Barn

Le barn (symbole b) est une unité spéciale employée en physique nucléaire et en physique des particules pour exprimer les sections efficaces.

Elle figure dans le tableau X du Système international : Unités à maintenir temporairement avec le Système International^[1],[2].

Cette unité est homogène à une surface ; sa valeur est de 10^-28 m² soit 10^-24 cm².

Cette unité est du même ordre de grandeur que la section géométrique du noyau d'un atome, le rayon du proton^[3] étant de 0,84184×10^-15 m. Cependant, les valeurs des sections efficaces diffèrent notablement de leurs valeurs géométriques et varient également de façon importante en fonction de la nature, de l'énergie du flux de particules et des interactions qu'elles subissent en traversant le matériau considéré.

Par exemple, la section efficace totale d'interaction d'un noyau d'atome d'hydrogène avec un flux de neutrons dont l'énergie est d'1 eV est de 20 b (2000 × 10^-30 m²), alors que la section géométrique d'un proton est environ trois cent fois plus petite : ~0,07 b (7,06 × 10^-30 m²).

À titre de comparaison, la section géométrique d'un atome d'hydrogène est d'environ 6,25 Mb (6,25 × 10^-22 m²), trois cent mille fois plus grande.

Origine

L'étymologie est un peu loufoque: Les physiciens américains l'ont adoptée lors des recherches sur la bombe atomique pendant la Seconde Guerre mondiale. Le nom de cette nouvelle unité serait issue d'une blague « as big as a barn » (aussi grande qu'une grange) car les sections efficaces de l'uranium238 étaient très importantes dans le domaine épithermique (forêt de résonance) comparées aux sections efficaces typiques des réactions nucléaires.

Initialement les physiciens américains utilisaient ce terme argot de barns dans le but de masquer le sujet de leurs recherches. Cependant après la Seconde Guerre mondiale le barn est devenu une unité standard de la physique des particules^[4],[5].

Conversion vers le système d'unités international

Unité	Symbole	m2	cm2
barn	b	10−28	10−24
millibarn	mb	10−31	10−27
microbarn	μb	10−34	10−30
nanobarn	nb	10−37	10−33
picobarn	pb	10−40	10−36
femtobarn	fb	10−43	10−39

Références

1. ↑ Chapter 4.1: Non-SI units accepted for use with the SI, and units based on fundamental constants, SI brochure (8th edition), Bureau international des poids et mesures (BIPM), May 2006. Consulté le 2009-03-13
2. ↑ Table 8. Other non-SI units, SI brochure (8th edition), BIPM, May 2006. Consulté le 2009-03-13
3. ↑ (en) Randolf Pohl et al., « The size of the proton », dans Nature, vol. 466, 8 juillet 2010, p. 213-216 (ISSN 0028-0836) [lien DOI] 
4. ↑ Mike Perricone, « Signal to Background », dans Symmetry, vol. 03, n^o 01, Février 2006 (ISSN 1931-8367) [texte intégral (page consultée le 2009-03-13)] 
5. ↑ Doreen Wackeroth, « Cross Section », High Energy Physics Made Painless, Fermilab Science Education Office. Consulté le 2009-03-13