Единица интегральной светимости, представляющая число столкновений частиц на фемтобарн сечения.Обратный фемтобарн (фб⁻¹) — стандартная единица интегральной светимости в физике частиц, особенно на коллайдерах, таких как Большой адронный коллайдер (БАК). Она количественно определяет общее число столкновений частиц, произошедших за данный период, нормированное на сечение изучаемых процессов. Один обратный фемтобарн соответствует одному событию столкновения на фемтобарн сечения, где фемтобарн равен 10⁻⁴³ квадратных метров — площади примерно размером с атомное ядро. Эта единица позволяет физикам сравнивать статистическую мощность различных наборов данных и рассчитывать ожидаемые частоты событий для редких процессов.
Термин «барн» был придуман во время Второй мировой войны физиками из Университета Пердью, которые шутили, что сечение 10⁻²⁸ м² «большое, как амбар» по сравнению с типичными ядерными размерами. Фемтобарн (10⁻¹⁵ барн) и его обратная величина стали стандартными с появлением коллайдеров с высокой светимостью в 1980–1990-х годах, хотя точное происхождение обратного фемтобарна как единицы точно не задокументировано.
Светимость измеряет, сколько частиц проходит друг через друга на единицу площади в секунду, а её интегрирование по времени даёт общее число столкновений. При умножении на сечение конкретного процесса (например, рождение бозона Хиггса) получается ожидаемое число таких событий. Например, если процесс имеет сечение 10 пикобарн, а набор данных составляет 100 фб⁻¹, то ожидается 1 000 000 событий. Эта единица удобна, потому что сечения в физике частиц охватывают много порядков величины, и использование обратных фемтобарнов позволяет сохранить числа manageable.
Используется для описания размера наборов данных на БАК и других коллайдерах; например, открытие бозона Хиггса в 2012 году было основано на данных объёмом около 5 фб⁻¹ при энергии 7–8 ТэВ, а полный набор данных Run 2 достиг 140 фб⁻¹.
Полная интегральная светимость Run 2 БАК (2015–2018) составила около 140 фб⁻¹, что означает: если бы вы масштабировали область столкновения до амбара, вы бы заполнили его 140 раз — и всё же бозон Хиггса был произведён лишь около 3 миллионов раз во всём этом наборе данных.
