2019/2020 Teilchen- und Kernphysik

Die Luminosität beschreibt die Anzahl der Teilchenbegegnungen pro Zeit und Fläche. Damit wird, neben der Angabe der Kollisionsenergie, die Leistungsfähigkeit eines Teilchenbeschleunigers gekennzeichnet. Die Rate eines bestimmten Prozess ist gegeben durch das Produkt aus Luminosität und Wirkungsquerschnitt

$$\dot{N} = \mathcal{L} \cdot \sigma.$$

Relevant für die Gesamtanzahl der Streureaktionen ist das Produkt aus Luminosität und der Laufzeit des Beschleunigers oder, bei nicht konstanter Luminosität, das Integral dieser Luminosität über die Zeit,

$$N = \sigma \cdot L = \sigma \int \mathcal{L}(t) \text{d}t.$$

Die Luminosität hat die hat die Dimension 1/(Fläche · Zeit)

$$cm^{-2} \cdot s^{-1}.$$

Als Einheit der mit Hilfe der integrierten Luminosität L gemessenen Datenmenge ist 1/barn ("inverses barn") gebräuchlich, wobei

$$1barn= 1b= 100 fm^2 = 10^{−28}m^{2}.$$

Typische Datenmengen der Teilchenphysik werden in pb^-1 ("inverses Picobarn") oder fb^-1 ("inverses Femtobarn") gemessen. LEP sammelte an jeder Schwerpunktsenergie ca 100 pb^-1, der LHC hat bisher knapp 150 fb^-1 bei E_CM=13 TeV aufgenommen.