빔과 반응을 구분하는 양
같은 빔 조건에서도 자주 일어나는 반응과 드물게 일어나는 반응이 있다. 광도는 빔의 충돌 조건을, 단면적은 선택한 반응의 일어날 가능성을 면적 단위로 나타낸다. 광도만 보고 특정 입자가 초당 몇 개 만들어지는지 정할 수 없는 이유다.
단위로 확인하는 계산
순간 광도를 L, 반응 단면적을 σ라고 쓰면 예상 발생률은 Lσ이다. L의 단위가 cm⁻² s⁻¹이고 σ의 단위가 cm²이면 곱에는 s⁻¹만 남는다. 이는 사건의 총개수가 아니라 단위 시간당 예상 횟수를 뜻한다.
시간에 따라 누적하기
운전 중 순간 광도는 일정하지 않을 수 있다. 이를 시간에 걸쳐 적분한 값이 적분 광도이며, 단면적이 일정한 조건에서 예상 생성 사건 수는 적분 광도와 단면적의 곱이다. 높은 최고값을 잠깐 기록하는 것과 적절한 광도로 오래 운전하는 것은 누적량에서 다른 결과를 낸다.
간단한 사건 수 예
가상의 반응 단면적이 2 pb이고 적분 광도가 30 pb⁻¹이라면 예상 생성 사건 수는 60이다. 이 수는 확률 모형의 기대값이므로 실제 횟수가 정확히 60이어야 한다는 뜻은 아니다. 반응 단면적이 절반인 다른 과정은 같은 적분 광도에서 기대 사건 수도 절반이 된다.
관련 문서
입자 가속기 / 양성자 / 힉스 보손 / 확률 / 기댓값 / 결손 횡운동량 / 유사신속도 / 광도 (천문학)