«Изучение треков заряженных частиц (по готовым фотографиям)» На фотографии видны треки частиц, движущихся в магнитном поле, с индукцией T. Вектор индукции магнитного поля перпендикулярен плоскости фотографии. Нижний трек принадлежит протону, имеющему

Добавлена: 19.05.2026
Обновлена: 19.05.2026
Предмет: Физика
Автор: Кэмп

#Физика элементарных частиц
#Ядерная физика

«Изучение треков заряженных частиц (по готовым фотографиям)» На фотографии видны треки частиц, движущихся в магнитном поле, с индукцией T. Вектор индукции магнитного поля перпендикулярен плоскости фотографии. Нижний трек принадлежит протону, имеющему

Условие:

«Изучение треков заряженных частиц (по готовым фотографиям)» На фотографии видны треки частиц, движущихся в магнитном поле, с индукцией $\mathrm{B}=2,2$ T. Вектор индукции магнитного поля перпендикулярен плоскости фотографии. Нижний трек принадлежит протону, имеющему начальную энергию $E=1,6$ МэВ.

Задания

Определите направление движения частиц и направление силовых линий магнитного поля. Объясните, почему трек протона к концу пробега становится толще.
По величине энергии протона вычислите отношение его полной массы к массе покоя и покажите, что изменением массы следует пренебречь (что протон не является релятивистским).
Зная, что верхний трек принадлежит частице, имеющей одинаковую с протоном начальную скорость, определите отношение заряда к массе для этой частицы. Какой частице принадлежит этот трек? Почему он толще трека протона?

Дополнительное задание. Вычислите начальную энергию частицы, оставившей верхний след.

Решение:

Дано:

Индукция магнитного поля: $B = 2.2$ Тл.
Поле $B$ перпендикулярно плоскости фотографии.
Нижний трек: протон ( $p$ ).
Начальная энергия протона: $E_p = 1.6$ МэВ.
Верхний трек принадлежит неизвестной частице ( $X$ ).
Начальная скорость частицы $X$ равна начальной скорости протона ( $v_X = v_p$ ).

Найти:

Направление движения частиц и направление $\vec{B}$ .
Объяснение утолщения трека протона.
Отношение полной массы к массе покоя для протона и обоснование пренебрежения релятивистскими поправками.
Отношение заряда к массе $\frac{q_X}{m_X}$ для частицы $X$ .
Иден...

Внутри — полный разбор, аргументация, алгоритм решения, частые ошибки и как отвечать на каверзные вопросы препода, если спросит

Попробуй решить по шагам

Попробуй один шаг и продолжи в режиме обучения или посмотри готовое решение

Почему трек заряженной частицы в камере (например, в камере Вильсона или пузырьковой камере) становится толще к концу пробега?

Из-за увеличения скорости частицы, что приводит к более частым столкновениям с атомами среды.

Из-за уменьшения скорости частицы, что приводит к увеличению плотности ионизации среды на единицу длины пути.

Из-за рассеяния частицы на атомах среды, что расширяет её траекторию.

Что нужно знать по теме:

Что нужно знать по теме

Сила Лоренца, действующая на заряженную частицу в магнитном поле, перпендикулярна как вектору скорости частицы, так и вектору магнитной индукции, и вызывает искривление траектории частицы.
Направление силы Лоренца для положительно заряженной частицы определяется правилом левой руки: если четыре пальца указывают направление скорости, а линии магнитной индукции входят в ладонь, то отогнутый большой палец покажет направление силы.
Толщина трека заряженной частицы в среде (например, в камере Вильсона) определяется плотностью ионизации, которая возрастает по мере замедления частицы, так как медленная частица проводит больше времени вблизи атомов среды.
Полная энергия частицы связана с её массой покоя и импульсом релятивистским соотношением $E^2 = (pc)^2 + (m_0 c^2)^2$ . Отношение полной массы к массе покоя $m/m_0 = E_{полная}/(m_0 c^2)$ .
При движении заряженной частицы в однородном магнитном поле по окружности радиуса $R$ , импульс частицы $p = |q|BR$ . Если частицы имеют одинаковую скорость, то отношение заряда к массе обратно пропорционально радиусу траектории: $|q|/m \propto 1/R$ .