Question

科學家推測，宇宙中可能有由反粒子組成的反物質存在，反粒子與正粒子有相同的質量，卻帶有等量的異號電荷..1998年6月，我國科學家研制的阿爾法磁譜儀由美國“發現號”航天飛機搭載升空，尋找宇宙中反物質存在的證據.磁譜儀的核心部分如圖所示，PQ、MN是兩個平行板，它們之間存在勻強磁場區，磁場方向與兩板平行.宇宙射線中的各種粒子從板PQ中央的小孔O垂直PQ進入勻強磁場區，在磁場中發生偏轉，并打在附有感光底片的板MN上，留下痕跡.假設宇宙射線中存在氫核、反氫核、氦核、反氦核四種粒子，它們以相同速度v從小孔O垂直PQ板進入磁譜儀的磁場區，并打在感光底片上的a、b、c、d四點，已知氫核質量為m，電荷量為e，PQ與MN間的距離為L，磁場的磁感應強度為B.

 

（1）指出a、b、c、d四點分別是由哪種粒子留下的痕跡?（不要求寫出判斷過程）

（2）求出氫核在磁場中運動的軌道半徑.

（3）反氫核在MN上留下的痕跡與氫核在MN上留下的痕跡之間的距離是多少?

 

Answer 1

【答案】

（1）由左手定則可判定偏轉方向，從而判斷出a,b為反粒子，由半徑公式R=mv/Bq可確定a、b、c、d四點分別是反氫核、反氦核、氦核和氫核留下的痕跡. （2分）

（2）對氫核，在磁場中做勻速圓周運動，由牛頓第二定律得：

  （2分）

得：  （2分）

（3）由圖中幾何關系知：

 

  （2分）

所以反氫核與氫核留下的痕跡之間的距離

  （2分）

【解析】略