Un protón que se mueve en línea recta ingresa a un campo magnético fuerte a lo largo de la dirección del campo, ¿cómo cambiará su trayectoria y velocidad?

El protón lleva una carga electromagnética; específicamente, por supuesto, una carga positiva. Una partícula cargada que se mueve en un campo magnético sigue la REGLA DE MANO DERECHA (nota: este método a menudo se usa para mostrar la dirección de la fuerza magnética a medida que una carga (corriente) se mueve a través de un cable). Una ilustración, una figura, lo dejará muy claro; mi consejo para evitar confusiones es usar su motor de búsqueda, o el índice en la parte posterior de un libro de texto de física general bueno, gordo, y allí, busque la “regla de la mano derecha”. Seguramente se proporcionará una ilustración.

La gran conclusión es que la dirección en la que el campo magnético empuja una partícula cargada no es la misma que la dirección de las líneas del campo magnético, sino perpendicular a ella (todas las cantidades físicas que siguen una ley de conservación, por cierto, tendrán dos grados de libertad; ver “Simetría de indicador”) .

Aquí, seguramente, nunca fue más cierto que una imagen vale más que mil palabras. Para una comprensión inmediata, mire una ilustración de la regla de la mano derecha . Recuerde, para su información, fue el gran James Clerk Maxwell, un genio polímico a fines de 1800 que demostró matemáticamente (poniendo carne real en los huesos de la intuición de un campo de Faraday) que un campo magnético oscilante (usu. Denotado como “B” en diagramas) se mueve perpendicular a un campo eléctrico oscilante (usu. denotado como “E” en los diagramas), pero los dos son oscilaciones del campo en movimiento. A partir de sus cálculos, Maxwell también determinó la velocidad de la luz a partir de los primeros principios (es decir, no “Solo” según lo medido, pero una predicción de cuál sería la velocidad cuando se midiera). La unificación de Maxwell de estas dos fuerzas, anteriormente consideradas como separadas, unió la electricidad y el magnetismo, que se convirtió en electromagnetismo. Esto marcó la primera vez en física que alguien se dio cuenta de que debajo de la superficie, los procesos físicos estaban conectados de una manera más simple de lo que nos revela la familiaridad cotidiana.

Pero no puedo dibujar lo que estoy por hacer, en cambio, usar palabras para describir. ¡Esp esta fuerza multidireccional, especialmente aquí, en este editor de texto! (¡Excepto como una figura de error ASCII que confía en mí sería más confuso que estas instrucciones!)

Entonces, siga estas instrucciones para tener una idea de la regla de la mano derecha (nota: esta “regla” se usa con mayor frecuencia en el contexto de electrones cargados negativamente que se mueven a través de un cable, también conocido como corriente. Aquí, usted preguntó sobre el protón) … :

Forma una pistola con el pulgar y los dos primeros dedos de tu mano derecha. Su dedo índice es “el barril”. Ahora apunte su dedo medio hacia la izquierda (en caso de que no obtenga la imagen, me refiero al dedo justo debajo del dedo índice. Al comienzo de este ejercicio, será, originalmente es decir, apuntando en la misma dirección que el dedo índice. Así es como la mayoría de las personas hacen una pistola con la mano derecha, al menos de acuerdo con la regla de la mano derecha). Ahora apunte su dedo medio perpendicular, es decir, hacia la izquierda, mientras mantiene el dedo índice apuntando.

Y ahora, ¡ bang ! ¡Has hecho el signo alto secreto de Masón! Bromas. bromas.

Broma! (de nuevo). Por lo tanto, su dedo índice (el cañón del arma) apuntará en la misma dirección que su arma imaginaria de haz de partículas, compuesta en este caso por un haz de protones, una carga en movimiento positiva. Su pulgar apunta hacia arriba, apunta hacia la fuerza magnética a la que se empujará el protón, y su dedo medio, perpendicular a su dedo índice, apuntará en la misma dirección que las líneas del campo magnético.

La conclusión: el punto importante es que una partícula cargada que se mueve en un campo magnético no se mueve siguiendo la dirección que apuntan las líneas del campo magnético, sino en ángulo recto hacia ellas , como lo demostraron las famosas (cuatro) ecuaciones de Maxwell, lo que inspiró a Einstein a usar Una técnica similar para unificar espacio y tiempo, creando una variedad espacio-tiempo. (Ver Minkowsky).

Una partícula cargada necesita tener un componente perpendicular de su vector de velocidad relativamente a la dirección del campo magnético para poder desviarse. En el caso de los detectores grandes en el LHC, uno usa los campos magnéticos axiales (a lo largo de la dirección del haz inicial) para medir con precisión

momentos de partículas que se producen en ángulos grandes.

El campo magnético no afecta al protón en línea recta. Tiene que haber un ángulo entre la dirección del protón y el campo mágico, porque la ecuación es F = B * i * l * sin (a), donde a es el ángulo entre las direcciones.

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