Las partículas alfa tienen más masa que las partículas beta. ¿Por qué las partículas beta están más desviadas que las partículas alfa en los campos eléctricos o magnéticos?

La fuerza sobre la carga q se mueve en un campo magnético con velocidad v es q ( v X B ). Esta fuerza es perpendicular a v y, por lo tanto, actúa como fuerza centrípeta mv ^ 2 / r. Por simplicidad si tomamos la velocidad perpendicular a B, entonces v X B = vB.

Ahora, mv ^ 2 / r = qvB. Por lo tanto ,

r = qB / mv ………………… .. (1)

Esta ecuación muestra que si el electrón y la partícula (alfa) se mueven en un campo magnético B dado, entonces el radio (de curvatura) de la ruta será proporcional a (q / m).

Para electrón (q / m) = [(1.6X10 ^ -19C) / (9.1X10 ^ -31 kg)] ~ 10 ^ 12C / kg …………. (2)

Para partículas (alfa) (q / m) = [(3.2X10 ^ -19C) / (4 × 1.66 × 10 ^ -27 kg)] ~ 10 ^ 8 ……. (3)

Estos valores muestran que los electrones se desvían más en comparación con las partículas (alfa) en un campo magnético dado si viajan con la misma velocidad.

Ahora, considere su movimiento en un campo eléctrico dado E.

La fuerza eléctrica sobre el electrón es Ee. La aceleración a = (Ee / m). La desviación en la dirección de E en el tiempo t es y1 = (1/2) (Ee / m) t ^ 2 …… (4)

Para partículas (alfa) y2 = (1/2) [(2eE / (m de alfa)] …………… .. (5)

Ahora, m de alfa es aproximadamente 10 ^ 4 veces m de electrón. Por lo tanto, y1> y2. La desviación es mayor para los electrones en comparación con la de las partículas (alfa).

Recuerde que las partículas (beta) son electrones.

En lo anterior, hemos supuesto que las partículas (alfa) y (beta) ingresan al campo E en la dirección perpendicular al campo E. Además, tenga en cuenta que hemos considerado las desviaciones en el mismo intervalo de tiempo t.

Las partículas beta son atraídas a la placa cargada positivamente. Esto confirma que están cargados negativamente. Las partículas beta son electrones que se mueven rápidamente con una masa muy baja y, por lo tanto, tienen una alta carga a densidad de masa. Se desvían mucho más que las partículas alfa más pesadas.

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Aplicas la misma fuerza en una partícula alfa y beta, obtienes una aceleración diferente.

En campo magnético, [matemática] a = \ frac {q (\ vec v X \ vec B)} {m} [/ matemática]

En campo eléctrico, [matemática] a = \ frac {q \ vec E} {m} [/ matemática]

Por lo tanto, la aceleración depende básicamente de la relación carga / masa (q / m) de la partícula cargada. Esta relación para el electrón es [matemática] −1.7588 × 10 ^ {11} C / kg [/ matemática] y la de la partícula alfa es [matemática] 4.8224 [/ matemática] x [matemática] 10 ^ 7 C / kg [/ matemática ]

Para una fuerza dada, la aceleración es inversamente proporcional a la masa. Las fuerzas eléctricas y magnéticas en una partícula alfa son el doble que en un electrón (la carga es doble) pero la masa de la partícula alfa es aproximadamente 8000 veces mayor que la de un electrón. Por lo tanto, la aceleración de la partícula alfa es mucho menor que la del electrón.