¿Cómo medimos o calculamos cambios magnéticos rápidos en partículas subatómicas? ¿Incluso se ven afectados por los campos magnéticos y, de ser así, se aplica eso a las partículas más pequeñas de materia o simplemente a partículas de tamaño relativamente grande (carbono 14, por ejemplo)?

Como suele ser el caso, no entiendo la pregunta. ¿Pero por qué debería detenerme eso?

Los campos magnéticos afectan cualquier cosa que tenga una carga eléctrica. Esto incluye electrones, protones e iones, así como otras partículas subatómicas cargadas. El Gran Colisionador de Hadrones (LHC) y otros aceleradores de partículas como el RHIC en Brookhaven usan imanes para forzar las partículas en caminos cerrados. Los televisores de rayos catódicos de estilo antiguo usaban una desviación magnética para hacer que el haz de electrones pintara una imagen en la cara del tubo.

No dice lo que quiere decir con “variación rápida”, pero los circuitos de desviación horizontal de un viejo televisor funcionan a 15,750 Hz, que es bastante rápido.

Los campos magnéticos también pueden variar espacialmente, y cuando una partícula en movimiento pasa, parecerá que es un campo que varía en el tiempo. Las fuentes de rayos X en los aceleradores de partículas a menudo tienen “wigglers” que son imanes que varían espacialmente. Cuando las partículas cargadas pasan rápidamente a la energía correcta, sueltan una ráfaga de rayos X, porque todas las cargas aceleradas emiten radiación.

Las partículas cargadas no son las únicas cosas afectadas por los imanes. Los imanes afectan a otros imanes, y generalmente a cualquier cosa que tenga un momento magnético (como un imán con un polo norte y un polo sur separados por una pequeña distancia). Resulta que cualquier núcleo atómico con un número impar de protones o un número impar de neutrones tiene un momento magnético y está sujeto al efecto de resonancia magnética nuclear. Dichos núcleos pueden absorber y emitir ondas de radio cuando están bajo la influencia de un campo magnético fuerte, y la frecuencia que les gusta depende de la intensidad del campo.

Este efecto de RMN es el principio básico para las imágenes de resonancia magnética, donde su cuerpo se coloca en un tubo dentro de un imán gigante y se libera con ondas de radio de baja energía. La intensidad de campo que varía espacialmente permite obtener imágenes del interior de su cuerpo sin usar radiografías o algo así.

Entonces, para mover partículas cargadas, se ven afectadas por los campos magnéticos de acuerdo con su masa, así es como funcionan los espectrómetros de masas. Para la resonancia magnética nuclear, son las partículas neutras las afectadas, pero las que tienen un momento magnético.

Finalmente, los motores eléctricos funcionan por campos magnéticos, y pueden girar bastante rápido, usando campos variables.

Podría ser un problema grave si los electrones no se vieran afectados por un cambio en el campo magnético. De hecho, ellos (y los protones) deberían moverse para oponerse a tal cambio.

Aquí hay un dispositivo que manipula partículas subatómicas por campo magnético:

¿Hay una luz 10 mil millones de veces más brillante que el sol?

Aquí está otro:

Tubo de rayos catódicos – Wikipedia

Desde un punto de vista estadístico, quieres esto:

Ley de Lenz – Wikipedia

Esto se refiere a la ley de inducción:

Ley de inducción de Faraday – Wikipedia

El estudio de cómo funcionan los campos, en general, es:

Ecuaciones de Maxwell – Wikipedia

Los objetos afectados deben tener una carga eléctrica. No puede inducir una corriente por campo magnético en neutrones, fotones u otras partículas neutras.

Puede medirlo por corriente y desviación. ¿Qué tan rápido se mueven los electrones y hacia dónde van en relación con donde estarían sin un campo magnético?

Lo anterior debería ser suficiente para calcular qué cambio se necesita para qué efecto, o qué efecto se produciría con ese cambio.