Question

科学家推测，宇宙中可能有由反粒子组成的反物质存在，反粒子与正粒子有相同的质量，却带有等量的异号电荷..1998年6月，我国科学家研制的阿尔法磁谱仪由美国“发现号”航天飞机搭载升空，寻找宇宙中反物质存在的证据.磁谱仪的核心部分如图所示，PQ、MN是两个平行板，它们之间存在匀强磁场区，磁场方向与两板平行.宇宙射线中的各种粒子从板PQ中央的小孔O垂直PQ进入匀强磁场区，在磁场中发生偏转，并打在附有感光底片的板MN上，留下痕迹.假设宇宙射线中存在氢核、反氢核、氦核、反氦核四种粒子，它们以相同速度v从小孔O垂直PQ板进入磁谱仪的磁场区，并打在感光底片上的a、b、c、d四点，已知氢核质量为m，电荷量为e，PQ与MN间的距离为L，磁场的磁感应强度为B.
（1）指出a、b、c、d四点分别是由哪种粒子留下的痕迹?（不要求写出判断过程）
（2）求出氢核在磁场中运动的轨道半径.
（3）反氢核在MN上留下的痕迹与氢核在MN上留下的痕迹之间的距离是多少?

Answer 1

（1）由左手定则可判定偏转方向，从而判断出a,b为反粒子，由半径公式R=mv/Bq可确定a、b、c、d四点分别是反氢核、反氦核、氦核和氢核留下的痕迹. （2分）
（2）对氢核，在磁场中做匀速圆周运动，由牛顿第二定律得：
 （2分）
得： （2分）
（3）由图中几何关系知：
 （2分）
所以反氢核与氢核留下的痕迹之间的距离
 （2分）

略