Задачи на тему Элементарные частицы. Ускорители частиц

Предмет Физика
Из пособия Решебник Волькенштейн

23.1 В ядерной физике принято число заряженных частиц, бомбардирующих мишень, характеризовать их общим зарядом, выраженным в микроампер-часах мкА·ч. Какому числу заряженных частиц соответствует общий заряд q = 1 мкА·ч? Задачу решить для электронов; α -частиц
РЕШЕНИЕ

23.2 При упругом центральном столкновении нейтрона с неподвижным ядром замедляющего вещества кинетическая энергия нейтрона уменьшилась в 1,4 раза. Найти массу ядер замедляющего вещества.
РЕШЕНИЕ

23.3 Какую часть первоначальной скорости будет составлять скорость нейтрона после упругого центрального столкновения с неподвижным ядром изотопа 23 11Na
РЕШЕНИЕ

23.4 Для получения медленных нейтронов их пропускают через вещества, содержащие водород, например, парафин. Какую наибольшую часть своей кинетической энергии нейтрон массой m0 может передать протону (масса m0), ядру атома свинца (масса 207m0)? Наибольшая часть передаваемой энергии соответствует упругому центральному столкновению.
РЕШЕНИЕ

23.5 Найти в предыдущей задаче распределение энергии между нейтроном и протоном, если столкновение неупругое. Нейтрон при каждом столкновении отклоняется в среднем на угол 45°
РЕШЕНИЕ

23.6 Нейтрон, обладающий энергией W0 = 4,6 МэВ, в результате столкновений с протонами замедляется. Сколько столкновений он должен испытать, чтобы его энергия уменьшилась до W = 0,23 эВ? Нейтрон отклоняется при каждом столкновении в среднем на угол 45°
РЕШЕНИЕ

23.7 Поток заряженных частиц влетает в однородное магнитное поле с индукцией B = 3 Тл. Их скорость v = 1,52·10^7 м/с и направлена перпендикулярно к направлению поля. Найти заряд каждой частицы, если на нее действует сила F = 1,46·10-11 Н
РЕШЕНИЕ

23.8 Заряженная частица влетает в однородное магнитное поле с индукцией B = 0,5 Тл и движется по окружности с радиусом R = 10 см. Скорость частицы v = 2,4·10^6 м/с. Найти для нее отношение заряда к массе
РЕШЕНИЕ

23.9 Электрон ускорен разностью потенциалов U = 180 кВ. Учитывая поправки теории относительности, найти для этого электрона массу, скорость, кинетическую энергию и отношение его заряда к массе. Какова скорость этого электрона без учета релятивистской поправки
РЕШЕНИЕ

23.10 Мезон космических лучей имеет энергию W =3 ГэВ. Энергия покоя мезона W0 = 100 МэВ. Какое расстояние в атмосфере он сможет пройти за время его жизни по лабораторным часам? Собственное время жизни мезона τ0 = 2 мкс.
РЕШЕНИЕ

23.11 Мезон космических лучей имеет кинетическую энергию W = 7m0с2, где m0 - масса его покоя. Во сколько раз собственное время жизни мезона меньше времени его жизни по лабораторным часам?
РЕШЕНИЕ

23.12 Позитрон и электрон соединяются, образуя два фотона. Найти энергию hv каждого из фотонов, считая, что начальная энергия частиц ничтожно мала. Какова длина волны этих фотонов
РЕШЕНИЕ

23.13 Электрон и позитрон образуются фотоном с энергией hv= 2,62 МэВ. Какова была в момент возникновения полная кинетическая энергия W1 + W2 позитрона и электрона
РЕШЕНИЕ

23.14 Электрон и позитрон, образованные фотоном с энергией hv= 5,7 МэВ, дают в камере Вильсона, помещенной в магнитное поле, траектории с радиусом кривизны R = 3 см. Найти магнитную индукцию поля
РЕШЕНИЕ

23.15 Неподвижный нейтральный π-мезон, распадаясь, превращается в два фотона. Найти энергию каждого из них. Масса покоя π-мезона m0(π) = 264,2*m0, где m0 - масса покоя электрона.
РЕШЕНИЕ

23.16 Нейтрон и антинейтрон соединяются, образуя два фотона. Найти энергию hν каждого из фотонов, считая, что начальная энергия частиц ничтожно мала.
РЕШЕНИЕ

23.17 Неподвижный K0-мезон распадается на два заряженных п-мезона. Масса покоя K0-мезона m0(K0)=965m0, где m0 - масса покоя электрона; масса каждого пи-мезона m(π)= 1,77 m0(π), где m0(π) - его масса покоя. Найти массу покоя пи-мезонов и их скорость в момент образования
РЕШЕНИЕ

23.18 Вывести формулу, связывающую магнитную индукцию B поля циклотрона и частоту v приложенной к дуантам разности потенциалов. Найти частоту приложенной к дуантам разности потенциалов для дейтонов, протонов и альфа -частиц. Магнитная индукция поля B = 1,26 Тл.
РЕШЕНИЕ

23.19 Вывести формулу, связывающую энергию W вылетающих из циклотрона частиц и максимальный радиус кривизны R траектории частиц. Найти энергию вылетающих из циклотрона дейтонов, протонов и a-частиц, если максимальный радиус кривизны R = 48,3 см; частота приложенной к дуантам разности потенциалов v= 12 МГц
РЕШЕНИЕ

23.20 Максимальный радиус кривизны траектории частиц в циклотроне R = 35 см; частота приложенной к дуантам разности потенциалов ν = 13,8 МГц. Найти магнитную индукцию поля, необходимого для синхронной работы циклотрона, и максимальную энергию вылетающих протонов
РЕШЕНИЕ

23.21 Решить предыдущую задачу для дейтонов; альфа-частиц
РЕШЕНИЕ

23.22 Ионный ток в циклотроне при работе с альфа - частицами I = 15 мкА. Во сколько раз такой циклотрон продуктивнее массы m = 1 г радия
РЕШЕНИЕ

23.23 Максимальный радиус кривизны траектории частиц в циклотроне R = 50 см; магнитная индукция поля B = 1 Тл. Какую постоянную разность потенциалов должны пройти протоны, чтобы получить такое же ускорение, как в данном циклотроне
РЕШЕНИЕ

23.24 Циклотрон дает дейтоны с энергией W = 7 MэB. Магнитная индукция поля циклотрона B = 1,5 Тл. Найти минимальный радиус кривизны траектории дейтона
РЕШЕНИЕ

23.25 Между дуантами циклотрона радиусом R = 50 см приложена переменная разность потенциалов U = 75 кВ с частотой v= 10 МГц. Найти магнитную индукцию поля циклотрона, скорость и энергию вылетающих из циклотрона частиц. Какое число оборотов делает заряженная частица до своего вылета из циклотрона? Задачу решить для дейтонов, протонов и a-частиц.
РЕШЕНИЕ

23.26 До какой энергии можно ускорить альфа-частицы в циклотроне, если относительное увеличение массы частицы k = (m-m0)/m0 не должно превышать 5%
РЕШЕНИЕ

23.27 Энергия дейтонов, ускоренных синхротроном, W = 200 МэВ. Найти для этих дейтонов отношение m/m0 (где m масса движущегося дейтона и m0 - его масса покоя) и скорость
РЕШЕНИЕ

23.28 В фазотроне увеличение массы частицы при возрастании ее скорости компенсируется увеличением периода ускоряющего поля. Частота разности потенциалов, подаваемой на дуанты фазотрона, менялась для каждого ускоряющего цикла от ν0= 25 МГц до ν= 18,9 МГц. Найти магнитную индукцию поля фазотрона и кинетическую энергию вылетающих протонов
РЕШЕНИЕ

23.29 Протоны ускоряются в фазотроне до энергии W = 660 МэВ, α -частицы до W = 840 МэВ. Для того чтобы скомпенсировать увеличение массы, изменялся период ускоряющего поля фазотрона. Во сколько раз необходимо было изменить период ускоряющего поля фазотрона для каждого ускоряющего цикла при работе с протонами;с α -частицами
РЕШЕНИЕ