Un elettrone con energia cinetica pari a 2,50 MeV si muove perpendicolarmente a un campo magnetico in un percorso con raggio di curvatura di 3,0 cm. Qual è il campo magnetico B ?


Classicamente l'elettrone percorre un'orbita circolare e il campo magnetico è dato dalla formula:
B = m r v q R B = {m_0 v} over {q R}
ma la massa dell'elettrone si manifesta più grande a causa della relatività.
Quindi il campo magnetico deve essere dato dalla formula:
B = m 0 v q R 1 β 2 = p q R B = {m_0 v} over {q R sqrt {1 - %beta^2}} = p over {q R}
p è la quantità di moto relativistica.
La quantità di moto relativistica è legata all'energia dalla formula:
p = E 2 E 0 2 c = ( K + E 0 ) 2 E 0 2 c = K 2 + 2 K E 0 c p = {sqrt{E^2 - E_0^2}} over c = {sqrt{(K+E_0)^2 - E_0^2}} over c= {sqrt{K^2 + 2 K cdot E_0}} over c
Quindi : B = p q R = K 2 + 2 K E 0 q R c B = p over {q R}= {sqrt{K^2 + 2 K cdot E_0}} over {q R c}
Sostituiamo i dati:
B = 2.5 2 + 2 2.5 0.511 1.6 10 19 0.03 3 10 8 1.6 10 13 0.329 T B = {sqrt{2.5^2 + 2 cdot 2.5 cdot 0.511}} over {1.6 cdot 10^-19 cdot 0.033 cdot 3 cdot10^8} cdot 1.6 cdot 10^-13 approx 0.329`T