Question

1998年6月，我國科學家和工程師研制的阿爾法磁譜儀由發(fā)現(xiàn)號航天飛機搭載升空，探測字宙中是否有反物質(zhì)．我們知道物質(zhì)的原子是由帶正電的原子核及帶負電的電子組成，原子核是由質(zhì)子和中子組成，而反物質(zhì)的原子則是由帶負電的反原子核及帶正電的正電子組成，反原子核由反質(zhì)子和反中子組成，與質(zhì)子、中子、電子等這些物質(zhì)粒子相對應的反質(zhì)子、反中子、反電子等均稱為反粒子．由于反粒子具有與相應粒子完全相同的質(zhì)量及相反的電磁性質(zhì)，故可用下述方法探測：如圖所示，設(shè)圖中各粒子或反粒子沿垂直于勻強磁場B方向（）進入橫截面為MNPQ的磁譜儀時速度相同，若氫(）原子核在Ox軸上的偏轉(zhuǎn)位移為x₀，且恰為其軌道半徑的一半．

(1)請畫出反氫核()和反氦核(He）的軌跡；
(2)求出它們在Ox軸上的偏轉(zhuǎn)位移x₁和x₂.

Answer 1

（1）      

（2）;

設(shè)質(zhì)子的質(zhì)量為m，電荷量為q，r為質(zhì)子的軌道半徑，據(jù)題意有

，則。
由于反氫核（反質(zhì)子）質(zhì)量為m，電荷量為－q，故其軌道半徑r₁= r，但偏轉(zhuǎn)方向相反，即。
由于反氦核（反粒子）的質(zhì)量為4m，電量為－2q，同理，軌道半徑為。
反氫核和反氦核的運動軌跡如圖所示．
設(shè)磁場寬度為L，由可知，，由圖中幾何關(guān)系可知，所以