Аннигиляция частиц
6/10В вакууме на расстоянии \(L = 10\) см друг от друга находятся протон \(p^+\) и антипротон \(p^-\). Обе частицы имеют одинаковые массы \(m = 1{,}67 \cdot 10^{-27}\) кг и одинаковые по модулю заряды \(e = 1{,}602 \cdot 10^{-19}\) Кл. В первый момент частицы неподвижны. При сближении частиц на расстояние \(x = 10^{-13}\) м происходит их аннигиляция с рождением \(\gamma\)-квантов.
Какие скорости будут иметь частицы при таком сближении?
Через какое время произойдёт аннигиляция частиц?
Нужно ли при решении задачи учитывать гравитационные силы, действующие между частицами? Ответ поясните расчётом.
Электрическая постоянная \(\varepsilon_0 = 0{,}885 \cdot 10^{-11}\) Кл\(^2\)/(Н\(\cdot\)м\(^2\)).
Гравитационная постоянная \(G = 6{,}67 \cdot 10^{-11}\) Н\(\cdot\)м\(^2\)/кг\(^2\).
▶Показать разборСкрыть разбор
ПодсказкаСкорость найдите из закона сохранения энергии. Время падения частиц друг на друга под действием силы, обратной квадрату расстояния, удобно найти по третьему закону Кеплера, рассматривая движение как вырожденный эллипс с большой полуосью \(L/2\).
Ответ\(v = \sqrt{\dfrac{e^2}{4\pi\varepsilon_0 xm}} = 1{,}17 \cdot 10^6\) м/с \(\ll c\), где \(c\) — скорость света; \(t = \dfrac{1}{2}\sqrt{\dfrac{\varepsilon_0 m(\pi L)^3}{e^2}} \approx 67\) мс; нет, не нужно.
Похожие задачи
- Вращающиеся заряды в поле ВсОШ 2007/08, 10 кл.
- Минимальное сближение электронов Ведомственная 2013/14, 11 кл.
- Разойдутся или нет? ВсОШ 2013/14, 10 кл.
- Два электрона разлетаются Савченко, №7.4.1
- Четыре электрона в квадрате Савченко, №7.4.2
- Задача 7.4.3 Савченко, №7.4.3