Задачи › Взаимодействие и рассеяние заряженных частиц

Аннигиляция частиц

  1. Аннигиляция частиц

    ВсОШ 2006/07, 11 кл.
    6/10

    В 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.

    1. Какие скорости будут иметь частицы при таком сближении?

    2. Через какое время произойдёт аннигиляция частиц?

    3. 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
    Подсказка

    Скорость 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.

    Вся олимпиада на сайте

    Страница задачиОшибка в задаче?

Похожие задачи