哪些基本粒子在磁场中运动可以忽略重力不计?

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洛心书
2023-05-23 · TA获得超过155个赞
知道小有建树答主
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在磁场中,基本粒子的运动主要受到两种力的影响:磁力和重力。然而,这两种力的大小差距非常大。磁力通常远大于重力,因此在许多情况下,我们可以忽略重力的影响。
为什么磁力比重力大这么多呢?这是因为磁力和重力的性质不同。磁力是由电荷产生的,而重力是由质量产生的。电荷的大小通常比质量大得多,因此产生的磁力也大得多。
此外,磁力和重力的作用方式也不同。磁力只作用在带电的粒子上,而重力作用在所有有质量的粒子上。因此,对于不带电的粒子(如中子),磁力是零,只有重力。但对于带电的粒子(如电子、质子等),磁力通常远大于重力。
所以,对于带电的基本粒子(如电子、质子、质子等),在磁场中的运动可以忽略重力不计。这是因为磁力远大于重力,而且磁力只作用在带电的粒子上。
然而,这并不意味着重力在所有情况下都可以忽略。在某些特殊情况下,例如在非常强的重力场中(如黑洞附近),或者在非常大的尺度上(如星系或宇宙尺度),重力可能会变得非常重要。但在日常生活和大多数实验条件下,我们可以忽略重力的影响。
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木子李学物理
2023-05-24 · 超过19用户采纳过TA的回答
知道答主
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所有的带电粒子。
基本粒子的质量是非常微小的。它们的重力相比于电磁力非常非常小,所以都可以忽略不计。
题主可根据资料计算一下两个电子之间的万有引力和库仑力之比,这个比例是非常悬殊的!
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匿名用户
2024-10-30
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在磁场中运动的基本粒子,通常可以忽略重力的影响,因为对于绝大多数基本粒子来说,它们的质量非常小,而磁场力远远大于重力。因此,重力对这些粒子的运动几乎没有显著影响。以下是能够忽略重力影响的基本粒子的情况分析:


1. 轻子类基本粒子

轻子是质量较小的一类基本粒子,主要包括电子、μ子、τ子及它们对应的中微子:

  • 电子 (e-):电子的质量非常小(约为 9.11×10⁻³¹  kg),在磁场中受到的洛伦兹力远远大于它受到的重力。因此,电子在磁场中的运动几乎完全由磁力控制,可以忽略重力。

  • μ子 (μ) 和 τ子 (τ):虽然 μ子 和 τ子 的质量比电子大,但仍然远远小于宏观物体的质量。磁场对它们的作用力仍远大于重力,因此也可以忽略重力的影响。

  • 中微子 (ν):中微子的质量极其小(接近于零),并且几乎不与磁场发生相互作用,因此对它来说,磁场和重力的作用都可以忽略。

2. 夸克与强子

夸克本身不能单独存在,它们通过强相互作用形成强子(如质子、中子、介子等):

  • 质子 (p) 和 中子 (n):质子具有正电荷,能够受到磁场的影响。而中子不带电荷,不会直接受到磁场力的作用。质子的质量约为 1.67×10⁻²⁷  kg,相比电子重很多,但在磁场中仍然可以忽略重力的影响。

  • 介子:例如π介子,它们的质量大约在电子和质子之间,虽然质量比电子大,但磁场对它们的作用仍然比重力大,因此可以忽略重力。

3. 玻色子类基本粒子

  • 光子 (Photon):光子是电磁辐射的量子,不带静止质量,因此重力对它们的影响几乎可以忽略。而光子不带电荷,也不会直接受到磁场的作用。

  • W 和 Z 玻色子:这些粒子质量非常大,但它们存在的时间非常短,因此通常在讨论它们的运动时不考虑重力和磁场的作用。

  • 胶子 (Gluon):胶子是传递强相互作用的粒子,不带电荷,因此它们不受磁场力的影响,重力对它们的影响也可以忽略。

4. 洛伦兹力与重力的比较

在磁场中,带电粒子受到的洛伦兹力为:

其中:𝑞 是粒子的电荷,𝑣 是粒子的速度,𝐵 是磁场的强度。

同时,粒子受到的重力为:

其中:𝑚 是粒子的质量,𝑔 是重力加速度(在地球表面约为 9.8𝑚/𝑠²)。

对于基本粒子,电荷和磁场强度通常使得洛伦兹力远远大于重力。例如,对于电子在磁场中的运动,电荷量 𝑞=1.6×10⁻¹⁹ 𝐶,速度 𝑣 通常可以接近光速,而磁场强度 B 可以取典型的实验值(如 1 特斯拉),此时洛伦兹力的大小远远超过电子所受的重力。因此,电子、质子等粒子在磁场中的运动通常不考虑重力的作用。

5. 适用的基本粒子

总结来说,以下基本粒子在磁场中的运动可以忽略重力:

  • 电子 (e-)

  • μ子 (μ)

  • τ子 (τ)

  • 质子 (p)

  • 其他轻子(例如中微子):虽然中微子质量极小并且不与磁场相互作用,但其运动通常也不受重力影响。

这些粒子的质量小、速度高,且磁场对带电粒子的作用远远强于重力,因此在这些粒子运动的描述中,重力可以忽略不计。

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