¿Razón física para la duplicación magnética?

Entiendo la derivación matemática de la duplicación magnética , que generalmente comienza con la conservación del momento dipolar magnético (por ejemplo, en un plasma).

Pero físicamente: una partícula reflejada efectivamente se detiene y luego comienza a moverse nuevamente, en la dirección opuesta.

1) Pierde energía cinética mientras se desacelera. ¿A dónde va esta energía?

2) La recupera cuando se refleja por completo - ¿De dónde viene esta energía? ¿dónde estaba guardado?

Creo que deberías echar un vistazo al movimiento real de una partícula reflejada y calcular la energía cinética. Encontrarás que es una constante. El movimiento solo se detiene y se invierte en una dirección, pero no perpendicular a ella. Un espejo magnético invierte la cantidad de movimiento de una partícula reflejada por él, que, por supuesto, es lo mismo que la transferencia de cantidad de movimiento de una pelota que rebota en una pared, excepto que la fuerza aquí es generada por el campo magnético, en lugar de una interacción atómica. . ¿Adónde fue el impulso? Fue impartido en el imán creando el campo magnético.
¿Qué hace que una partícula que es detenida por un espejo magnético sea diferente de una partícula que simplemente está estacionaria en un espejo magnético?
@Harold: CuriousOne tiene razón, la energía cinética, T, no cambia aquí. Toda la interacción es completamente reversible y se considera muy parecida a una colisión elástica. Un enfoque algo descuidado (es descuidado porque la energía es un escalar, no un vector) es dividir la T en componentes paralelas y perpendiculares con respecto al campo magnético. El total T = constante, pero T ∥ y T ⊥ no son. Con respecto a su segunda pregunta, una partícula en reposo con respecto a un campo magnético no experimenta fuerza/aceleración.
@SuperCiocia: escribí una respuesta detallada en http://physics.stackexchange.com/a/252885/59023 que explica la duplicación en el contexto de la aceleración de Fermi.

Respuestas (1)

Para responder a esta pregunta, deberíamos echar un vistazo al movimiento de una partícula cargada en un campo magnético: básicamente gira alrededor de la línea del campo magnético donde la frecuencia de giro ω depende de la intensidad del campo magnético B :

ω = q B / metro ,
con q la carga de la partícula y metro su masa. Una fuerza de campo magnético más grande da como resultado una frecuencia de giro más alta.

Por lo tanto, una respuesta simple a su pregunta es que con el aumento de la fuerza del campo magnético, la perpendicular (perpendicular a B ) la velocidad de la partícula aumenta. Para conservar energía, la velocidad paralela tiene que disminuir. Y eso podría terminar en que la partícula se refleje.

(Con un poco más de detalle, se puede explicar con la ley de Faraday como responsable de la desaceleración paralela y la aceleración perpendicular: el cambio de flujo magnético sobre la superficie dado por el giro de la partícula induce un campo eléctrico y, por lo tanto, una fuerza sobre la partícula que conduce a el comportamiento descrito).

Lo que te desconcertó es que describiste el movimiento de la partícula sin tener en cuenta el movimiento giratorio, solo miraste su centro guía (algo bastante común en la física del plasma).

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