Ciao a tutti, è qualche giorno che tento di risolvere questo problema ma non sono molto esperto di fisica nucleare, ho fatto giusto un esame all'università, e in rete non trovo molto che mi possa aiutare. Qualcuno può darmi una mano? Il problema è questo:
Immaginiamo di avere una particella carica che si muove nello spazio ad una certa velocità. Dato che questa è in movimento possiede una certa energia cinetica, che si somma all'energia a riposo per dare l'energia totale della particella.
Adesso diciamo che questa particella, senza trasformarsi in una particella di tipo diverso, e quindi mantenendo la sua massa a riposo e la sua energia a riposo, viene frenata e quindi la sua energia cinetica diminuisce. Per il principio di conservazione dell'energia questa dovrà essere ceduta a qualcos'altro.
Se per esempio la particella viaggia in un mezzo saranno le sue interazioni con gli atomi che compongono il mezzo che la rallenteranno, e la sua energia sarà trasferita agli elettroni atomici, che verranno così da questi strappati portando alla ionizzazione della materia. In alcuni casi, per urti abbastanza energetici, l'interazione può portare al dislocamento degli atomi dal reticolo cristallino (se il materiale è aggregato in questo modo). Non è però questo l'aspetto su cui mi voglio concentrare: il risultato fondamentale è che la particella, rallentata dal mezzo, cede a questo la sua energia.
Ma se un mezzo non ci fosse?
Diciamo che la particella sta viaggiando nello spazio, in una zona in cui è presente un campo magnetico.
La forza che agisce sulla particella, dovuta solo al campo magnetico presente, è la forza di Lorentz: $\vecF=q\vecv^^ \vecB$. Da questa si vede che giocando sulla direzione del campo magnetico è possibile che la Forza sia negativa, e quindi che questa porti ad una decelerazione della particella, come avveniva prima con il mezzo. La presenza di un campo magnetico può quindi decelerare una particella carica. Ma come cede energia in questo caso la particella?
La prima cosa che mi è venuta in mente è la radiazione di frenamento, o Bremsstrahlung. La particella emette dei fotoni, dei pacchetti di energia, che contengono tanta energia quanta è stata persa dalla particella. Questo fenomeno avviene di solito quando delle particelle cariche vengono scagliate contro una lamina metallica ed avviene soprattutto nel caso di elettroni, molto di meno per i protoni, per via della loro massa maggiore. Non mi è chiaro perché sia la massa a regolare il fenomeno. In ogni caso se questo fosse l'unico modo con cui la particella del nostro esempio cedesse energia, questo dovrebbe avvenire indipendentemente dalla massa della particella: se è l'unico modo deve andar bene per tutte, fosse anche uno ione di uranio.
E se ci fosse anche un altro metodo? Insomma, sono abbastanza sicuro che la particella possa cedere energia tramite Bremsstrahlung quando è frenata da un campo magnetico, ma potrebbe farlo anche tramite altri meccanismi e la probabilità che avvenga in un modo o in un altro potrebbe dipendere dalla massa, dalla carica o dall'energia della particella. Ed è proprio su questi aspetti che non trovo assolutamente nessuna informazione in rete.
Provo ad andare per ragionamento. Se sulla particella agisce una forza per la sua interazione con il campo magnetico, la sorgente del campo magnetico dovrebbe ricevere una forza uguale ed opposta per la legge di azione e reazione. Questa forza porterebbe ad una accelerazione della sorgente, che così acquisirebbe energia cinetica rispettando il principio di conservazione dell'energia. Sarà che di solito le sorgenti sono grandi rispetto alla particella e quindi la forza che ricevono non supera nemmeno quella d'attrito statico, ma non ho mai sentito parlare di un effetto del genere o di una sua possibile applicazione.