Физический энциклопедический словарь - магнитные ловушки

Для того чтобы магн. поле стало М. л., оно должно удовлетворять определ. условиям. Известно, что оно действует только на движущиеся заряж. ч-цы. Скорость Ч-цы v в любой точке всегда можно представить в виде геом. суммы двух составляющих: v, перпендикулярной к напряжённости Н магн. поля в этой точке, и v║, совпадающей по направлению с Н. Сила F воздействия поля на ч-цу, т. н. Лоренца сила, определяется только v и не зависит от v║.. В СГС системе единиц F по абс. величине равна (e/c)vH. Сила Лоренца всегда направлена под прямым углом как к v, так и к v║ и не изменяет абс. величины скорости ч-цы, однако меняет направление этой скорости, искривляя траекторию ч-цы. Наиболее простым явл. движение

ч-цы в однородном магн. поле. Если скорость ч-цы направлена поперёк такого поля (v=v), то её траекторией будет окружность радиуса R (рис. 1, а). Сила Лоренца в этом случае играет роль центростремительной силы (равной mv²/R, m — масса ч-цы), что даёт возможность выразить R через v и Н: R=vlH, где H=еН/mс. Окружность, по к-рой

движется заряж. ч-ца в однородном магн. поле, наз. ларморовской окружностью, её радиус — ларморовским радиусом (RЛ), а H — ларморовской частотой. Если скорость ч-цы направлена к полю под углом, отличающимся от прямого, то, кроме v, ч-ца обладает и v║. Ларморовское вращение при этом сохранится, но к нему добавится равномерное движение вдоль магн. поля, так что результирующая траектория будет винтовой линией (рис. 1, б).

Рассмотрение даже этого простейшего случая однородного поля позволяет сформулировать одно из требований к М. л.: её размеры должны быть велики по сравнению с RЛ, иначе ч-ца выйдет за пределы ловушки. Удовлетворить это условие можно не только увеличением размеров М. л., но и увеличением напряжённости магн. поля, т. к. RЛ убывает с возрастанием H. При экспериментах в лабораториях идут по второму пути, в то время как в природных условиях чаще возникают М. л. с протяжёнными, но сравнительно слабыми полями (напр., радиац. пояса Земли).

Далее, малость RЛ обеспечивает ограничение движения ч-цы в направлении поперёк поля, но его необходимо ограничить и в направлении вдоль силовых линий ноля. В зависимости от метода ограничения различают два типа М. л.: тороидальные и зеркальные (адиабатические).