Gas in un campo magnetico

[Gabry]

Mi è venuto in mente questo dubbio: un gas (neutro) in un campo magnetico procede senza essere deviato, tuttavia se spostiamo l'attenzione sui singoli componenti degli atomi il nucleo e gli elettroni risentono di una forza magnetica che ha modulo uguale ma direzione opposta per gli elettroni rispetto a quella agente sul nucleo. E' dunque possibile che un gas che si trova in un campo magnetico, avendo una velocità sufficiente, si ionizzi?

[Pigkappa]

Sì, direi di sì. Ci vuole probabilmente un campo magnetico molto intenso, ed è meglio studiare un singolo atomo che un gas (altrimenti basta che se ne ionizzino pochi per formare un campo elettrico che bilancia quello magnetico).

Prova a fare un modellino in cui il nucleo è puntiforme e gli elettroni formano una "nuvola" di densità di carica uniforme attorno al nucleo. Così si può forse fare qualche stima numerica.

[Gabry]

Ho semplificato ulteriormente le cose considerando un atomo di idrogeno. L'elettrone viene strappato dall'atomo quando la forza magnetica eguaglia quella di coulomb. Mi sono messo inoltre nel caso più favorevole, quello in cui la velocità dell'elettrone attorno al nucleo è parallela e concorde rispetto alla velocità con cui si muove tutto l'atomo (e se consideriamo un'insieme di atomi è ragionevole pensare che tutti gli atomi prima o poi si vengano a trovare in una situazione simile in un tempo non troppo lungo). La velocità dell'elettrone vale: da cui . Quindi eguagliando la forza di coulomb con quella magnetica: da cui considerando il caso in cui gli atomi siano semplicemente immersi nel campo magnetico e si muovano solo per agitazione termica, nel caso dell'atomo di idrogeno . Sostituendo il raggio medio di un elettrone e la sua massa (con i dati trovati su internet) si trova B=234820 A/m, effettivamente un valore un pò altino.