15.電子對湮滅是指電子“e
-”和正電子“e
+”碰撞后湮滅,產(chǎn)生伽馬射線的過程,電子對湮滅是正電子發(fā)射計算機斷層掃描(PET)及正子湮滅能譜學(PAS)的物理基礎(chǔ).如圖所示,在平面直角坐標系xOy上,P點在x軸上,且
=2L,Q點在負y軸上某處.在第Ⅰ象限內(nèi)有平行于y軸的勻強電場,在第Ⅱ象限內(nèi)有一圓形區(qū)域,與x、y軸分別相切于A、C兩點,
=L,在第Ⅳ象限內(nèi)有一未知的圓形區(qū)域(圖中未畫出),未知圓形區(qū)域和圓形區(qū)域內(nèi)有完全相同的勻強磁場,磁場方向垂直于xOy平面向里.一束速度大小為v
0的電子束從A點沿y軸正方向射入磁場,經(jīng)C點射入電場,最后從P點射出電場區(qū)域;另一束速度大小為
的正電子束從Q點沿與y軸正向成45°角的方向射入第Ⅳ象限,而后進入未知圓形磁場區(qū)域,離開磁場時正好到達P點,且恰好與從P點射出的電子束正碰發(fā)生湮滅,即相碰時兩束粒子速度方向相反.已知正負電子質(zhì)量均為m、電量均為e,電子的重力不計.求:
(1)圓形區(qū)域內(nèi)勻強磁場磁感應(yīng)強度B的大小和第Ⅰ象限內(nèi)勻強電場的場強E的大小;
(2)電子子從A點運動到P點所用的時間;
(3)Q點縱坐標及未知圓形磁場區(qū)域的最小面積S.