Помогите в споре о катушке индуктивности

[std137]

Всем доброго.
Поспорил с другом о катушке индуктивности...
Имеется частица, протон, электрон. Частица имеет высокую энергию и летит в пространстве. На своем пути она встречает обмотки катушки индуктивности. Траектория перпендикулярна.
Суть спора, могут ли обмотки катушки, не беря в расчет действие магнитного поля вокруг, работать как преграда частице, полностью ее либо остановив, либо захватив в поток внутри вещества проводника. Тоесть может ли быть катушка, быть элементарной аналогией потока частиц в поле земли, и использоваться для защиты....
Если это возможно, какой вариант эффективнее. Несколько мотков провода, возможно плоского, и огромные токи. Или небольшой ток, и множество тонких проводников.
Если возможно с комментами. Ещё раз, магнитное поле не рассматриваем. Частица может быть нейтронов....

[Dmitriy40]

Если магнитное поле не рассматривать, то и ток в катушке не нужен.
И вопрос сводится к плотности материи проводов катушки и сечению рассеяния вашей частицы на материале провода. И чем больше атомов вещества встретится на пути частицы, тем вероятнее она поглотится/рассеится. А уж катушка это будет или просто кусок меди, не суть.

[EUgeneUS]

Dmitriy40
Стартовое сообщение весьма сумбурное, конечно.
Но с катушками с короткозамкнутыми выводами может оказаться интересно.

[Dmitriy40]

Если не рассматривать вторичные ливни, а лишь сами частицы, то при условии отсутствия магнитного взаимодействия короткозамкнутость витков роли не играет. Был упомянут нейтрон, а я вспомню о нейтрино, ну какая там разница катушка это или что, с током или без, замкнутая или нет ...
Единственное что наверное может повлиять, это охлаждение до почти абсолютного нуля, когда не останется свободных возбуждений, и пролёт (скорее поглощение) частицы может приводить к появлению такого возбуждения (один из вариантов однофотонных детекторов примерно так устроен) ... Но по моему это далеко за рамками исходного вопроса, глубоко в дебрях квантовой физики.

[std137]

Dmitriy40 в сообщении #1523813 писал(а):

Если магнитное поле не рассматривать, то и ток в катушке не нужен.

Это бессмысленно, если тока не будет то катушка будет простым куском меди, от которой толку.
Беда металлов решетка, она имеет в микромире приличные расстояние между узлами. Вторая проблема вторичные частицы, выбитые из атомов.
Вопрос в том и состоит, даст ли ток в проводах поток частиц. Ток же движение электронов, если верить классической теории электричества. Значит мелкой хаотичной намоткой мы создадим смещение решетки. Дополнительно, добавим мишеней в виде скачущих электронов. А поподания ми займётся поле напряжённости, захватывая выбитые частицы... Это моя сторона спора.
Насчёт короткозамкнутой. Надо думать...

[Dmitriy40]

std137
Я правильно понимаю что Вы собрались попасть высокоэнергичным нейтроном (не буду уж про нейтрино, ладно) в электрон в меди? Выбив его куда-то и создав тем самым ток в катушке, который тем самым усилит останавливающее действие на тот самый исходный нейтрон? Пока выглядит как бред.

[sergey zhukov]

std137
Ну а какая точка зрения вашего друга? Может, он просто не понял вашу идею? Честно говоря, я бы его упрекать в непонятливости не стал.

Как будто идея такая: в проводе течет ток, т.е. поток множества электронов (под катушкой тут понимается просто провод, по моему). Перпендикулярно оси провода в него влетает частица космических лучей и попадает в этот поток электронов. Ей через него не пробиться, она как-то увлекается этим потоком, короче, вязнет в нем каким-то образом. Примерно, как автомобиль, который решил переехать быструю речку. (А если бы тока в проводе не было, то частица пролетела бы провод насквозь без проблем, т.к. атомы там слишком редки, чтобы в них попасть, а электроны ...мм... все куда-то попрятались). И вроде как ТС считает, что частично так и работает защита Земли от космических лучей: пояса заряженных частиц, летающих в магнитном поле Земли, защищают ее от других частиц каким-то схожим образом.

Короче, если через вещество идет ток, то оно лучше защищает от потока частиц и дает меньше вторичных частиц, чем если ток через него не идет. Не потому, что возникает магнитное поле, а потому, что вероятность столкновения падающих частиц с частицами вещества повышается.

Под "смещением решетки" вроде бы понимается ситуация, когда взяли два куска монокристаллической меди, наложили их друг на друга и сдвинули на полпериода решетки. Т.е. если провода как-то хатоично укладывать друг на друга, то такие смещения перекроют все "каналы" для прохождения космических частиц.

[std137]

sergey zhukov в сообщении #1523887 писал(а):

std137

Бинго.
С небольшим уточнением. Речь идёт о проводнике уложеном слоями по принципу катушки, так как мы не знаем откуда прилетит.
Суть спора.
Позиция друга. Это не работает, так как нужен большой ток, а значит толстый проводник.
Моя позиция. Может работать. Ток в пределах допустимого для тоненького проводника. Возможно переменный. Ключевым будет хаотичность и густота намотки. Так как в сумме даст более плотный поток.
Ваш вердикт?

[Dmitriy40]

Каким образом медленное перемещение частиц (причём легких, электронов) может повлиять на среднее число встреченных частиц при пролёте материала?
Эдак можно считать что и текущая вода представляет большее препятствие гамма фотонам чем стоячая ...
Ну и стоит всё же оценить разницу в плотности потока, при разумных ограничениях. А то получится менее $10^{-25}$ и говорить станет не о чем (надеюсь хоть это вы понимаете, хотя и не похоже).

-- 24.06.2021, 22:11 --

Про преимущество хаотической намотки по сравнению с ровной вообще смешно. Размеры ядер атомов и даже шаг кристаллической решётки несравнимы с толщиной провода. А намотать провод со смещением на величину ядра атома вы точно не сможете. Т.е. ваши предположения того же типа что и сферический конь в вакууме.

-- 24.06.2021, 22:15 --

И да, поток электронов (т.е. электрический ток в металле) не изменяет количество частиц в металле. Вообще. Потому что есть ток, что нет его, сопротивление пролёту частиц не изменится. Просто из-за малости скоростей электронов тока в металле.

[sergey zhukov]

std137
Мда. По моему, все это не поможет.

С одной стороны, действительно: вероятность столкнуться с машиной, переходя улицу, повышается, когда скорость машин при той же их плотности увеличивается. Но применительно к электронам и космической частице это примерно так выглядит: вы на реактивном самолете пересекаете бульвар, по которому прогуливаются старички и калеки. Что они стоят, что двигаются - результат один.

Вместо электрического тока гораздо эффективнее будет двигать сам провод (или, действительно, взять поток жидкости): и скорость гораздо выше, и двигаются как электроны, так и атомы. Это хотя и эффективнее электрического тока, но по моему тоже практически бесполезно, учитывая отношение скоростей частицы и потока.

В общем, так себе идея.

[std137]

sergey zhukov в сообщении #1524224 писал(а):

Мда. По моему, все это не поможет

То есть в пересчёте на скорости и энергии, особой разницы нет. Будет это свинцовая пластина или моток медного провода, даже под напряжением. Существенного потока, способного лучше защищать не будет. Только усложнится все технологически...
Спасибо за ответы.

[Dmitriy40]

std137
Разница между свинцом и медью будет, это разные материалы и сечения захвата разных частиц у них могут быть и будут разными.
А вот разницы между медью с током разумной величины и медью без тока — не будет.

Аналогично и про намотку, да, у кристаллов есть главные оси и плоскости, вдоль которых частицам пролететь легче, но медный провод это не монокристалл и сориентировать провод так чтобы в намотке все оси кристаллической решётки уложились заданным образом просто нереально. При любой намотке там и так будет полная каша, намного сильнее чем порядок намотки.