正负电子对撞机是使正负电子以相同速度对撞并进行高能物理研究的实验装置(如图甲),该装置一般由高能加速器(同步加速器或直线加速器)、环形储存室(把高能加速器在不同时间加速出来的电子束进行积累的环形真空室)和对撞测量区(对撞时发生的新粒子、新现象进行测量)三个部分组成。为了使正负电子在测量区内不同位置进行对撞,在对撞测量区内设置两个方向相反的匀强磁场区域。对撞区域设计的简化原理如图乙所示:MN和
PQ为足够长的竖直边界,水平边界
EF将整个区域分成上下两部分,Ⅰ区域的磁场方向垂直纸面向内,磁感应强度大小为
B,Ⅱ区域的磁场方向垂直纸面向外,磁感应强度大小可以调节。经加速和积累后的电子束以相同速率分别从注入口
C和注入口
D水平射入,在对撞测量区发生对撞。已知从两注入口到
EF的距离均为
d,边界
MN和
PQ的间距为13(2﹣
d),正电子的质量为
m,电量分别为+
e,负电子的质量为
m,电量分别为﹣
e。
(1)试判断从注入口C入射的是正电子还是负电子;
(2)若Ⅱ区域的磁感应强度大小也为
B,要使从注入口
C射入的电子束从
PQ边界飞出,求电子束的最小速率;并求以此速度入射到从
PQ边界飞出所需的时间;
(3)若电子束以

的速率入射,欲实现正负电子对撞,求Ⅱ区域磁场磁感应强度的所有可能值。