Энергия частицы, делённая на её заряд, определяющая её отклонение в магнитном поле.Жёсткость — это свойство заряженной частицы, определяющее, насколько сильно её траектория искривляется в магнитном поле. Она определяется как импульс частицы, делённый на её заряд, и является более фундаментальной величиной, чем импульс сам по себе, поскольку непосредственно контролирует радиус кривизны в заданном магнитном поле. В астрофизике и физике ускорителей жёсткость часто используется для описания космических лучей и пучков частиц, так как она показывает, насколько легко магнитное поле может направлять или удерживать их.
Концепция магнитной жёсткости используется с ранних дней физики частиц и исследований космических лучей в XX веке, с основополагающими работами таких учёных, как Эрнест Резерфорд, а позже — пионеров космических лучей, таких как Бруно Росси.
Когда заряженная частица движется в магнитном поле, на неё действует сила, перпендикулярная как её скорости, так и полю, заставляя её двигаться по окружности. Радиус этой окружности пропорционален жёсткости частицы: чем выше жёсткость, тем больше радиус, поэтому частица отклоняется меньше. Именно поэтому магнитные спектрометры измеряют жёсткость, чтобы определить импульс и заряд частицы, и поэтому детекторы космических лучей используют магнитные поля для разделения частиц разных типов.
Жёсткость используется при проектировании ускорителей частиц и накопительных колец, где магниты должны быть настроены на отклонение пучков с известной жёсткостью, а также в экспериментах по космическим лучам, таких как AMS-02 на Международной космической станции, который измеряет жёсткость для идентификации частиц из космоса.
Магнитное поле Земли действует как фильтр жёсткости для космических лучей: только частицы с достаточно высокой жёсткостью могут проникнуть на низкие широты, поэтому интенсивность космических лучей меняется с геомагнитной широтой.
