Перезарядный ускоритель – это устройство для ускорения протонов и тяжёлых ионов, используемое в фундаментальных исследованиях в области ядерной физики и применения ядерных технологий. Его схема представлена на рисунке ниже. Ионный источник $S$ – устройство, генерирующее отрицательные ионы, средняя часть $N$ – труба, заполненная азотом и находящаяся под высоким напряжением $U=5.00\cdot10^6~В$, создаваемым высоковольтной катушкой $H$.
В ионный источник $S$ подаётся водород. Функция $S$ состоит в том, чтобы перевести водород из молекулярного состояния в атомарное, а затем присоединить к атомам водорода дополнительный электрон, получая в итоге гидрид-ион $\mathrm{H}^-$. Под действием электростатического поля гидрид-ионы (их начальную скорость считайте равной нулю) образуют высокоскоростной пучок, который после попадания в трубу $N$ будет взаимодействовать с молекулами азота. В результате взаимодействия гидрид-ионы сначала теряют один электрон, превращаясь в обычные атомы водорода, а затем и второй, превращаясь в протоны. Считайте, что при таком взаимодействии скорость частиц не меняется. После этого протоны под действием электрического поля летят от $N$ к мишени $T$.
Заряд электрона $q=1.60\cdot10^{-19}~Кл$, масса протона $m_0=1.673\cdot10^{-27}~кг$.