Básicamente, hay que tener cuidado con la distinción entre velocidad y rapidez. En concreto, dices que
¿No cambiarán de velocidad las partículas al exponerse al campo magnético y, por tanto, cambiarán de KE?
Un cambio de velocidad no va necesariamente acompañado de un cambio de velocidad, y es la velocidad la que determina la energía cinética. El campo magnético puede cambiar las direcciones de los movimientos de las partículas cargadas, pero no cambiará sus velocidades.
Los detalles matemáticos son los siguientes. La fuerza sobre una partícula cargada de carga $q$ moviéndose en un campo magnético $\mathbf B$ est $$ \mathbf F = q\mathbf v\times\mathbf B $$ donde $\mathbf v$ es la velocidad de la partícula. Ahora, observa que la segunda ley de Newton dice que la fuerza sobre la partícula es igual a la tasa de cambio de su momento; $\mathbf F = \dot{\mathbf p}$ . Así obtenemos $$ \dot{\mathbf p} = q\mathbf v\times\mathbf B $$ Ahora tomamos el producto punto de ambos lados con $\mathbf p$ . Obsérvese que el momento (no relativista) de la partícula es $\mathbf p = m\mathbf v$ por lo que cuando tomamos el producto punto del lado derecho con $\mathbf p$ obtenemos cero. Si juntamos todo esto obtenemos $\mathbf p \cdot\dot{\mathbf p} = 0$ lo que implica que $$ \frac{d}{dt}\frac{\mathbf p^2}{2m} = 0 $$ En otras palabras, la energía cinética es constante en el tiempo.
Adenda 24 de junio de 2013.
Los detalles del argumento anterior suponen la expresión no relativista para el momento de una partícula másica. Sin embargo, el argumento sigue siendo válido en un contexto relativista. Para ver esto, observa que la expresión relativista para el momento de una partícula es $$ \mathbf p = \gamma m\mathbf v, \qquad \gamma = (1-\mathbf v^2/c^2)^{-1/2} $$ y utilizando esta definición, la segunda ley de Newton puede seguir escribiéndose en este contexto como $\mathbf F = \dot{ \mathbf p}$ por lo que la ecuación de movimiento para una partícula masiva que se mueve en un campo magnético sigue siendo $\dot {\mathbf p} = q\mathbf v\times \mathbf B$ . Además, como la velocidad y el momento siguen siendo proporcionales entre sí, punteando ambos lados de esta ecuación de movimiento se sigue obteniendo $\mathbf p\cdot\dot{\mathbf p} = 0$ y por lo tanto que $$ \frac{d}{dt}\mathbf p^2 = 0 $$ Recordemos ahora que la energía cinética de una partícula relativista viene dada por su energía total $E=\gamma mc^2$ menos su energía de reposo $mc^2$ ; $$ K = E - mc^2 $$ En particular, la derivada temporal de su energía total es igual a la derivada temporal de su energía en reposo; $\dot K = \dot E$ . Por otra parte, recordemos la relación $$ m^2c^4 = E^2 - c^2\mathbf p^2 $$ Combinando esta relación, y el hecho de que las derivadas temporales de las energías cinética y total son iguales, encontramos que el resultado deseado $$ \dot K = 0 $$ también es válida en un contexto relativista.
