仿星器中引导中心动力学、各向异性平衡和准对称性的变分框架

我们提出了一个变分框架，其中 (i) 引导中心动力学理论、(ii) 具有回转各向异性压力的宏观力平衡和 (iii) 准对称性（QS）约束表现为单一结构的不同方面。从引导中心 Vlasov-Maxwell 作用量出发，约束变分产生引导中心动力学方程和麦克斯韦方程组。在没有唯象闭合的情况下，动量守恒产生宏观力平衡 $\mathbf{J} \times \mathbf{B}/c = \nabla\cdot\boldsymbol{\Pi}$，其中 $\mathbf{J}$ 是电流密度，$\mathbf{B}$ 是磁场，$\boldsymbol{\Pi}$ 是回转各向异性应力张量。我们将 QS 与以无坐标形式表示的不可积条件联系起来，即 $$f_T \equiv \nabla\psi \cdot \bigl(\nabla B \times \nabla(\mathbf{B} \cdot \nabla B)\bigr) = 0,$$ 其中 $\psi$ 是磁通面标签，并展示了该条件如何导致与最近约束 Kruskal-Kulsrud 变分公式中发现的条件密切相关的各向异性可解性约束。