一维混合 Vlasov-Maxwell 平衡中的混沌与可积磁场
等离子体物理
2023-08-01 v2
摘要
在本文中，我们建立了一个具有动力学离子和无质量流体电子的一维（1-D）、准中性、混合 Vlasov-Maxwell 平衡模型，并推导了相关解。该模型允许通过准中性条件将静电势用矢量势分量表示。平衡态通过求解一个非齐次 Beltrami 方程得到，该方程决定了磁场，其中非齐次项表示动力学离子的电流密度，齐次项表示电子电流密度。我们证明了相应的一维系统是哈密顿的，位置起到时间的作用，并且对于在两个守恒粒子正则动量中对称的离子分布函数，其轨迹具有规则的周期性行为。对于非对称分布函数，系统不可积，导致磁场的 irregular 和混沌行为。电子电流密度可以改变磁场相空间结构，诱导轨道俘获并将轨道组织成大的稳定岛。因此，电子贡献可能是出现局域电场结构并诱导离子俘获的原因。我们还提供了一个使用旋转二维谐振子哈密顿量解析构造混合平衡的范式，从而能够计算解析磁场并根据 Hermite 多项式构造相应的分布函数。
引用
@article{arxiv.2304.01151,
title = {Chaotic and integrable magnetic fields in one-dimensional hybrid Vlasov-Maxwell equilibria},
author = {Dimitrios A. Kaltsas and Philip J. Morrison and George N. Throumoulopoulos},
journal= {arXiv preprint arXiv:2304.01151},
year = {2023}
}