相对论等离子体理论的协变拉格朗日方法

我们获得了相对论带电粒子运动到平行运动和垂直回旋运动的协变分解，并使用李变换变换到引导中心坐标。推导出了自然的引导中心泊松括号结构和哈密顿量。引导中心运动方程呈现到比通常漂移高一阶，并给出了回旋动量的修正。然后我们允许拉格朗日作用量中存在程函波扰动。我们发展了一个明显规范不变且协变的振荡中心理论到任意高阶，并由此推导出相对论有质动力哈密顿量。我们将引导中心作用量在分布上求和，并加上麦克斯韦作用量以获得引导中心等离子体的总作用量。变分后，这产生了自洽的协变相对论动力学和场方程；由此我们识别出引导中心电流密度和引导中心磁化强度。诺特定理随后产生了相对论引导中心等离子体的动量-能量和角动量的协变守恒定律；由此我们识别出引导中心应力-能量张量和引导中心自旋角动量张量。对引导/振荡中心重复此计算，我们发现变分产生了波场中等离子体的自洽相对论动力学和场方程，包括波色散关系；由此我们识别出波磁化强度和磁化率。诺特定理随后产生了存在波场时引导中心等离子体的守恒定律，包括波对应力-能量和自旋角动量张量的贡献。