由反向旋转粒子构成的相对论性圆柱壳的动力学不稳定性

我们对一个由反向旋转无碰撞粒子构成的无限薄圆柱壳进行了微扰分析，该壳最初由Apostolatos和Thorne提出。他们找到了壳的一个静态解，并通过C-能量论证得出结论认为它是稳定的。最近，本文作者与Ida通过在未来零无穷远处评估C-能量重新分析了该系统，发现该系统存在不稳定性，但未展示系统如何不稳定。本文在线性微扰理论框架下证明，如果组成粒子运动缓慢，静态壳是不稳定的，表现为其周向半径的微扰以指数增长的振幅振荡；而如果组成粒子的速度超过临界值，壳则随时间呈指数膨胀或收缩。