有质动力磁静力端塞中粒子的引导中心运动
等离子体物理
2023-08-24 v1
摘要
利用李变换方法，对旋转等离子体柱中单粒子与磁多极相互作用的哈密顿动力学进行至二阶的微扰求解。首先，将精确哈密顿量用正则作用量-角度变量表示，然后引入另一组作用量与角度变量，构造可积的近似哈密顿量。微扰引入了一个有效的有质动力势，其主导阶为正。在二阶时，该赝势由若干 Miller 形式项之和构成，可正可负。此外在二阶时，当考虑沿柱轴方向的运动时，有质动力相互作用引入了粒子有效质量的修正。研究发现，粒子可被有质动力势沿轴向约束，但会产生随约束势大小而变的径向偏移。文中考察了粒子沿轨迹的径向偏移，并推导了粒子保持径向约束所需的最小旋转速度条件。最后，我们讨论了在共振运动（即与微扰具有相同周期性的运动）情形下，上述赝势与粒子轨迹解的变化。
引用
@article{arxiv.2308.11735,
title = {Guiding center motion for particles in a ponderomotive magnetostatic end plug},
author = {T. Rubin and J. M. Rax and N. J. Fisch},
journal= {arXiv preprint arXiv:2308.11735},
year = {2023}
}