各向同性无碰撞等离子体中的波之动量、角动量与自旋
光学
2022-06-28 v2 等离子体物理
摘要
我们考察了各向同性非相对论无碰撞电子等离子体中线性波的动量与角动量（包括自旋）性质，包括纵波（朗缪尔波）与横波（电磁波）。我们关注与波场相对于均匀介质的平移与旋转不变性相关的守恒量；这些有时被称为赝动量。动量密度与角动量密度有两种类型：(i) 与能量通量密度及对称化（Belinfante）能量-动量张量相关的动力学量，以及 (ii) 与守恒诺特定流及正则能量-动量张量相关的正则量。我们发现朗缪尔波的正则动量密度与自旋密度类似于流体或气体中声波的相应量；它们通过电子速度场表示。反之，电磁波的动量与自旋密度既可写成自由空间电磁场已知的形式（仅涉及电场），也可写成涉及电场与磁场以及等离子体有效介电常数的对偶对称形式。我们分别在唯象宏观方法与耦合电磁场及电子的微观拉格朗日场论中推导了这些性质。最后，我们探讨了正则动量与自旋密度在输运与电动力学现象中的意义：斯托克斯漂移、波致磁化（逆法拉第效应）等。
引用
@article{arxiv.2203.05240,
title = {Momentum, angular momentum, and spin of waves in an isotropic collisionless plasma},
author = {Konstantin Y. Bliokh and Yury P. Bliokh},
journal= {arXiv preprint arXiv:2203.05240},
year = {2022}
}
备注
11 pages, to appear in Phys. Rev. E