Gyrosymmetry: Global considerations
Gyrosymmetry: Global considerations
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陀螺对称性：全局考虑
DOI：
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发表时间：
2012
期刊：
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通讯作者：
H. Qin
中科院分区：
文献类型：
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作者：
J. Burby;H. Qin
在导引中心理论中，需要垂直于磁场的光滑单位矢量来定义陀螺相位。这些向量的全局存在性的问题是解决使用的一般结果从理论的特征类。人们发现，在某些情况下，存在着全球存在的障碍。在这些情况下，陀螺相位不能被全局地定义。这一事实的基本结构的指导中心理论的影响进行了讨论。特别是，它表明，运动方程的指导中心渐近展开仍然可以在全球一致的方式进行时，一个单一的全球公约测量陀螺相位不可用。后者的事实是直接证明了导出一个新的表达式的指导中心庞加莱-嘉当形式表现出不依赖于垂直单位向量的选择。
In the guiding center theory, smooth unit vectors perpendicular to the magnetic field are required to define the gyrophase. The question of global existence of these vectors is addressed using a general result from the theory of characteristic classes. It is found that there is, in certain cases, an obstruction to global existence. In these cases, the gyrophase cannot be defined globally. The implications of this fact on the basic structure of the guiding center theory are discussed. In particular, it is demonstrated that the guiding center asymptotic expansion of the equations of motion can still be performed in a globally consistent manner when a single global convention for measuring gyrophase is unavailable. The latter fact is demonstrated directly by deriving a new expression for the guiding-center Poincare-Cartan form exhibiting no dependence on the choice of perpendicular unit vectors.