Investigación

 

Particle motion near the resonant surface of a high-frequency wave in a magnetized plasma

 

J. J. Martinell

 

Instituto de Ciencias Nucleares, Universidad Nacional Autónoma de México A. Postal 70-543, 04510 México D.F. e-mail: martinel@nuclecu.unam.mx

 

Recibido el 11 de enero de 2002.
Aceptado el 4 de febrero de 2002.

 

Abstract

The motion of single charged particles in a magnetized plasma is studied using a Lagrangian formalism, applied to the average over a gyro-period, in the presence of an electromagnetic wave that is being resonantly absorbed by the medium. Near the resonance surface the wave amplitude has a gradient and the resulting particle drifts are shown to be consistent with the existence of a ponderomotive force, produced by the wave-field-gradient. The orbits are also obtained numerically to show how the drifting motion arises, and to study the case of high field-gradients, which is not described with the formal analysis.

Keywords: Charged particle orbits; electromagnetic waves in plasmas; lagrangian mechanics.

 

Resumen

Se estudia el movimiento de partículas cargadas individuales en un plasma magnetizado con un formalismo Lagrangiano, aplicado al promedio sobre un período de giro, en presencia de una onda electromagnética que es absorbida de manera resonante por el medio. Cerca de la superficie de resonancia la amplitud de la onda tiene un gradiente y se muestra que los movimientos de deriva resultantes son consistentes con la existencia de una fuerza ponderomotriz, producida por el gradiente del campo de la onda. También se obtienen las (órbitas numéricamente para mostrar cómo es el movimiento de deriva y para estudiar el caso de gradientes de campo grandes, que no se describe adecuadamente con el análisis formal.

Palabras clave: Orbitas de partículas cargadas; ondas electromagnéticas en plasmas; mecánica lagrangiana.

PACS: 52.20.Dq; 52.35.Hr; 45.20.Jj

 

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Acknowledgments

This work was partially supported by research projects 27974-E from Conacyt and IN116200 from DGAPA-UNAM, MÉXICO.

 

References

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