강한 자기장 하 입자 운동을 위한 필터링 이단계 변분 적분기

초록

본 논문은 중간 혹은 강한 자기장(ε⁻¹) 하에서 입자 운동 방정식을 풀기 위해, 두 개의 필터 함수 ψ와 φ를 도입한 이단계 변분 적분기(FVI)를 제안한다. ε=1인 중간 자기장에서는 2차 정확도와 에너지·운동량의 장기 근보존을, 0<ε≪1인 강한 자기장에서는 위치와 평행 속도에 대한 균일 2차 정확도와 ε에 대한 1차 정확도, 그리고 에너지·자기 모멘트의 장기 근보존을 이론적으로 증명하고 수치 실험으로 확인한다.

상세 분석

논문은 먼저 전하 입자 역학을 라그랑지안 L(x,ẋ)=½|ẋ|²+A(x)·ẋ−U(x) 형태로 기술하고, 이를 시간 구간