A new kinetic code, CHIRP, shows how long range frequency chirping emerges from the energetic particle (EP) excitation of Alfvénic instability. Both a perturbative toroidal Alfvén eigenmode (TAE) and a non-perturbative energetic particle mode (EPM) can be driven unstable due to the EP pressure gradient. These instabilities produce phase space chirping structures in the form of holes or clumps. The code calculates the nonlinear resonant EP response of the poloidally coupled Alfvén wave equations, while the background plasma is assumed to respond linearly to the generated fields. At moderate EP pressure gradient, only TAEs are excited, that produce chirping structures that have only moderate frequency change which do not reach the continuum frequency. Larger pressure gradients excite an EPM mode that emerges in the lower continuum, which then chirps rapidly downward with its amplitude growing appreciably in time. An adiabatic theory was developed that accurately describes the late time evolution of the rapid frequency chirping. The strong correlation between the adiabatic theory and simulation is compatible with the view that the bulk of the EPM-trapped particles evolve in accordance with the conservation of their action.
新しい運動論的コードCHIRPは、アルフヴェン不安定性の高エネルギー粒子励起から、どのようにして長周期の周波数チャープが生じるかを示す。トロイダルアルフヴェン固有モード（TAE）と非摂動的高エネルギー粒子モード（EPM）の両方が、高エネルギー粒子圧力勾配によって不安定化され得る。これらの不安定性は、位相空間においてホールまたはクランプの形態を持つチャープ構造を生成する。このコードは、ポロイダル結合したアルフヴェン波動方程式に対する非線形の高エネルギー粒子応答を計算する一方、背景プラズマは生成された場に対して線形応答すると仮定される。中程度の圧力勾配ではTAEのみが励起され、連続スペクトルに達しない中程度の周波数変化を持つチャープ構造を生成する。より大きな圧力勾配は、下部連続スペクトルに出現するEPMモードを励起し、その後、振幅が時間とともに顕著に増大しながら急速に下方へチャープする。急速な周波数チャープの後期時間発展を正確に記述する断熱理論が開発された。断熱理論とシミュレーションの間の強い相関は、EPMに捕捉された粒子の大部分が、その作用の保存に従って進化するという見解と整合的である。