A novel 2D nonlinear dynamical paradigm is constructed to interpret the fast and repetitive frequency chirping and amplitude oscillation of Alfvén eigenmodes excited by energetic particles in fusion plasmas as observed in global gyrokinetic simulations. In this non-perturbative paradigm of the collisionless phase-space dynamics, wave-particle resonant interactions cause the phase-space structure to continuously twist and fold, leading to the repetitive excitation and decay of the Alfvén eigenmode. The radial (perpendicular to the dominant wave-particle interaction) dependence of the mode amplitude and toroidal precessional drifts of the energetic particles leads to the 2D dynamics of wave-particle interactions, which is found to be responsible for the repetitive process of formation and destruction of the mode structure.
新規の2次元非線形力学パラダイムを構築し、グローバルジャイロ運動論シミュレーションにおいて観測されるような、核融合プラズマ中の高エネルギー粒子によって励起されるアルヴェン固有モードの高速かつ反復的な周波数チャープと振幅振動を解釈する。この無衝突位相空間ダイナミクスの非摂動パラダイムにおいて、波動-粒子共鳴相互作用は位相空間構造を連続的にねじり折り畳み、アルヴェン固有モードの反復的な励起と減衰をもたらす。モード振幅の径方向(支配的な波動-粒子相互作用に垂直な方向)依存性と高エネルギー粒子のトロイダル歳差ドリフトは、波動-粒子相互作用の2次元ダイナミクスをもたらし、これがモード構造の形成と破壊の反復過程の原因であることが見出された。