В проекциях на оси х и у вместо (12.18) получаем систему уравнений четвертого порядка:
В этой системе, казалось бы, должно быть два независимых адиабатических инварианта. Покажем, что в действительности эта система-ротатор эквивалентна осциллятору и имеет только один инвариант. Умножим уравнение (12.20) на
и сложим его с (12.19); вводя новую комплексную переменную
вместо (12.19) и (12.20) получаем одно комплексное уравнение
Сделаем теперь в (12.21) замену:
что дает
Используя эти выражения в (12.21), приходим к уравнению гармонического осциллятора, собственная частота которого равна ларморовой частоте
Уравнение (12.22) отличается от (12.1), решение которого мы нашли, только тем, что теперь и — комплексная величина, но, поскольку для
получаются одинаковые независимые уравнения, ни к чему новому это не приведет. Итак,
Что теперь является адиабатическим инвариантом? Запишем
видно, что инвариантом является величина
. В чем физический смысл этого инварианта? Легко показать, что
если
. Последнее выполняется, т. е.
изменяются во времени одинаково, поскольку уравнение (12.22) — уравнение с действительными коэффициентами. Но
где
— скорость поперечного вращения электрона. Таким образом,
или
, т. е. кинетическая энергия электрона меняется пропорционально амплитуде магнитного поля. Величина
— также адиабатический инвариант, откуда
но
т. е. это уже известный нам инвариант. Мы пришли к интересному выводу: энергия электрона-осциллятора в медленно изменяющемся магнитном поле может сильно изменяться. Например, электрон-осциллятор может непрерывно отдавать высокочастотную энергию полю. Такое произойдет, если квазистатическая составляющая поля будет медленно уменьшаться во времени.