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中性子星でみる高密度QCD物質の状態方程式

Research Project

Project/Area Number 14J10168
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Particle/Nuclear/Cosmic ray/Astro physics
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

益田 晃太  東京大学, 理学系研究科, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2014-04-25 – 2016-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2015)
Budget Amount *help
¥2,200,000 (Direct Cost: ¥2,200,000)
Fiscal Year 2015: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2014: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
Keywords国際情報交換(ドイツ、フランクフルト) / 中性子星 / 高密度QCD物質 / 国際情報交換(アメリカ、ミズーリ州セントルイス)
Outline of Annual Research Achievements

この研究課題では、中性子星の観測量から、高密度QCD物質の相構造、状態方程式、また物性に制限を与えることを目的としている。平成27年度における発展は以下の2点にまとめられる。
(1)ハドロンクォーククロスオーバー描像にもとづく現象論的モデルを中性子星に適用することでQCD相図の構造解明に迫った。はじめにカラー超伝導相が中性子星に与える影響をクロスオーバーモデルのもと、考察した。カラー超伝導相は状態方程式を柔らかくするが、その影響は微小であることを定量的に示した。さらにクロスオーバーモデルを用いて熱い中性子星について議論した。具体的にはすでにゼロ温度において重い中性子星を支えうることを示しているモデルを有限温度領域に拡張し、中性子星の熱的進化に適用した。その結果、核子あたりのエントロピー一定、レプトンフラクション一定で特徴付けられる超新星物質で支えられる熱い中性子星の内部温度はクォークの存在により下げられることを示した。さらに超新星爆発時のエネルギー放出量のクロスオーバー依存性を調べた。
(2)中性子星内部での実現が期待される中性子3P2超流動体の回転起因渦の自発磁化の計算。具体的には中性子3P2超流動体に入る安定な渦は整数渦、もしくは外部磁場が強い場合には半整数渦であることを示し、それぞれの渦に生じる自発磁化の値をギンツブルグランダウ理論の範囲内で定量的に計算した。その結果、半整数渦コアに生じる自発磁化の大きさは局所的に約10^8ガウスほどになることを示し、整数渦の場合の約10倍であることが分かった。さらにギンツブルグランダウ理論を超えてフェルミオンの自由度を取り込んだBogoliubov-de-Gennes方程式を数値的に解くことで中性子3P2超流動体の更なるトポロジカル的性質を考察している。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2015 Annual Research Report
  • 2014 Annual Research Report
  • Research Products

    (12 results)

All 2016 2015 2014

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 2 results,  Acknowledgement Compliant: 3 results) Presentation (9 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results)

  • [Journal Article] Hadron-Quark Crossover and Hot Neutron Stars at Birth2016

    • Author(s)
      Kota Masuda, Tetsuo Hatsuda and Tatsuyuki Takatsuka
    • Journal Title

      Progress of theoretical and experimental physics

      Volume: 021 Issue: 2 Pages: 021D01-021D01

    • DOI

      10.1093/ptep/ptv187

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Hyperon Puzzle, Hadron-Quark Crossover and Massive Neutron Stars2016

    • Author(s)
      Kota Masuda, Tetsuo Hatsuda and Tatsuyuki Takatsuka
    • Journal Title

      The European Physical Journal A

      Volume: 52 Issue: 3 Pages: 65-65

    • DOI

      10.1140/epja/i2016-16065-6

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Magnetic Properties of Quantized Vortices in Neutron 3P2 Superfluids in Neutron Stars2016

    • Author(s)
      Kota Masuda, Muneto Nitta
    • Journal Title

      Phys.Rev. C

      Volume: 93 Issue: 3 Pages: 035804-035804

    • DOI

      10.1103/physrevc.93.035804

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] Hot Neutron Stars with Hadron-Quark Crossover2015

    • Author(s)
      Kota Masuda
    • Organizer
      Quark Matter 2015
    • Place of Presentation
      神戸ファッションマート(兵庫県神戸市)
    • Year and Date
      2015-09-30
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 中性子3P2超流動体の諸性質2015

    • Author(s)
      益田晃太
    • Organizer
      熱場の量子論とその応用
    • Place of Presentation
      京都大学基礎物理学研究所(京都府京都市)
    • Year and Date
      2015-09-11
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] Crossover and Hot Neutron Stars at Birth2015

    • Author(s)
      Kota Masuda
    • Organizer
      International Symposium on “Physics and Astronomy of Neutron Stars and Supernovae"
    • Place of Presentation
      国立天文台(東京都三鷹市)
    • Year and Date
      2015-06-23
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 中性子3P2超流動体における磁場の効果2015

    • Author(s)
      益田晃太
    • Organizer
      原子核、クォークと中性子星
    • Place of Presentation
      京都大学基礎物理学研究所(京都府京都市)
    • Year and Date
      2015-06-11
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] 中性子 3P2 超流動体における磁場と回転の効果 (1)2015

    • Author(s)
      益田晃太
    • Organizer
      日本物理学会第70回年次大会
    • Place of Presentation
      東京都新宿区西早稲田早稲田大学早稲田キャンパス
    • Year and Date
      2015-03-23
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Effects of Magnetic Field and Rotation on 3P2 Superfluidity in Neutron Stars2015

    • Author(s)
      益田晃太
    • Organizer
      トポロジカル・ソリトン
    • Place of Presentation
      神奈川県横浜市慶応義塾大学日吉キャンパス
    • Year and Date
      2015-02-03
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Effects of Magnetic Field and Rotation on 3P2 Superfluidity in Neutron Stars2014

    • Author(s)
      益田晃太
    • Organizer
      日本物理学会秋季大会核物理領域
    • Place of Presentation
      Hilton Waikoloa Village ,Waikoloa, Hawaii, USA
    • Year and Date
      2014-10-10
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Effects of Magnetic Field and Rotation on 3P2 Superfluidity in Neutron Stars2014

    • Author(s)
      益田晃太
    • Organizer
      熱場の量子論とその応用
    • Place of Presentation
      埼玉県和光市理化学研究所大河内記念ホール
    • Year and Date
      2014-09-03
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Hadron-Quark Crossover as a Possible Resolution of Hyperon Crisis in Massive Neutron Stars2014

    • Author(s)
      益田晃太
    • Organizer
      Quark Matter 2014
    • Place of Presentation
      Darmstadtium, Darmstadt, Germany
    • Year and Date
      2014-05-20
    • Related Report
      2014 Annual Research Report

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Published: 2015-01-22   Modified: 2024-03-26  

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