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Simulation of core-collapse supernovae with phenomenological neutrino oscillation

Research Project

Project/Area Number 23K03400
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 15010:Theoretical studies related to particle-, nuclear-, cosmic ray and astro-physics
Research InstitutionNational Astronomical Observatory of Japan

Principal Investigator

滝脇 知也  国立天文台, 天文シミュレーションプロジェクト, 准教授 (50507837)

Project Period (FY) 2023-04-01 – 2026-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2025: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2023: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Keywordsニュートリノ / 超新星爆発 / ニュートリノ振動
Outline of Research at the Start

現在のニュートリノ輸送コードの多くはヘビーレプトンニュートリノ4つを一つにまとめたX 型、電子型2つのフレーバー、合計3つで行われている。ニュートリノ種類ごとの反応率を取り入れるため6フレーバーのニュートリノ輸送コードを開発する。次にニュートリノ振動の結果を現象論的に取り入れたニュートリノ輻射輸送シミュレーションを行い、爆発のダイナミクスとニュートリノの観測の結果を予言する。さらにこのニュートリノ振動のシミュレーターを用いて元素合成を行う。

Outline of Annual Research Achievements

本研究では先進的なニュートリノ輸送を用いた数値シミュレーションを行う。その課題は大きく分けて二つあり、ひとつは(1)M1 closure法を用いたニュートリノ輻射輸送スキームを開発すること、もうひとつは(2)現象論的にニュートリノ振動の効果をとりいれることである。この二つの課題でどちらも顕著な進展がみられた。
(1)M1 closure法を用いたニュートリノ輻射輸送スキームに関しては、comoving frameとlab frameどちらにおいても開発が進んでいる。この手法で一番難しい部分はニュートリノ反応のソースタームを陰解法で解く部分だが、Just et al. 2018のような原理的な手法とSkinner et al. 2019のような簡易的な手法、どちらでも計算できるようにした。計算資源を節約したい時には簡易手法を用い、より精密なニュートリノスペクトラムを得たい時には詳細な手法を用いる。ただし、先行研究とニュートリノの平均エネルギーが合わない問題がありまだコード開発を続ける必要がある。
(2) IDSA法を用いたニュートリノ輻射輸送スキームを用いてさまざまなニュートリノ振動(例えばfast flavor conversionやsterile neutrino)に対して減少論的にその効果を取り入れるコードを開発した。こちらはすでにプロダクティブラン中であり、近く論文にまとめる。この研究は(1)のコード開発が終わり次第、似たような手法でより精密な結果が得られる。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

今回の研究はコード開発も含んでおり予定通り研究を進めるのは難しいが、それでも本科研費の期間中に研究課題を終えられるようなペースで開発が進んでいるため概ね順調に進展していると評価した。

Strategy for Future Research Activity

今後もこのペースで研究、開発を進めたい。

Report

(1 results)
  • 2023 Research-status Report
  • Research Products

    (4 results)

All 2024 2023

All Journal Article (4 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 2 results)

  • [Journal Article] Neutrino-driven massive stellar explosions in 3D fostered by magnetic fields via turbulent α-effect2024

    • Author(s)
      Matsumoto Jin、Takiwaki Tomoya、Kotake Kei
    • Journal Title

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Letters

      Volume: 528 Issue: 1 Pages: L96-L101

    • DOI

      10.1093/mnrasl/slad173

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] On the treatment of phenomenological turbulent effects in one-dimensional simulations of core-collapse supernovae2024

    • Author(s)
      Sasaki, S., & Takiwaki, T.
    • Journal Title

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      Volume: 528 Issue: 2 Pages: 1158-1158

    • DOI

      10.1093/mnras/stad3997

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Spin-flavor precession of Dirac neutrinos in dense matter and its potential in core-collapse supernovae2023

    • Author(s)
      Sasaki, H., Takiwaki, T., & Balantekin, A. B.
    • Journal Title

      Physical Review D

      Volume: 108 Issue: 10 Pages: 103046-103046

    • DOI

      10.1103/physrevd.108.103046

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Multimessenger signals of heavy axionlike particles in core-collapse supernovae: Two-dimensional simulations2023

    • Author(s)
      Mori Kanji、Takiwaki Tomoya、Kotake Kei、Horiuchi Shunsaku
    • Journal Title

      Physical Review D

      Volume: 108 Issue: 6 Pages: 063027-063027

    • DOI

      10.1103/physrevd.108.063027

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2023-04-13   Modified: 2024-12-25  

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