2017 Fiscal Year Research-status Report
カイラル輸送現象による超新星爆発・初期宇宙の新物理
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16K17703
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| Research Institution | Keio University |
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Principal Investigator |
山本 直希 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 准教授 (80735358)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | カイラル輸送現象 / 超新星 / カイラルソリトン格子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成29年度の研究では、超新星内部で実現すると考えられているカイラル物質の電磁流体力学を定式化し、その非線形の時間発展である乱流の振舞いについて数値解析を行った。その結果、カイラル物質の乱流では、通常の3次元電磁流体の乱流とは異なり、磁場と流体ともにエネルギーが小さなスケールから大きなスケー ルへと転化される現象（逆カスケード）が起きることがわかった。これによって、超新星爆発が定性的に起こりやすくなるため、その爆発メカニズムに重要な役割を果たしていると期待される。（この研究結果については、現在論文を準備中である。）
また、それとは独立に、強磁場や高速回転などの極限状態での高密度QCD物質の相構造に関する解析を行った。昨年度までの研究によって、高密度核物質が強磁場中ではパリティ対称性を破るトポロジカルソリトンの１次元格子である「カイラルソリトン格子」になることが既にわかっている。今年度の研究では、高密度核物質が、磁場の代わりに高速回転でもカイラルソリトン格子状態になることを解析的に示した。これは将来的な低エネルギーの重イオン衝突実験で観測できる可能性がある。
さらに、フォトンやグラビトンのヘリシティを考慮した新しい運動論を構築し、これらの粒子についてもカイラル輸送現象が生じることを示した。特に、系が回転していると、回転軸に沿って右巻きと左巻きのフォトン流が逆方向に流れる「フォトニックカイラル渦効果」という現象が起きることを明らかにし、ベリー曲率を用いて非平衡状態での一般的な表式を導出した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初の研究計画で期待していた通り、カイラル電磁流体力学で記述される超新星コアのカイラル物質の乱流の振舞いが、通常の電磁流体の乱流の振舞いとは定性的に異なり、逆カスケードを示すことが数値解析で明らかになり、おおむね順調に進展していると言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでは超新星コアでのカイラル電磁流体力学の定式化を行ってきたが、今後は、同様の定式化を初期宇宙の電弱プラズマに拡張する。また、これまでの超新星コアにおける乱流の数値解析では、簡単のため「カイラル渦効果」と呼ばれる輸送現象や流体ヘリシティの効果を無視していたため、これらの効果も含めた包括的な数値解析を行う。
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