2020 Fiscal Year Annual Research Report
自己相互作用に誘起されるニュートリノ振動が超新星爆発に及ぼす影響の解明
| Project/Area Number |
19J21244
|
|---|
| Research Institution | Waseda University |
|---|
Principal Investigator |
森長 大貴 早稲田大学, 先進理工学研究科, 特別研究員(DC1)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2019-04-25 – 2022-03-31
|
| Keywords | ニュートリノ振動 / 超新星 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
重力崩壊型超新星爆発は、大質量星が重力崩壊後に形成する原始中性子星から放出されるニュートリノが、周囲の物質を加熱することで引き起こされるというのが有力な説である。本研究課題は、ニュートリノ振動が超新星においてどのように発生するのかを明らかにすることで、超新星爆発の発生機構及びニュートリノ観測への影響を解明することを目指すものである。
当該年度においては、超新星爆発においてニュートリノ振動を誘起する主要な不安定性である fast flavor instability が4次元時空においてどのように伝播していくのかを、ニュートリノの分布関数として2ビーム模型と呼ばれるものを仮定することで解析的に導出した。本研究は fast flavor instability が時空間中でどのように伝播するのかを正確に明らかにした初めての研究であり、超新星爆発に対してニュートリノ振動がどのように影響するのかを明らかにするための手がかりを与える。本成果は論文として Physical Review D にて発表している。
また、fast flavor instability が誘起されるための必要十分条件については、経験的に予想がされていたものの数学的に証明されておらず、その成否についてはしばしば論争がなされていた。私はこの必要十分条件を数学的に正確に明らかにした。これによって fast flavor instability の発生の有無を、ニュートリノフレーバーレプトン数角度分布の交差が存在するかどうかを調べることで判定することができるようになった。本成果は論文としてまとめ Physical Review D に投稿し、現在査読中である。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究課題の最終目標はニュートリノ振動が超新星爆発に及ぼす影響を明らかにすることであるが、そのためにはまずニュートリノ振動の発生条件を明らかにするというのが最重要課題の一つであった。当該年度においては、この発生条件を数学的に厳密に示すことに成功した。また、ある点でこの発生条件が満たされるとニュートリノ振動は空間中を伝播していくと期待されるが、それがどのように伝播するのかを、簡単な模型に対してではあるものの、初めて正確に明らかにした。これらの成果によって、ニュートリノ振動の線形領域における振る舞いの大部分が明らかになったと考えられる。
|
| Strategy for Future Research Activity |
これまでの研究によって、ニュートリノ振動の線形領域における挙動の解明は大きく進展した。線形領域における残された課題としては、より現実的なニュートリノ分布を考えた場合にどのような時間発展を行うのかを明らかにすることである。まずはこの課題の解決を第一の目標として研究を進める。
また、ニュートリノ振動の超新星爆発への影響を解明するためには、最終的には非線形な時間発展の挙動を明らかにしなければならない。今後は数値計算を用いて非線形な発展方程式を解き、線形領域で成長したニュートリノ振動の不安定性が、非線形な時間発展においても十分に成長し、最終的にはフレーバー平衡に到達するという仮説を検証する方針で研究を進める。
|
