2019 Fiscal Year Research-status Report
素粒子論に基づく超新星のカイラル輻射流体力学の構築
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19K03852
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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) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 超新星爆発 / ニュートリノ / 輻射輸送理論 / カイラリティ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
重力崩壊型の超新星爆発は、大質量星がその進化の最期に引き起こす、宇宙で最も大きな爆発現象の１つである。超新星爆発のメカニズムに特に重要な役割を果たすと考えられているのが、星の重力エネルギーの大部分を持ち運ぶ素粒子ニュートリノである。しかしながら、従来のニュートリノの輸送理論を用いた空間３次元の数値シミュレーションでは、超新星爆発を理論的に再現するのは困難であり、その爆発メカニズムが未だによくわかっていないのが現状である。この問題に対し、これまでの山本の研究によって、従来のニュートリノの輸送理論ではニュートリノの最も基本的な性質「カイラリティ」を無視しているため、超新星のダイナミクスを記述する基礎理論としてそもそも適切でないことを指摘している。
2019年度の研究では、我々は、素粒子の標準模型に基づいてニュートリノのカイラリティの効果を取り入れた輻射輸送理論である「ニュートリノのカイラル輻射輸送理論」を系統的に構築した。この理論は、ニュートリノと物質の相互作用を考慮し、強い重力場中でも適用できるように一般相対論的効果を含む形で従来の非平衡輸送方程式の拡張を与えている。特に、今回導出した新たな項が、系の左右の対称性（パリティ対称性）だけでなく、従来の解析でよく仮定されていた系の球対称性や軸対称性をあらわに破ることを明らかにした。さらに、物質のニュートリノ吸収率・放出率の量子補正に対する表式を解析的に導出した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
当初の計画では、「ニュートリノのカイラル輻射輸送理論」を構築するのに2020年度までかかる見込みであったが、Di-Lun Yang氏との議論、および共同研究によって、2019年度中に完成することができたため。
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| Strategy for Future Research Activity |
超新星ではニュートリノのカイラリティによってパリティ対称性が最大限破れているため、この対称性の破れが重力波や電磁波にも反映され、それらの左右の偏光に非対称性を生じると予想している。今後は、そのような物理現象を解析する出発点として、まず理論的に取り扱いやすい熱平衡状態のニュートリノ物質や電子物質を考え、超新星爆発の際に放出される重力波・電磁波の左右の偏光の非対称性を評価する。また、先行研究によって、重力波の偏光の非対称性が超新星コアの回転速度と直接的に関係することが指摘されているが、本研究で提案する偏光の非対称性を生成する新しいメカニズムとの定性的・定量的な比較も行う。
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| Causes of Carryover |
新型コロナウイルスの影響で、当初予定していた研究者の招聘や講演が行えなかったため、次年度使用額が生じた。現時点では、いつ新型コロナウイルスが収束するか不透明であるが、可能であれば、2019年度に予定していた研究者の招聘や講演を2020年度に行いたいと考えている。
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Research Products
(15 results)
