2021 Fiscal Year Research-status Report
Elucidating neutrino oscillations and mass hierarchy in supernova nucleosynthesis
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20K03958
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| Research Institution | National Astronomical Observatory of Japan |
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Principal Investigator |
梶野 敏貴 国立天文台, 科学研究部, 特別客員研究員 (20169444)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | ニュートリノ振動 / 質量階層 / 超新星 / 元素合成 / 銀河化学進化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、１）ニュートリノ起源核種とｒプロセス元素の太陽系組成を再現できる超新星元素合成モデルを構築すること、２）元素組成比の理論予測と高精度の隕石組成分析との詳細な比較から、太陽系形成論と整合性を持つ銀河化学進化モデルを構築すること、３）原子炉および長基線ニュートリノ振動実験では得られない物質振動効果に関する新たな知見を得ることの三つである。
二年目にあたる2021年度は、第ニの目的に焦点を絞って研究を進めた。モリブデン(Mo)およびルテニウム(Ru)同位体は、それぞれγ過程、s過程、r過程起源の原子核が共存していると解釈されている。超新星元素合成計算と隕石分析結果との詳細な比較から、アイソトープ比の値が異常に大きい92Mo、94Mo、96Ru、98Ruの起源は、超新星爆発ニュートリノ駆動風で起きるニュートリノ・陽子過程(νpプロセス)であることを突き止めた。この結果を銀河の化学進化モデルに応用し、初期宇宙で誕生した超金属欠乏星に観測されているMoとRu元素の存在量は、コラプサーと呼ばれブラックホールを残すもの、あるいはMHDジェットと呼ばれ中性子星を残すような特殊な磁気回転駆動型の超新星爆発でのνpプロセスで作られるとの結論を得た。また、超新星ニュートリノ過程と競合するγ過程に関する実験・理論を横断する共同研究から、質量数A=160付近の(n,γ)反応と逆反応(γ,n)を詳細釣り合いの原理を用いて解析し、γ過程はニュートリノ起源核種の最終的合成量にほとんど影響しないことを確定した。これらは、いずれも論文として発表した。一方、超新星爆発時に星の外層で起きるニュートリノ過程(νプロセス)については、実験的に明らかにされていない不安定原子核の反応が、7Li、7Be、11B、11C等の最終的な元素量に極めて大きな影響を与えることを発見した。現在、論文を執筆中である。
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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
【研究実績の概要】に記した成果のなかで、１）アイソトープ比の値が異常に大きい92Mo、94Mo、96Ru、98Ruの起源は、超新星爆発ニュートリノ駆動風で起きるニュートリノ・陽子過程(νpプロセス)であることを解明し、銀河の化学進化モデルへの応用から初期宇宙で誕生した超金属欠乏星に観測されているMoとRu元素の存在量がコラプサーあるいはMHDジェットと呼ばれる特殊な磁気回転駆動型超新星爆発でのνpプロセスで作られるとの結論を得たこと、２）超新星ニュートリノ過程と競合するγ過程に関する実験・理論を横断する共同研究を推進したこと、３）実験的に明らかにされていない不安定原子核の反応が、ニュートリノ過程(νプロセス)で合成される7Li、7Be、11B、11C等の最終的な合成量に極めて大きな影響を与えることの発見は、当初の計画では予想していなかった研究成果である。
研究費の使途に関しては、当該研究は国内外の複数の協力研究者と進めているため、研究費の一部はこれらの研究者との研究連絡のための招聘費に充てる予定であったが、新型コロナウイルスがもたらした爆発的な感染症のために、招聘は一つも実現しなかった。また、研究成果の発表もオンライン国際会議および国内研究会に限られたため、研究旅費も使えなかった。
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度は、最初の２年間の研究および成果の上に、超新星内部で起きるニュートリノ集団振動、外層でのMSW物質振動、真空振動のメカニズムと物理的条件を元素合成によって明らかにする研究を本格的に行う予定である。また、【現在までの進捗状況】で説明したように当初予想していなかったような複数の大きな進展があり獲得目標が増えたことになるが、これらは当初の目的を深めることに繋がるので積極的に推進したい。
これまでの二年間は、新型コロナウイルス感染症の拡大によって、当該科研費による研究者の招聘および国際会議・国内会議に現地参加して発表する研究旅費には全く使えなかった。感染症の終息を待って、国内外の複数の協力研究者の招聘による研究連絡と共同研究の推進、および、国際会議および国内研究会に参加して積極的に研究成果を発表することを再開したい。
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| Causes of Carryover |
当該研究は国内外の複数の協力研究者と進めているため、研究費の一部はこれらの研究者との研究連絡のための招聘費に充てる予定であったが、新型コロナウイルスがもたらした爆発的な感染症のために、招聘は一つも実現しなかった。また、研究成果の発表もオンライン国際会議および国内研究会に限られたため、研究旅費も使えなかった。
新型コロナウイルス感染症の終息を待って、国内外の複数の協力研究者の招聘による研究連絡と共同研究の推進、および、国際会議および国内研究会に参加して積極的に研究成果の発表をおこなうことを再開したい。
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[Journal Article] Measurements of 160Dy (p, γ) at Energies Relevant for the Astrophysical γ Process2021
Author(s)
Cheng Hao、Sun Bao-Hua、Zhu Li-Hua、Kusakabe Motohiko、Zheng Yun、He Liu-Chun、Kajino Toshitaka、Niu Zhong-Ming、Li Tian-Xiao、Li Cong-Bo、Wang Dong-Xi、Wang Meng、Li Guang-Shuai、Wang Kang、Song Lin、Guo Ge、Huang Zhi-Yong、Wei Xiu-Lin、Zhao Fu-WeI、Wu Xiao-Guang、Abulikemu Yimuran、Liu Jian-Cheng、Fan Ping
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Journal Title
The Astrophysical Journal
Volume: 915
Pages: 78～78
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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