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2015 Fiscal Year Annual Research Report

理論と観測の連携による中性子星構造論の新展開

Research Project

Project/Area Number 25287066
Research InstitutionInstitute of Physical and Chemical Research

Principal Investigator

初田 哲男  国立研究開発法人理化学研究所, 仁科加速器研究センター, 主任研究員 (20192700)

Project Period (FY) 2013-04-01 – 2016-03-31
Keywords中性子星 / 高密度物質
Outline of Annual Research Achievements

誕生直後の熱い中性子星および、冷却が進んだ冷たい中性子星に関して、その半径、質量、温度分布、密度分布、音速分布などのバルクな性質を、研究代表者の初田と連携研究者の高塚龍之氏、および大学院生の益田晃太氏が提唱してきたハドロンークォーククロスオーバーの観点から詳細に検討した。まず原子核密度以下から原子核密度の10倍に達する範囲で有効な現象論的状態方程式"CRover"を構築し、それに基づいて、2倍の太陽質量以上の冷たい中性子星が、数倍の原子核密度付近での、急激な状態方程式の硬化により説明可能であること、中性子星の半径は12.5km前後の極めて狭い領域に集中すること、などを明らかにした。
さらに、このような重い中性子星の中心密度は原子核密度の4倍程度に抑えられ、一般に状態方程式の軟化を促進するハイペロンがほとんど現れない状況にあることも示した。また、クォーク相でのカラー超伝導の効果は、状態方程式の軟化をもたらし、太陽質量の0.2倍程度の減少をもたらすことを示した。有限温度でのCRoverを用いて、誕生直後の熱い中性子星の内部温度分布を計算し、等エントロピー条件のもとでは、中性子星内部に現れる強相関クォーク物質のために、中心温度が減少するということを明らかにした。また、熱い中性子星がニュートリノ放出で冷却する過程で解放される重力エネルギーや回転数増加を定量的に評価した。さらに、強電場や強磁場中のハドロンの性質変化については、昨年度に引き続き、本科研費の研究支援員である服部恒一氏が中心となり、場の量子論に基づく一般論を展開するとともに、中間子やプラズマ中のクォークに対する影響を解析した。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Causes of Carryover

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Expenditure Plan for Carryover Budget

27年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (13 results)

All 2016 2015 Other

All Int'l Joint Research (4 results) Journal Article (7 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Peer Reviewed: 7 results,  Acknowledgement Compliant: 7 results,  Open Access: 1 results) Presentation (2 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 2 results)

  • [Int'l Joint Research] European Center for Theoretical Physics(Italy)

    • Country Name
      Italy
    • Counterpart Institution
      European Center for Theoretical Physics
  • [Int'l Joint Research] Yonsei University(韓国)

    • Country Name
      KOREA (REP. OF KOREA)
    • Counterpart Institution
      Yonsei University
  • [Int'l Joint Research] Frankfurt University(Germany)

    • Country Name
      Germany
    • Counterpart Institution
      Frankfurt University
  • [Int'l Joint Research] University of Illinois/Brookhaven National Laboratory(米国)

    • Country Name
      U.S.A.
    • Counterpart Institution
      University of Illinois/Brookhaven National Laboratory
  • [Journal Article] Hyperon Puzzle, Hadron-Quark Crossover and Massive Neutron Stars2016

    • Author(s)
      Kota Masuda, Tetsuo Hatsuda, Tatsuyuki Takatsuka
    • Journal Title

      Eur.Phys.J.

      Volume: A52 Pages: 52-65

    • DOI

      10.1140/epja/i2016-16065-6

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Hadron-Quark Crossover and Hot Neutron Stars at Birth2016

    • Author(s)
      Kota Masuda, Tetsuo Hatsuda, Tatsuyuki Takatsuka
    • Journal Title

      Prog. Theor. Exp. Phys.

      Volume: 2016 Pages: 021D01

    • DOI

      10.1093/ptep/ptv187

    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] D mesons in a magnetic field2016

    • Author(s)
      Philipp Gubler, Koichi Hattori, Su Houng Lee, Makoto Oka, Sho Ozaki, Kei Suzuki
    • Journal Title

      Phys. Rev.

      Volume: D93 Pages: 054026

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.93.054026

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Mesons in strong magnetic fields: (I) General analyses2016

    • Author(s)
      Koichi Hattori, Toru Kojo, Nan Su
    • Journal Title

      Nucl. Phys.

      Volume: A951 Pages: 1-30

    • DOI

      10.1016/j.nuclphysa.2016.03.016

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Heavy Quark Diffusion in Strong Magnetic Fields at Weak Coupling and Implications for Elliptic Flow2016

    • Author(s)
      Kenji Fukushima, Koichi Hattori, Ho-Ung Yee, Yi Yin
    • Journal Title

      Phys. Rev.

      Volume: D93 Pages: 074028

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.93.074028

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] QCD Kondo effect: quark matter with heavy-flavor impurities2015

    • Author(s)
      Koichi Hattori, Kazunori Itakura, Sho Ozaki, Shigehiro Yasui
    • Journal Title

      Phys.Rev.

      Volume: D92 Pages: 065003

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.92.065003

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Euler-Heisenberg-Weiss action for QCD+QED2015

    • Author(s)
      Sho Ozaki, Takashi Arai, Koichi Hattori, Kazunori Itakura
    • Journal Title

      Phys. Rev.

      Volume: D92 Pages: 016002

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.92.016002

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] Nonlinear QED effects on photon and dilepton spectra in supercritical magnetic fields2015

    • Author(s)
      K. Hattori
    • Organizer
      New perspectives on Photons and Dileptons in Ultrarelativistic Heavy-Ion Collisions at RHIC and LHC
    • Place of Presentation
      Trento, Italy
    • Year and Date
      2015-11-30 – 2015-12-11
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Hot Neutron Stars with Hadron-Quark Crossover2015

    • Author(s)
      K. Masuda
    • Organizer
      Quark Matter 2015
    • Place of Presentation
      Kobe, Japan
    • Year and Date
      2015-09-30 – 2015-10-03
    • Int'l Joint Research / Invited

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Published: 2017-01-06   Modified: 2022-01-31  

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