Probe of Fundamental Physics with Numerical Study of Black Hole Formation using the Boltzmann Neutrino Transport
| Project/Area Number |
22KJ2915
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| Project/Area Number (Other) |
22J10298 (2022)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2023)
Single-year Grants (2022) |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 15010:Theoretical studies related to particle-, nuclear-, cosmic ray and astro-physics
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| Research Institution | Waseda University |
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Principal Investigator |
赤穗 龍一郎 早稲田大学, 理工学術院, 特別研究員(DC2)
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| Project Period (FY) |
2023-03-08 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥1,700,000 (Direct Cost: ¥1,700,000)
Fiscal Year 2023: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2022: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
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| Keywords | 重力崩壊型超新星爆発 / ニュートリノ / 原始中性子星 / 超新星爆発 |
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| Outline of Research at the Start |
ブラックホールは大質量星などの重力崩壊後に形成されると考えられているが、複雑さゆえその過程には多くの不明点が残されている。また、地球で実現不可能な超高エネルギー環境であるため極限物理のプローブとしても興味深い。
ブラックホール形成ダイナミクスはニュートリノによって支配されており、理論モデルの構築にも当然不可欠である。しかし現状、近似的なニュートリノ輸送法が広く用いられている。そしてその結果同士が食い違うことも少なくなく、理論モデルの不定性の一因となっている。一方、本研究ではボルツマン方程式を直接解く輸送計算を行い、ブラックホール形成ダイナミクスの正確な理解、及び観測シグナルの予測を行う。
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| Outline of Annual Research Achievements |
第一に、原始中性子星への質量降着がニュートリノ放射に及ぼす影響を調査した。申請者が中心となって開発した一般相対論的ボルツマン輻射流体コードを用いて、冷え切ったした中性子星への質量降着とニュートリノ放射を計算した。中性子星表面付近に降着衝撃波が形成、そしてその内側に温度ピークが形成し、ニュートリノ放出源となることを示した。質量降着を起源とする放射は原始中性子星からの熱的放射とは異なるスペクトルを持つことがわかり、実際のニュートリノ観測が得られれば質量降着率に制限をつけることが可能であることを示した。また、電子型ニュートリノ放射が重レプトン型より卓越していることから質量階層性へ制限をつけられる可能性を示した。得られた結果をまとめて国際論文誌で発表した。
第二に、超新星爆発におけるニュートリノ集団振動の発生について調査した。ボルツマン輻射流体コードによる超新星爆発計算の結果を用いて、事後的にfast flavor instability (FFI) とcollisional flavor instability (CFI)の発生について解析を行なった。集団振動の発生条件は運動量空間分布に依存するため、先行研究のような近似的ニュートリノ輸送を用いた計算とは異なり無矛盾な手法による調査である。FFIとCFI両方の発生が認められ、どちらもダイナミクスに影響を及ぼす可能性のあるほどの高さの成長率を持つことがわかった。得られた結果をまとめて国際論文誌で発表した。
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Report
(2 results)
Research Products
(14 results)
