| 研究領域 | 地下から解き明かす宇宙の歴史と物質の進化 |
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| 研究課題/領域番号 |
19H05811
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| 研究種目 |
新学術領域研究(研究領域提案型)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 審査区分 |
理工系
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| 研究機関 | 東京理科大学 |
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研究代表者 |
鈴木 英之 東京理科大学, 創域理工学部先端物理学科, 教授 (90211987)
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| 研究分担者 |
山田 章一 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (80251403)
鷹野 正利 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (00257198)
中里 健一郎 九州大学, 基幹教育院, 准教授 (80609347)
辻本 拓司 国立天文台, JASMINEプロジェクト, 助教 (10270456)
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| 研究期間 (年度) |
2019-06-28 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
49,140千円 (直接経費: 37,800千円、間接経費: 11,340千円)
2023年度: 10,790千円 (直接経費: 8,300千円、間接経費: 2,490千円)
2022年度: 10,140千円 (直接経費: 7,800千円、間接経費: 2,340千円)
2021年度: 10,400千円 (直接経費: 8,000千円、間接経費: 2,400千円)
2020年度: 10,140千円 (直接経費: 7,800千円、間接経費: 2,340千円)
2019年度: 7,670千円 (直接経費: 5,900千円、間接経費: 1,770千円)
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| キーワード | 超新星ニュートリノ / ニュートリノ集団振動 / 原始中性子星 / 状態方程式 / ニュートリノ放出率 / 中性子星 / ブラックホール / 核物質 / 宇宙化学進化 / 重力崩壊型超新星爆発 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
中性子星やブラックホールが形成される際には超新星ニュートリノが放出されると同時に種々の元素がまき散らされる。また形成された中性子星が連星系をなしている場合には、それらが合体する際にウランやトリウムなど地球ニュートリノの源が合成される。宇宙に蓄積された超新星背景ニュートリノと地球ニュートリノの相互関係はまだ十分に研究されていないので、本研究課題ではそのような総合的な研究の開拓を行う。具体的には、動的段階の多次元数値シミュレーション、原始中性子星の冷却シミュレーションを行い、核物質の状態方程式やニュートリノ反応率の影響を調べる。また、宇宙化学進化と超新星背景ニュートリノの関連を調べる。
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| 研究実績の概要 |
分担者の山田を中心として、さまざまな冷却段階にある高速回転する原始中性子星のモデルを作成し、ボルツマン輻射輸送コードで非等方なニュートリノ放出を定量的に計算するとともに、原子核物質の対称エネルギーが対流安定性へ与える影響を系統的に調べた。
分担者の辻本と中里は共同研究により、背景ニュートリノスペクトルの詳細な計算と近い将来における検出可能性の評価を行い、それらの結果を論文としてまとめ受理(ApJ)された。この研究では、辻本が昨年度に導出した宇宙全体における超新星及びブラックホール形成の赤方偏移に対する頻度史と、中里が昨年度までに構築した様々な核物質状態方程式に基づく超新星及びブラックホール形成に伴うニュートリノ放出量のモデルを用い、結果として得られた背景ニュートリノスペクトルは、従来の典型的なスペクトルと比較して、低エネルギー領域と高エネルギー領域にそれぞれモデルの特徴を反映する超過が見られた。さらに、化学進化の観点から存在が強く示唆されるブラックホール形成と超新星爆発を同時に起こすタイプの天体による背景ニュートリノへの寄与の検討を開始した。
分担者の鷹野は富樫と共同して、Togashi EOSと自己無矛盾な核子制動放射過程でのニュートリノ放射率の計算を実行した。核物質の縮退が強い場合と弱い場合のそれぞれにつき、one-pion exchange レベルでの摂動計算による放射率に対して、核子間相関の影響を考慮するようにパイ中間子の質量と結合定数を修正し、さらに核子の有効質量の効果を考慮した。高密度核物質においては、核子の有効質量の影響が大きいことが判明した。
鈴木は、リョウらとともに原始中性子星の冷却後期に現れる表面近傍の温度ピークと原子核の出現との関係を明らかにし、種族合成計算へのニュートリノ放出量評価の組み込みと、地球の大陸三層モデルと地球ニュートリノの関係を調べた。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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