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宇宙のQCD相転移とビッグバンにおける元素合成の理論的研究

研究課題

研究課題/領域番号 01540253
研究種目

一般研究(C)

配分区分補助金
研究分野 核・宇宙線・素粒子
研究機関東京都立大学

研究代表者

梶野 敏貴  東京都立大学, 理学部, 助手 (20169444)

研究分担者 土岐 博  東京都立大学, 理学部, 助教授 (70163962)
久保 謙一  東京都立大学, 理学部, 教授 (50013389)
研究期間 (年度) 1989 – 1990
研究課題ステータス 完了 (1990年度)
配分額 *注記
2,400千円 (直接経費: 2,400千円)
1990年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
1989年度: 1,400千円 (直接経費: 1,400千円)
キーワードビッグバン / QCD(量子色力学) / 相転移 / 始源的元素合成 / フラックス・チュ-ブ・モデル / クォ-ク・グルオン・プラズマ / 非一線モデル / ストレンジ・クォ-ク物質 / 非一様モデル / 宇宙のQCD相転移 / 非一様宇宙 / ビッグバン元素合成 / クォ-ク・グル-オンプラズマ / 暗黒物質
研究概要

カラ-・フラックス・チュ-ブ・モデルを用いて相境界でのバリオン透過率を計算した。この結果を,宇宙のQCD相転移の次数が一次との仮定でビッグバン宇宙初期に適用し,相転移終了までにクォ-ク・グルオン相中のバリオン数密度がどこまで高密度になるかを計算した。その結果,150<TcMeVならばバリオン数密度分布はほぼ一様に近く,Tc<150MeV,且つ,10^5<σ<10^7MeV^3ならば密度布分は大きく揺らぎ,揺らぎの間隔が10〜100mであることがわかった。更に,100<Tc<250MeVで,且つ,σ<5×10^5MeV^3ならば高密度領域が核物質密度以上に達して,ストレンジ・クォ-ク物質が形成される可能性があることを明らかにした。
Tc<150MeV,且つ,10^5<σ<10^7MeV^3の場合,元素合成過程が一様密度分布を仮定する標準ビッグバンモデルによるものから大きく異なる。その結果,始源的元素合成理論から導かれる結論が変更される可能性がある。第一は,インフレ-ション宇宙モデルが結論する閉じた宇宙をバリオン質量だけで実現できる可能性,第2は,始源的ストレンジ・クォ-ク物質,ブラックホ-ル,黒色矮星などバリオン起源の暗黒物質で消えた質量問題を解決できる可能性である。有効QCD理論から得られたバリオン数密度分布の揺らぎを初期条件として,非一様モデルによる元素合成の理論計算をやり直した結果,流体力学的不安定性に基づく一様化を取り入れた範囲では,第一の可能性を否定できないことが示された。又,始源的ストレンジ・クォ-ク物質が宇宙初期で核子へ蒸発しきらず,生き残る条件を数値的に求めた。1つのクォ-ク物質が持つバリオン数が10^<39>以上であれば,生き残る。

報告書

(3件)
  • 1990 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 1989 実績報告書
  • 研究成果

    (61件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (61件)

  • [文献書誌] R.N.Boyd and T.Kajino: "Can ^9Be provide a test of cosmological theories?" Astrophysical Journal. 336. L55-L58 (1989)

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  • [文献書誌] T.Kajino G.J.Mathews and K.Ikeda: "Branching ratios for ^3He(^4He,g)^7Be and ^3H(^4He,g)^7 Li." Physical Review. C40. 525-530 (1989)

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  • [文献書誌] T.Kajino,G.F.Bertsch and F.C.Barker: "Energy dependence of astrophysical Sーfactor for radiative charged particle reactions." Journal of Physical Society of Japan. Suppl 58. 639-645 (1989)

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  • [文献書誌] S.Kubono,H.Orihara,S.Kato and T.kajino: "Experimental determination of the ^<19>Ne(p,g)^<20>Na reaction rate and breakout probrem from hotーCNO cycle." Astrophysical Journal. 344. 460-463 (1989)

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  • [文献書誌] M.Mizoguchi,K.Sumiyoshi,T.Kajino and H.Toki: "Pionーnucleus scattering in the GeV region." Progress of Theoretical Physics. 81. 1217-1224 (1989)

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  • [文献書誌] K.Sumiyoshi,K.Kusaka,T.Kamio and T.Kajino: "Baryon evaporation from cosmic quarkーgluon plasma." Physics Letters. 225B. 10-14 (1989)

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  • [文献書誌] T.Kajino: "Primordial nucleosynthesis and radioactive beams." Nuclear Instruments and Methods. (1991)

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  • [文献書誌] F.C.Barker and T.Kajino: "Channel contributions to low energy ^<12>C(^4He,g)^<16>O cross sections." Australian Journal of Physics. (1991)

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  • [文献書誌] S.Kubono et al.: "Structure of ^<21>Mg and the first experimental determination of the ^<20>Na(p,g)^<21>Mg." Nuclear Physics. (1991)

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  • [文献書誌] Y.Yamamoto,T.Kajino and K.ーI.Kubo: "Theoretical studies of the ^7Li(^3H,n)^9Be reaction and primordial nucleosynthesis of ^9Be."

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  • [文献書誌] S.Kubono et al.: "New reaction rate for ^8Li(^4He,n)^<11>B and primordial nucleosynthesis of intermediateーtoーheavy mass elements in baryon inhomogeneous cosmologies."

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  • [文献書誌] T.Kajino,K.Sumiyoshi,C.Alcock and G.Mathews: "A new survival condition of primordial strange quark matter."

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  • [文献書誌] S.Kubono et al.: "The proton threshold states in ^<21>Mg relevant to the rpーprocess." Zeitschrift fur Physik. A334. 511-512 (1990)

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  • [文献書誌] T.Kajino and R.N.Boyd: "Production of light elements in primordial nucleosynthesis." Astrophysical Journal. 359. 267-276 (1990)

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  • [文献書誌] T.Kajino,G.J.Mathews and G.M.Fuller: "Primordial nucleosynthesis of intermediateーmass elements in baryonーnumber inhomogeneous big bang models:Observational tests." Astrophysical Journal. 364. 7-14 (1990)

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  • [文献書誌] K.Sumiyoshi,T.Kajino,C.Alcock and G.Mathews: "The evolution of baryon number density during the cosmic quarkhadron phase transition." Physical Review. D42. 3963-3968 (1990)

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  • [文献書誌] M.Fukugita and T.Kajino: "Contribution of the ^3He(^3He,g)^6Li reaction of primordial ^6Li production." Physical Review. D42. 4251-4253 (1990)

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  • [文献書誌] T.Kajino: "Can quarkーgluon plasma formation in relativistic heavyーion collisions constrain inhomogeneous cosmologies?" Physical Review Letters. 66. 125-128 (1991)

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  • [文献書誌] R. N. Boyd, and T. Kajino: "Can ^9Be provide a test of cosmological theories?" Astrophys. J.336. 55 (1989)

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  • [文献書誌] T. Kajino, G. J. Mathews, and K. Ikeda: "Branching ratios for ^3He(^4He, gamma)^7Be and ^3H(^4He, gamma)^7Li." Phys. Rev.C40. 525 (1989)

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  • [文献書誌] T. Kajino, G. F. Bertsch, and F. C. Barker,: "Energy dependence of astrophysical S-factor for radiative charged particle reactions." J. Phys. Soc. Japan Suppl.58. 639 (1989)

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  • [文献書誌] S. Kubono, H. Orihara, S. Kato, and T. Kajino: "Experimental determination of the ^<19>Ne(p, gamma)^<20>Na reaction rate and breakout problem from hot-CNO cycle." Astrophys. J.344. 460 (1989)

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  • [文献書誌] M. Mizoguchi, K. Sumiyoshi, T. Kajino, and H. Toki: "Pion-nucleus scattering in the GeV region." Prog. Theor. Phys. 81. 1217 (1989)

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  • [文献書誌] K. Sumiyoshi, K. Kusaka, T. Kamio, and T. Kajino: "Baryon evaporation from cosmic quark-gluon plasma." Phys. Lett.B225. 10 (1989)

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  • [文献書誌] S. Kubono, Y. Funatsu, N. Ikeda, M. Yasue, T. Nomura, Y. Fuchi, H. Kawashima, S. Kato, H. Orihara, H. Miyatake, and T. Kajino: "The proton threshold states in ^<21>Mg relevant to the rp-process." Z. Phys.A334. 511 (1990)

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  • [文献書誌] T. Kajino, and R. N. Boyd: "Production of light elements in primordial nucleosynthesis." Astrophys. J.359. 267 (1990)

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  • [文献書誌] T. Kajino, G. J. Mathews, and G. M. Fuller: "Primordial nucleosynthesis of intermediate-mass elements in baryon-number inhomogeneous big-bang models : Observational tests." Astrophys. J.364. 7 (1990)

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  • [文献書誌] K. Sumiyoshi, T. Kajino, C. Alcock, and G. Mathews: "The evolution of the baryon number density during the cosmic quark-hadron phase transition." Phys. Rev.D42. 3963 (1990)

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      1990 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M. Fukugita and T. Kajino: "Contribution of the ^3He(^3H, gamma)^6Li reaction to primordial ^6Li production." Phys. Rev.D42. 4251 (1990)

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      1990 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T. Kajino: "Can quark-gluon plasma formation in relativistic heavy-ion collisions constrain inhomogeneous cosmologies." Phys. Rev. Lett.66. 125 (1991)

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      1990 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T. Kajino: "Primordial nucleosynthesis and radioactive beams." Nucl. Instr. and Meth.(1991)

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      1990 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] F. C. Barker, and T. Kajino: "Channel contributions to low energy ^<12>C(^4He, gamma)^<16>O cross section." Australian J. Phys.(1991)

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  • [文献書誌] S. Kubono, Y. Funatsu, N. Ikeda, M. Yasue, T. Nomura, Y. Fuchi, H. Kawashima, S. Kato, H. Miyatake, H. Orihara, and T. Kajino: "Structure of ^<21>Mg and the first experimental determination of the ^<20>Na(p, gamma)^<21>Mg stellar reaction rate." Nucl. Phys. A.(1991)

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      1990 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y. Yamamoto, T. Kajino and K. -I. Kubo: "Theoretical studies of the ^7Li(^3H, n)^9Be reaction and primordial nucleosynthesis of ^9Be." Nucl. Phys.(1990)

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      1990 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S. Kubono, et al. with T. Kajino: "New reaction rate for ^8Li(^4He, n)^<11>B and primordial nucleosynthesis of intermediate-to- heavy mass elements in baryon inhomogeneous cosmologies." Z. Phys.(1991)

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  • [文献書誌] T. Kajino, K. Sumiyoshi, C. R. Alcock and G. J. Mathews: "Can the primordial strange quark nuggets survive until the present time?" Phys. Rev.(1991)

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      1990 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] R.N.Boyd and T.Kajino: "Can ^9Be provide a test of cosmological theories?" Astrophysical Journal. 336. L55-L58 (1989)

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      1990 実績報告書
  • [文献書誌] T.Kajino,G.J.Mathews and K.Ikeda: "Branching ratios for ^3He(^4He,g)^7Be and ^3H(^4He,g)^7Li." Physical Review. C40. 525-530 (1989)

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  • [文献書誌] T.Kajino,G.F.Bertsch and F.C.Barker: "Energy dependence of astrophysical Sーfactor for radiative charged particle reactions." Journal of Physical Society of Japan. Suppl 58. 639-645 (1989)

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  • [文献書誌] S.Kubono,H.Orihara,S.Kato and T.Kajino: "Experimental determination of the ^<19>Ne(p,g)^<20>Na reaction rate and breakout problem from hotーCNO cycle." Astrophysical Journal. 344. 460-463 (1989)

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      1990 実績報告書
  • [文献書誌] M.Mizoguchi,K.Sumiyoshi,T.Kajino and H.Toki: "Pionーnucleus scattering in the GeV region." Progress of Theoretical Physics. 81. 1217-1224 (1989)

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      1990 実績報告書
  • [文献書誌] K.Sumiyoshi,K.Kusaka,T.Kamio and T.Kajino: "Baryon evaporation from cosmic quarkーgluon plasma." Physics letters. 225B. 10-14 (1989)

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      1990 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Yamamoto,T.Kajino and K.ーI.Kubo: "Theoretical studies of the ^7Li(^3H,n)^9Be reaction and primordial nucleosynthesis of ^9Be."

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      1990 実績報告書
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      1990 実績報告書
  • [文献書誌] S.Kubono et al.: "The proton threshold states in ^<21>Mg relevant to the rpーprocess." Zeitschrift fur Physik. A334. 511-512 (1990)

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  • [文献書誌] K.Sumiyoshi,K.Kusaka,T.Kamio and T.Kajino: "Baryon evaporation from cosmic quark-gluon plasma" Physics Letters. B225. 10-14 (1989)

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  • [文献書誌] T.Kajino: "Physics with High-Intensity Hadron Accelerators" World Scientific Publishing Company, (1990)

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      1989 実績報告書

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公開日: 1989-04-01   更新日: 2016-04-21  

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