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カイラル輸送現象による超新星爆発・初期宇宙の新物理

研究課題

研究課題/領域番号 16K17703
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
研究分野 素粒子・原子核・宇宙線・宇宙物理
研究機関慶應義塾大学

研究代表者

山本 直希  慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 准教授 (80735358)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
2018年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2017年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2016年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
キーワードカイラル輸送現象 / 超新星 / 衝撃波 / 乱流 / 重力波 / パターン形成 / カイラルソリトン格子 / 中性子星 / 理論核物理 / 宇宙物理
研究成果の概要

素粒子のカイラリティを考慮した輸送理論を、超新星コアなどで現れる相対論的なカイラル物質に応用した。その結果、通常の物質では存在しないカイラル輸送現象によって、衝撃波の進行方向が素粒子のカイラリティによって決まるカイラル衝撃波や、エネルギーが小さなスケールから大きなスケールへと転化される乱流のカスケード現象(逆カスケード)という新しい物理現象が現れることを明らかにした。また、カイラル輸送理論を光子(電磁波)やグラビトン(重力波)に拡張し、特に、重力場中で右巻きと左巻きの重力波が分離する現象(重力波のスピンホール効果)を見出した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では、素粒子のカイラリティに起因するカイラル輸送現象によって、超新星内部における衝撃波や乱流の振る舞いが定性的に変わりうることが明らかになったが、これは宇宙物理学の未解決問題である超新星の爆発メカニズムに重要な役割を果たす可能性がある。また、本研究で理論的に見出した「重力波のスピンホール効果」の将来的な観測によって、古典的な一般相対性理論を超えたグラビトンの量子性の検証ができると期待される。

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (35件)

すべて 2019 2018 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (4件) 雑誌論文 (11件) (うち国際共著 5件、 査読あり 11件、 オープンアクセス 7件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (18件) (うち国際学会 12件、 招待講演 10件) 備考 (2件)

  • [国際共同研究] North Carolina State University(米国)

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Fudan University(China)

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [国際共同研究] University of Stavanger(Norway)

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [国際共同研究] The University of Arizona(米国)

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Spin Hall effect of gravitational waves2018

    • 著者名/発表者名
      Yamamoto Naoki
    • 雑誌名

      Physical Review D (Rapid Communication)

      巻: 98 号: 6

    • DOI

      10.1103/physrevd.98.061701

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Chiral magnetohydrodynamic turbulence in core-collapse supernovae2018

    • 著者名/発表者名
      Masada Youhei、Kotake Kei、Takiwaki Tomoya、Yamamoto Naoki
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 98 号: 8 ページ: 083018-083018

    • DOI

      10.1103/physrevd.98.083018

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Does the chiral magnetic effect change the dynamic universality class in QCD?2018

    • 著者名/発表者名
      Hongo Masaru, Sogabe Noriyuki, Yamamoto Naoki
    • 雑誌名

      Journal of High Energy Physics

      巻: 11 号: 11

    • DOI

      10.1007/jhep11(2018)108

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] From chirality of neutrinos to supernovae2018

    • 著者名/発表者名
      Naoki Yamamoto
    • 雑誌名

      JPS Conference Proceedings

      巻: 20

    • DOI

      10.7566/jpscp.20.011023

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Anomalous effects of dense matter under rotation2018

    • 著者名/発表者名
      Xu-Guang Huang, Kentaro Nishimura, Naoki Yamamoto
    • 雑誌名

      Journal of High Energy Physics

      巻: 2 号: 2

    • DOI

      10.1007/jhep02(2018)069

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Axion crystals2017

    • 著者名/発表者名
      Sho Ozaki, Naoki Yamamoto
    • 雑誌名

      Journal of High Energy Physics

      巻: 8 号: 8

    • DOI

      10.1007/jhep08(2017)098

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Phases of circle-compactified QCD with adjoint fermions at finite density2017

    • 著者名/発表者名
      Takuya Kanazawa, Mithat Unsal, Naoki Yamamoto
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 96 号: 3

    • DOI

      10.1103/physrevd.96.034022

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Photonic chiral vortical effect2017

    • 著者名/発表者名
      Naoki Yamamoto
    • 雑誌名

      Physical Review D (Rapid Communication)

      巻: 96 号: 5

    • DOI

      10.1103/physrevd.96.051902

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] New dynamic critical phenomena in nuclear and quark superfluids2017

    • 著者名/発表者名
      Noriyuki Sogabe and Naoki Yamamoto
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 95 号: 3

    • DOI

      10.1103/physrevd.95.034028

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Chiral soliton lattice and charged pion condensation in strong magnetic fields2017

    • 著者名/発表者名
      Tomas Brauner and Naoki Yamamoto
    • 雑誌名

      Journal of High Energy Physics

      巻: 04 号: 4

    • DOI

      10.1007/jhep04(2017)132

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Chiral Shock Waves2017

    • 著者名/発表者名
      Srimoyee Sen and Naoki Yamamoto
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 印刷中

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 超新星におけるカイラル電磁乱流2019

    • 著者名/発表者名
      山本 直希
    • 学会等名
      KEK連携コロキウム・研究会エディション「量子多体系の素核・物性クロスオーバー」
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 超新星におけるカイラル輸送と乱流現象2019

    • 著者名/発表者名
      山本 直希
    • 学会等名
      核データと重元素合成を中心とする宇宙核物理研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Chiral Transport Phenomena and Turbulence in Supernovae2018

    • 著者名/発表者名
      Naoki Yamamoto
    • 学会等名
      Quantum Anomalies and Chiral Magnetic Phenomena
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Chiral Matter and Topology in Astrophysics2018

    • 著者名/発表者名
      Naoki Yamamoto
    • 学会等名
      Workshop on Recent Developments in Chiral Matter and Topology
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Chiral soliton lattice in magnetic fields and rotation2018

    • 著者名/発表者名
      Naoki Yamamoto
    • 学会等名
      4th Workshop on Chirality, Vorticity and Magnetic Field in Heavy Ion Collisions
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] カイラル輸送現象:ニュートリノから超新星爆発へ2017

    • 著者名/発表者名
      山本 直希
    • 学会等名
      統計物理学懇談会(第5回)
    • 発表場所
      慶應義塾大学(神奈川県・横浜市)
    • 年月日
      2017-03-06
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] From chirality of neutrinos to supernovae2017

    • 著者名/発表者名
      Naoki Yamamoto
    • 学会等名
      Quarks and Compact Stars 2017
    • 発表場所
      京都大学基礎物理学研究所(京都府・京都市)
    • 年月日
      2017-02-19
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] カイラル輸送現象:ニュートリノから超新星爆発へ2017

    • 著者名/発表者名
      山本 直希
    • 学会等名
      基研研究会「素粒子物理学の進展2017」
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Chiral soliton lattice in strong magnetic fields2017

    • 著者名/発表者名
      Naoki Yamamoto
    • 学会等名
      Phases of Quantum Chromodynamics and Beam Energy Scan Program with Heavy Ion Collisions
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] QCDにおけるカイラルソリトン格子2017

    • 著者名/発表者名
      山本 直希
    • 学会等名
      基研研究会「熱場の量子論とその応用」
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Neutrino Chiral Matter in Supernovae2016

    • 著者名/発表者名
      Naoki Yamamoto
    • 学会等名
      Chiral Matter 2016
    • 発表場所
      理化学研究所(埼玉県・和光市)
    • 年月日
      2016-12-05
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Topological transport of neutrinos in supernovae2016

    • 著者名/発表者名
      Naoki Yamamoto
    • 学会等名
      Topological Materials Science: Intensive-Interactive Meeting
    • 発表場所
      慶應義塾大学(神奈川県・横浜市)
    • 年月日
      2016-11-17
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Chiral transport of neutrinos in supernovae2016

    • 著者名/発表者名
      Naoki Yamamoto
    • 学会等名
      Quarkyonic matter from theory to experiment
    • 発表場所
      Wuhan (China)
    • 年月日
      2016-10-24
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 超新星におけるニュートリノ物質のカイラル輸送と乱流現象2016

    • 著者名/発表者名
      山本 直希
    • 学会等名
      日本物理学会 2016年秋季大会
    • 発表場所
      宮崎大学(宮崎県・宮崎市)
    • 年月日
      2016-09-21
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Chiral transport of neutrinos in supernovae2016

    • 著者名/発表者名
      Naoki Yamamoto
    • 学会等名
      XII Quark Confinement and the Hadron Spectrum
    • 発表場所
      Thessaloniki (Greece)
    • 年月日
      2016-08-29
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Chiral transport of neutrinos in supernovae2016

    • 著者名/発表者名
      Naoki Yamamoto
    • 学会等名
      Flavor Observations with Supernova Neutrinos
    • 発表場所
      Seattle (USA)
    • 年月日
      2016-08-15
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Topological transport phenomena in strong and electroweak matter2016

    • 著者名/発表者名
      Naoki Yamamoto
    • 学会等名
      Strong and Electroweak Matter 2016
    • 発表場所
      Stavanger (Norway)
    • 年月日
      2016-07-11
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Chiral transport of neutrinos in supernovae2016

    • 著者名/発表者名
      Naoki Yamamoto
    • 学会等名
      2nd NAOJ-ECT* Workshop on Many Riddles About Core-Collapse Supernovae: 1 Bethe and Beyond
    • 発表場所
      国立天文台(東京都・三鷹市)
    • 年月日
      2016-06-27
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [備考] 山本直希ホームページ

    • URL

      https://sites.google.com/site/nyama0509/

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実施状況報告書 2016 実施状況報告書
  • [備考] 慶應義塾研究者情報システム

    • URL

      http://k-ris.keio.ac.jp/Profiles/235/0023443/profile.html

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2016-04-21   更新日: 2022-02-21  

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