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中性子星の物質進化に関する理論研究

研究課題

研究課題/領域番号 19K14723
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分15010:素粒子、原子核、宇宙線および宇宙物理に関連する理論
研究機関関東学院大学 (2021-2023)
東京理科大学 (2019-2020)

研究代表者

古澤 峻  関東学院大学, 理工学部, 講師 (40737251)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2023年度)
配分額 *注記
1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2022年度: 390千円 (直接経費: 300千円、間接経費: 90千円)
2021年度: 390千円 (直接経費: 300千円、間接経費: 90千円)
2020年度: 390千円 (直接経費: 300千円、間接経費: 90千円)
2019年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
キーワード宇宙物理(理論) / 宇宙物理(理論) / 原子核(理論)
研究開始時の研究の概要

本研究の目的は「中性子星を作る物質は何か?それがどう進化するか?」を解き明かすことである。中性子星を作る物質は、ハドロン・クォークと荷電レプトンのゼロ温度極限・β平衡状態であり、主たる成分は中性子であると考えられている。しかし、実際には、冷却や降着などに応じて、準安定な物質も混在する可能性がある。そこで本研究では、中性子物質の準核統計平衡・元素合成計算、クォーク相形成の波面解析を行い、中性子星の表面付近や中心部分における素過程、物質組成と天体構造の共進化、観測への影響を包括的に解き明かす。

研究実績の概要

本研究の目的は「中性子星を作る物質は何か?それがどう進化するか?」を解き明かすことである。中性子星を作る物質は、ハドロン・クォークと荷電レプトン のゼロ温度極限・β平衡状態であり、主たる成分は中性子であると考えられている。しかし、実際には、冷却や降着などに応じて、準安定な物質も混在する可能 性がある。そこで本研究では、中性子物質の準核統計平衡・元素合成計算、クォーク相形成の波面解析を行い、中性子星の表面付近や中心部分における素過程、 物質組成と天体構造の共進化、観測への影響を包括的に解き明かす。 本年度は、重力崩壊型超新星爆発に関する研究を中心に進め、レビュー論文1報を発表した。その論文においては、2次元ニュートリノ輻射輸送超新星爆発シミュレーションコード、3次元ニュートリノ輻射輸送超新星爆発シミュレーションコード、一般相対論的超新星爆発シミュ レーションコードなどを用いた研究について総括した。 またドイツで開かれた国際学会において招待講演を行い、超新星爆発中に現れる原子核、超新星爆発における状態方程式の影響など、超新星原子核に関し て総括した。中性子星外殻における原子核混合の計算、超新星爆発におけるダイニュートロンやテトラニュートロンといった中性子のみで構成された原子核の出現に関する研究、超新星爆発や原子中性子星、中性子星連星合体の計算に広く用いることを念頭においた公開用の核統計平衡コードの開発を始めた。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

高温物質の状態方程式の計算が順調に進み、学術論文も順調に発表している。

今後の研究の推進方策

研究計画の骨組みである準核統計平衡計算の完成を最優先に進める。最終的には、それら 中性子星冷却計算に適用し、中性子表面における元素組成を明らかに する。

報告書

(5件)
  • 2023 実施状況報告書
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 研究成果

    (28件)

すべて 2024 2023 2022 2021 2020 2019

すべて 雑誌論文 (16件) (うち国際共著 5件、 査読あり 16件、 オープンアクセス 10件) 学会発表 (12件) (うち国際学会 7件、 招待講演 6件)

  • [雑誌論文] Physical mechanism of core-collapse supernovae that neutrinos drive2024

    • 著者名/発表者名
      YAMADA Shoichi、NAGAKURA Hiroki、AKAHO Ryuichiro、HARADA Akira、FURUSAWA Shun、IWAKAMI Wakana、OKAWA Hirotada、MATSUFURU Hideo、SUMIYOSHI Kohsuke
    • 雑誌名

      Proceedings of the Japan Academy. Ser. B: Physical and Biological Sciences

      巻: 100 号: 3 ページ: 190-233

    • DOI

      10.2183/pjab.100.015

    • ISSN
      0386-2208, 1349-2896
    • 年月日
      2024-03-11
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Protoneutron Star Convection Simulated with a New General Relativistic Boltzmann Neutrino Radiation Hydrodynamics Code2023

    • 著者名/発表者名
      Akaho Ryuichiro、Harada Akira、Nagakura Hiroki、Iwakami Wakana、Okawa Hirotada、Furusawa Shun、Matsufuru Hideo、Sumiyoshi Kohsuke、Yamada Shoichi
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 944 号: 1 ページ: 60-60

    • DOI

      10.3847/1538-4357/acad76

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Nuclei in core-collapse supernovae engine2023

    • 著者名/発表者名
      Furusawa S.、Nagakura H.
    • 雑誌名

      Progress in Particle and Nuclear Physics

      巻: 129 ページ: 104018-104018

    • DOI

      10.1016/j.ppnp.2022.104018

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Dark Matter Capture by Neutron Stars with Modern Nuclear Equations of State2022

    • 著者名/発表者名
      Kaneda Yuka、Furusawa Shun
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 91 号: 6

    • DOI

      10.7566/jpsj.91.065003

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Principal-axis Analysis of the Eddington Tensor for the Early Post-bounce Phase of Rotational Core-collapse Supernovae2022

    • 著者名/発表者名
      Iwakami Wakana、Harada Akira、Nagakura Hiroki、Akaho Ryuichiro、Okawa Hirotada、Furusawa Shun、Matsufuru Hideo、Sumiyoshi Kohsuke、Yamada Shoichi
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 933 号: 1 ページ: 91-91

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ac714b

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Leptonic and semi-leptonic neutrino interactions with muons in proto-neutron star cooling2022

    • 著者名/発表者名
      Sugiura Ken’ichi、Furusawa Shun、Sumiyoshi Kohsuke、Yamada Shoichi
    • 雑誌名

      Progress of Theoretical and Experimental Physics

      巻: 2022 号: 11

    • DOI

      10.1093/ptep/ptac118

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Effects of nuclear matter and composition in core-collapse supernovae and long-term proto-neutron star cooling2022

    • 著者名/発表者名
      Sumiyoshi Kohsuke、Furusawa Shun、Nagakura Hiroki、Harada Akira、Togashi Hajime、Nakazato Ken’ichiro、Suzuki Hideyuki
    • 雑誌名

      Progress of Theoretical and Experimental Physics

      巻: 2023 号: 1 ページ: 1-32

    • DOI

      10.1093/ptep/ptac167

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Electron In-Medium Effects on Electron Captures of Neutron-Rich Nuclei in Stellar Core Collapse2021

    • 著者名/発表者名
      Kato Masaki、Furusawa Shun、Suzuki Katsuhiko
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 90 号: 10 ページ: 105001-105001

    • DOI

      10.7566/jpsj.90.105001

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Multidimensional Boltzmann Neutrino Transport Code in Full General Relativity for Core-collapse Simulations2021

    • 著者名/発表者名
      Akaho Ryuichiro、Harada Akira、Nagakura Hiroki、Sumiyoshi Kohsuke、Iwakami Wakana、Okawa Hirotada、Furusawa Shun、Matsufuru Hideo、Yamada Shoichi
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 909 号: 2 ページ: 210-210

    • DOI

      10.3847/1538-4357/abe1bf

    • 関連する報告書
      2020 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] Nuclei in central engine of core-collapse supernovae2020

    • 著者名/発表者名
      Furusawa Shun
    • 雑誌名

      Physica Scripta

      巻: 95 号: 7 ページ: 074002-074002

    • DOI

      10.1088/1402-4896/ab8c15

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書 2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Degeneracy effects and Bose condensation in warm nuclear matter with light and heavy clusters2020

    • 著者名/発表者名
      Furusawa Shun、Mishustin Igor
    • 雑誌名

      Nuclear Physics A

      巻: 1002 ページ: 121991-121991

    • DOI

      10.1016/j.nuclphysa.2020.121991

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Simulations of the Early Postbounce Phase of Core-collapse Supernovae in Three-dimensional Space with Full Boltzmann Neutrino Transport2020

    • 著者名/発表者名
      Iwakami Wakana、Okawa Hirotada、Nagakura Hiroki、Harada Akira、Furusawa Shun、Sumiyoshi Kosuke、Matsufuru Hideo、Yamada Shoichi
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 903 号: 2 ページ: 82-82

    • DOI

      10.3847/1538-4357/abb8cf

    • 関連する報告書
      2020 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] The Boltzmann-radiation-hydrodynamics Simulations of Core-collapse Supernovae with Different Equations of State: The Role of Nuclear Composition and the Behavior of Neutrinos2020

    • 著者名/発表者名
      Harada Akira、Nagakura Hiroki、Iwakami Wakana、Okawa Hirotada、Furusawa Shun、Sumiyoshi Kohsuke、Matsufuru Hideo、Yamada Shoichi
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 902 号: 2 ページ: 150-150

    • DOI

      10.3847/1538-4357/abb5a9

    • 関連する報告書
      2020 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] Nuclear statistical equilibrium equation of state with a parametrized Dirac?Br?ckner Hartree?Fock calculation2020

    • 著者名/発表者名
      Furusawa Shun、Togashi Hajime、Sumiyoshi Kohsuke、Saito Koichi、Yamada Shoichi、Suzuki Hideyuki
    • 雑誌名

      Progress of Theoretical and Experimental Physics

      巻: 2020 号: 1

    • DOI

      10.1093/ptep/ptz135

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Fast collective neutrino oscillations inside the neutrino sphere in core-collapse supernovae2020

    • 著者名/発表者名
      Delfan Azari Milad、Yamada Shoichi、Morinaga Taiki、Nagakura Hiroki、Furusawa Shun、Harada Akira、Okawa Hirotada、Iwakami Wakana、Sumiyoshi Kohsuke
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 101 号: 2 ページ: 023018-023018

    • DOI

      10.1103/physrevd.101.023018

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] New Neutron Star Equation of State with Quark-Hadron Crossover2019

    • 著者名/発表者名
      Baym Gordon、Furusawa Shun、Hatsuda Tetsuo、Kojo Toru、Togashi Hajime
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 885 号: 1 ページ: 42-42

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ab441e

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Nuclear equation-of-state and Nuclei in Core-Collapse Supernovae2023

    • 著者名/発表者名
      Shun Furusawa
    • 学会等名
      NuSym23, XIth International Symposium on Nuclear Symmetry Energy
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 原始中性子星と中性子星クラストの状態方程式2023

    • 著者名/発表者名
      古澤峻
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 重力崩壊型超新星爆発中心エンジンにおける衝撃波加熱物質の原子核組成2022

    • 著者名/発表者名
      古澤峻
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 超新星爆発中心の原子核2022

    • 著者名/発表者名
      古澤峻
    • 学会等名
      重力波天文学時代における超新星研究
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Nuclei in Core-Collapse Supernovae2022

    • 著者名/発表者名
      Shun Furusawa
    • 学会等名
      N3AS Seminar
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Neutrino-Nucleus Interactions in Central Engine of Core-Collapse Supernovae2020

    • 著者名/発表者名
      Shun Furusawa
    • 学会等名
      Neutrino 2020
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 重力崩壊型超新星爆発における軽原子核の役割と凝縮可能性2020

    • 著者名/発表者名
      古澤峻
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 重力崩壊型超新星爆発と原子核2020

    • 著者名/発表者名
      古澤峻
    • 学会等名
      第3回若手放談会:エキゾチック核物理の将来
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Nuclear equations of state for supernova simulations2020

    • 著者名/発表者名
      Shun Furusawa
    • 学会等名
      Gravitational wave physics and astronomy: Genesis, The third symposium
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Nuclear equations of state for supernova simulations2019

    • 著者名/発表者名
      Shun Furusawa
    • 学会等名
      Multi-dimensional Modeling and Multi-Messenger observation from Core-Collapse Supernovae
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Nuclei in Core-Collapse Supernovae matter in compact stars2019

    • 著者名/発表者名
      Shun Furusawa
    • 学会等名
      8th International Conference on New Frontiers in Physics
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Conversion of hadronic matter to quark matter in compact stars2019

    • 著者名/発表者名
      Shun Furusawa
    • 学会等名
      The 8th Huada QCD School
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2024-12-25  

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