| 研究課題/領域番号 |
20K03958
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 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
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| 研究機関 | 国立天文台 |
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研究代表者 |
梶野 敏貴 国立天文台, 科学研究部, 特別客員研究員 (20169444)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 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 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2022年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2021年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2020年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
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| キーワード | 元素合成 / 銀河化学進化 / 超新星 / ニュートリノ振動 / 質量階層 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
超新星爆発で形成されるニュートリノ光球近傍では、ニュートリノどうしの衝突による多体量子効果としてフレーバー間の集団振動が引き起こされ、外層を伝播する間に電子との衝突によって再びMSW物質振動が生じる。これにより、超新星内部を伝播するニュートリノのエネルギースペクトルは大きく変化し、場所ごとに特徴的な元素が合成される。本研究の目的は、地上実験では不可能なν-ν散乱およびν反応実験に代わって、3世代6種類の超新星ニュートリノに起源を持つ元素合成過程を調べることにより、超新星内部におけるニュートリノ伝搬、フレーバー振動機構、質量階層、爆発メカニズムに対する影響、等を解明することである。
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| 研究実績の概要 |
太陽系に存在する重元素は、γ過程（p過程）、s過程、r過程、ν過程、νp過程と呼ばれる複数の元素合成過程に起源を持つ原子核からできていると解釈される。これらのうち、原子核の安定線から陽子過剰側に位置してアイソトープ比が異常に大きいp核元素と呼ばれるモリブデン（Mo）とルテニウム（Ru）の起源は解明されていなかった。本研究により、極超新星爆発のジェット中で起きるνp過程で定量的に説明できることを明らかにした。また、νp過程は、トリプルα反応で作られる炭素12のホイル共鳴状態が高密度下で起きる核子との相互作用による脱励起反応で著しく阻害されると考えられてきたが、ニュートリノ振動を考慮することにより、高い物質放出率を持つ極超新星の爆発的元素合成ではこの困難が起きないことを示した。
ｒ過程の起源天体に関しては、太陽系組成の約90%が、コラプサーと呼ばれブラックホールを残す爆発天体とMHDジェットと呼ばれ中性子星を残す磁気回転駆動型の超新星で作られ、残る10%が宇宙進化上ごく最近になって中性子星連星系合体で作られるとの結論を得た。この結果を銀河化学進化に応用し、初期宇宙から太陽系形成期に至るまで、コラプサーとMHDジェット型超新星からの寄与が支配的であることを明らかにした。さらに、コラプサーでの爆発的ｒ過程に続いて、超ウラン元素の核分裂から生じる多量の中性子による二次的な核反応によってi過程およびｓ過程が起き、質量数が150近傍の一連の希元素の組成パターンに強い偶奇性が現れることを見出した。
これらの研究成果を複数の論文として国際ジャーナル誌に発表した。さらに、これらの理論的研究に基づいて、不安定原子核反応の実験的研究および天体観測による理論予測の検証を目指す理論・実験・観測を横断する共同研究プロジェクトを提案した。
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