| 研究課題/領域番号 |
20K03979
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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 | 早稲田大学 |
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研究代表者 |
鷹野 正利 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (00257198)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2023年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2022年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2021年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2020年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
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| キーワード | 核物質状態方程式 / 中性子星 / 変分法 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
中性子星内部の高密度核物質では、核子が核力で相互作用しており、中性子星の構造や、重力崩壊型超新星爆発で誕生した原始中性子星の進化は、核物質状態方程式に支配される。本研究では現実的な核力モデルを用いて、新たに開発中の変分法によって核物質状態方程式を計算し、それによって予想される原始中性子星進化の様子を調べる。特に核子の運動量に依存する核力成分を精密に扱うことで、より信頼性の高い核物質状態方程式を求める。
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| 研究実績の概要 |
エネルギー汎関数を用いた変分法により、絶対零度及び有限温度核物質の状態方程式を計算し、天体現象へと応用することを目指し、今年度は２体核力として中心力、テンソル力、スピン軌道力を考慮した一様中性子物質に対し、絶対零度状態を扱う変分法を拡張し、有限温度中性子物質を扱う処方の構築を進めた。
絶対零度中性子物質に対するエネルギー汎関数では、核力の各成分に対応させて、スピン依存の動径分布関数、テンソル型分布関数、スピン軌道力型分布関数を導入し、これらを用いたエネルギー表式を作成した。そこで先行研究に従い、Schmidt-Pandharipandeの方法を応用して、絶対零度中性子物質に対するエネルギー表式を、有限温度中性子物質の内部エネルギー表式へと拡張する。ここで上記の分布関数は有限温度状態における分布関数へと置き換える。また絶対零度の場合の相互作用を無視したFermi気体に対する分布関数も有限温度状態へと拡張する必要があるが、そこに用いられる単一粒子準位の平均占有確率を中性子の有効質量でパラメター化して表現する。さらにLandauのFermi液体論を採用してエントロピーを表現することにより、有限温度中性子物質の自由エネルギーの表式を作成する。そして有限温度各種分布関数と中性子有効質量について自由エネルギーを最小化する変分計算を行う。
2体核力としてAV8’ポテンシャルを採用して数値計算を行ったところ、大まかに妥当な自由エネルギーの振る舞いが得られたが、まだ数値計算精度が十分ではない。よって最終結果を得るためには今後さらに精密な計算が必要となる。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
4: 遅れている
理由
本研究課題当初よりの研究の遅れが積み重なり、今年度での研究完了が難しくなった。そこで研究期間延長を申請し、承認を得た。
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| 今後の研究の推進方策 |
まずは中性子物質と対称核物質に重点を置き、優先的にそれらの状態方程式の完成を目指す。そして非対称核物質の状態方程式は、先行研究にてその妥当性が確認されている内挿を用いて整備する可能性も視野に入れる。
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