| 研究課題/領域番号 |
21H01087
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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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 | 東京大学 (2023-2024)
国立研究開発法人理化学研究所 (2021-2022) |
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研究代表者 |
西村 信哉 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 特任研究員 (70587625)
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| 研究分担者 |
湊 太志 九州大学, 理学研究院, 准教授 (00554065)
LIANG HAOZHAO 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 准教授 (50729225)
今井 伸明 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 准教授 (80373273)
西村 俊二 国立研究開発法人理化学研究所, 仁科加速器科学研究センター, 先任研究員 (90272137)
有友 嘉浩 近畿大学, 理工学部, 教授 (90573147)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)
2023年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2022年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円)
2021年度: 6,890千円 (直接経費: 5,300千円、間接経費: 1,590千円)
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| キーワード | 宇宙核物理 / 元素合成 / rプロセス / 高密度天体 / 高エネルギー天体 / 中性子過剰核 / 核分裂 / 核反応 / 中性子星 / 高エネルギー天文学 / 高エネルギー天体物理 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
rプロセス元素合成は、宇宙における鉄より重い元素の主要な起源である。rプロセスの元素合成経路は安定核から大きく離れた中性子過剰側にあり、原子核の物理的性質が未解明である。rプロセスが起こる天体環境も長らく未解明であったが、近年、重力波・マルチメッセンジャー天文学の進展により、対応する天体現象キロノヴァが観測された。本研究では、重力波天文学の新しい知見を踏まえ、元素合成と原子核の理論計算の両者を「アップデート」する。原子核理論の最近の成果を基に代表者が構築してきた元素合成計算を拡張する。rプロセスを対象に、核物理と天体物理の双方の不定性を踏まえ観測から理論を制限する。
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| 研究成果の概要 |
本研究では、宇宙における重元素の主要な起源であるrプロセス元素合成に着目し、超新星爆発や中性子星合体など中性子過剰な環境で生成される核種に対する原子核理論の不定性が、元素合成に及ぼす影響を調べた。rプロセスに関与する原子核の多くは実験的にアクセスが困難であり、依然として大きな理論的不確定性が残されている。本研究では、まず微視的描像に基づくベータ崩壊半減期の計算を、rプロセスに寄与する中性子過剰核を含む広範な領域に適用した。さらに、核分裂の動的過程に基づき、分裂から中性子放出崩壊までを一貫して記述する理論的枠組みを構築した。これらの新しい計算値は、rプロセス元素合成に影響を及ぼした。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究では、まず中性子過剰核のベータ崩壊後の分岐比と、重元素に対する核分裂の動力学計算において進展があった。中性子過剰核は崩壊後にガンマ線の放出、中性子放出、あるいは核分裂を経るが、その分岐は原子核構造に依存し、rプロセスによる元素合成に大きな影響を与える。我々は、最新の理論モデルを用いて、広範な核図表領域にわたり分岐比を計算し、さらに未観測の超重元素に対する核分裂分布を動力学的に評価した。また、モンテカルロ元素合成計算によって不定性の影響や重要な反応率を評価した。また、陽子過剰核領域でも同様の枠組みで調べた。本研究の成果は、今後より広い原子核領域へと拡張し、整備のうえ公開する予定である。
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