| 研究課題/領域番号 |
22KJ2906
|
|---|
| 補助金の研究課題番号 |
22J00440 (2022)
|
|---|
| 研究種目 |
特別研究員奨励費
|
| 配分区分 | 基金 (2023)
補助金 (2022) |
|---|
| 応募区分 | 国内 |
|---|
| 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 | 早稲田大学 |
|---|
研究代表者 |
財前 真理 早稲田大学, 理工学術院, 特別研究員(PD)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2023-03-08 – 2025-03-31
|
| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
|
| 配分額 *注記 |
2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2024年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2023年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2022年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
|
|---|
| キーワード | ニュートリノ振動 / 超新星爆発 |
|---|
| 研究開始時の研究の概要 |
超新星爆発は星の一生の最後に起きる爆発的天体現象であり、未だにそのメカニズムについては不明確なことも多い。近年は中心から多量に放出されるニュートリノを利用した加熱機構がその一端を担っていると考えられており、ニュートリノ物理への深い理解が求められている。その中でもニュートリノが伝搬する間にそのフレーバーが変化する、ニュートリノ振動によってその加熱効率が変化する可能性や地上でのニュートリノ観測への影響が注目されている。本研究ではその中でもニュートリノ同士の相互作用によって引き起こされるニュートリノ集団振動に注目し、その振る舞いを明らかにすることを目指す。
|
| 研究実績の概要 |
本研究の目的は、ニュートリノ同士の相互作用によって引き起こされるニュートリノ集団振動の振る舞いを解明することである。この現象は大量にニュートリノが放出される超新星爆発や中性子星合体において卓越すると考えられており、フレーバーに依存する反応を通してそのダイナミクスに影響を与える。特にそうした天体現象において主要な振動モードであると考えられている、ニュートリノの角度分布が原因で生じる高速フレーバー変換と呼ばれる現象にここでは注目する。そのニュートリノのフレーバーが入れ替わる振動スケールは恒星進化のスケールと比べると非常に短く、大スケールな星の進化計算に組み込んで同時に計算することは実質的に不可能となっている。そこでまずは星計算とは独立にニュートリノ集団振動の非線形計算を行い、その漸近的な振る舞いを理解することを目指す。
初年度は空間１次元を仮定した場合の時間進化計算を行い、最終的に系全体が辿り着く準定常状態に注目した。その結果、元の支配方程式から得られるフレーバー変換の安定性とニュートリノのレプトン数に関わる保存量に従ってその準定常状態が決められることが判明し、その２つの要素から解析的に準定常状態の概形を与えることに成功した。これは非線形計算をせずともニュートリノ集団振動によるフレーバーの終状態を得られることを意味しており、この事実は恒星進化計算に高速フレーバー変換の効果を組み込み易くなることに繋がる。
|
| 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
本研究の目標は、ニュートリノ集団振動の効果をより大きなスケールな星計算に組み込むために、その漸近的な振る舞いを理解することである。この初年度では、空間１次元の場合限定ではあるが、実際の数値計算から得られる準定常状態を解析的に理解することに成功した。この成果をまとめた論文は査読中のものも含めて複数本発表してある。
今後これを足掛かりに一般化していくことを踏まえると、順調に進んでいると思われる。
|
| 今後の研究の推進方策 |
初年度に得られた結果からより一般的な場合を想定して、これまでに考慮してこなかった別の項がどのようにニュートリノ集団振動の振る舞いに影響を与えるかを理解することを目指す。具体的には、これまで行ってきた計算ではニュートリノの角度分布にのみ注目し、エネルギー分布や背景物質からの散乱効果については無視していた。これらの影響を含めると高速フレーバー変換の準定常状態がずれるはずであるため、それを踏まえた上での解析的なモデルの構築を目指す。2年目以降は既存のシミュレーションコードをより一般的なものへと拡張し、それを用いて数値計算と解析解の探索を進めることとする。
|
