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2023 年度 実績報告書

超新星ニュートリノと核物理・宇宙化学進化の理論研究

計画研究

研究領域地下から解き明かす宇宙の歴史と物質の進化
研究課題/領域番号 19H05811
研究機関東京理科大学

研究代表者

鈴木 英之  東京理科大学, 創域理工学部先端物理学科, 教授 (90211987)

研究分担者 山田 章一  早稲田大学, 理工学術院, 教授 (80251403)
鷹野 正利  早稲田大学, 理工学術院, 教授 (00257198)
中里 健一郎  九州大学, 基幹教育院, 准教授 (80609347)
辻本 拓司  国立天文台, JASMINEプロジェクト, 助教 (10270456)
研究期間 (年度) 2019-06-28 – 2024-03-31
キーワード超新星ニュートリノ / ニュートリノ集団振動 / 原始中性子星 / 状態方程式 / ニュートリノ放出率
研究実績の概要

分担者の山田を中心として、さまざまな冷却段階にある高速回転する原始中性子星のモデルを作成し、ボルツマン輻射輸送コードで非等方なニュートリノ放出を定量的に計算するとともに、原子核物質の対称エネルギーが対流安定性へ与える影響を系統的に調べた。
分担者の辻本と中里は共同研究により、背景ニュートリノスペクトルの詳細な計算と近い将来における検出可能性の評価を行い、それらの結果を論文としてまとめ受理(ApJ)された。この研究では、辻本が昨年度に導出した宇宙全体における超新星及びブラックホール形成の赤方偏移に対する頻度史と、中里が昨年度までに構築した様々な核物質状態方程式に基づく超新星及びブラックホール形成に伴うニュートリノ放出量のモデルを用い、結果として得られた背景ニュートリノスペクトルは、従来の典型的なスペクトルと比較して、低エネルギー領域と高エネルギー領域にそれぞれモデルの特徴を反映する超過が見られた。さらに、化学進化の観点から存在が強く示唆されるブラックホール形成と超新星爆発を同時に起こすタイプの天体による背景ニュートリノへの寄与の検討を開始した。
分担者の鷹野は富樫と共同して、Togashi EOSと自己無矛盾な核子制動放射過程でのニュートリノ放射率の計算を実行した。核物質の縮退が強い場合と弱い場合のそれぞれにつき、one-pion exchange レベルでの摂動計算による放射率に対して、核子間相関の影響を考慮するようにパイ中間子の質量と結合定数を修正し、さらに核子の有効質量の効果を考慮した。高密度核物質においては、核子の有効質量の影響が大きいことが判明した。
鈴木は、リョウらとともに原始中性子星の冷却後期に現れる表面近傍の温度ピークと原子核の出現との関係を明らかにし、種族合成計算へのニュートリノ放出量評価の組み込みと、地球の大陸三層モデルと地球ニュートリノの関係を調べた。

現在までの達成度 (段落)

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (50件)

すべて 2024 2023 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (14件) (うち国際共著 4件、 査読あり 14件、 オープンアクセス 11件) 学会発表 (33件) (うち国際学会 11件、 招待講演 3件) 備考 (2件)

  • [国際共同研究] 西オーストラリア大学(オーストラリア)

    • 国名
      オーストラリア
    • 外国機関名
      西オーストラリア大学
  • [雑誌論文] "Joint r-Process Enrichment with a Metallicity Threshold and Neutron Star Mergers"2024

    • 著者名/発表者名
      Tsujimoto Takuji
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: in press ページ: -

    • DOI

      10.48550/arXiv.2404.11668

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] "Phosphorous enrichment by ONe novae in the Galaxy"2024

    • 著者名/発表者名
      Bekki Kenji and Tsujimoto Takuji
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal Letters

      巻: in press ページ: -

    • DOI

      10.3847/2041-8213/ad3fb6

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Physical mechanism of core-collapse supernovae that neutrinos drive2024

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

      Proceedings of the Japan Academy. Series B, Physical and biological sciences

      巻: 100(3) ページ: 190-233

    • DOI

      10.2183/pjab.100.015

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] "Collisional and fast neutrino flavor instabilities in two-dimensional core-collapse supernova simulation with Boltzmann neutrino transport"2024

    • 著者名/発表者名
      Ryuichiro Akaho, Jiabao Liu, Hiroki Nagakura, Masamichi Zaizen, and Shoichi Yamada
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 109 ページ: 23012

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.109.023012

    • 査読あり
  • [雑誌論文] "A Lagrangian construction of rotating star models"2024

    • 著者名/発表者名
      Misa Ogata, Hirotada Okawa, Kotaro Fujisawa, Nobutoshi Yasutake, Yu Yamamoto and Shoichi Yamada
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 521 ページ: 2561-2576

    • DOI

      10.1093/mnras/stad647

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] "Exploring the Sun’s birth radius and the distribution of planet building blocks in the Milky Way galaxy: a multizone Galactic chemical evolution approach"2023

    • 著者名/発表者名
      Baba Junichi、Saitoh Takayuki R、Tsujimoto Takuji
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 526 ページ: 6088-6102

    • DOI

      10.1093/mnras/stad3188

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] "A model for GN-z11: top-heavy stellar initial mass functions in forming galactic nuclei and ultra-compact dwarfs"2023

    • 著者名/発表者名
      Bekki Kenji and Tsujimoto Takuji
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Letters

      巻: 526 ページ: L26-L30

    • DOI

      10.1093/mnrasl/slad108

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] "The VISCACHA survey. VIII. Chemical evolution history of the Small Magellanic Cloud west halo clusters"2023

    • 著者名/発表者名
      S. Saroon, B. Dias, T. Tsujimoto, M. C. Parisi, F. Maia, L. Kerber, K. Bekki, D. Minniti, R. A. P. Oliveira, P. Westera, S. O. J. Katime, E. Bica, D. Sanmartim, Q. B. Correa, and L. Fraga
    • 雑誌名

      Astronomy & Astrophysics

      巻: 677 ページ: A35-A35

    • DOI

      10.1051/0004-6361/202346648

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] "Diffuse Neutrino Flux Based on the Rates of Core-collapse Supernovae and Black Hole Formation Deduced from a Novel Galactic Chemical Evolution Model"2023

    • 著者名/発表者名
      Ashida Yosuke, Nakazato Ken'ichiro, and Tsujimoto Takuji
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 953 ページ: 151

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ace3ba

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] "Observing Supernova Neutrino Light Curves with Super-Kamiokande. IV. Development of SPECIAL BLEND: A New Public Analysis Code for Supernova Neutrinos"2023

    • 著者名/発表者名
      A. Harada, Y. Suwa, M. Harada, Y. Koshio, M. Mori, F. Nakanishi, K. Nakazato, K. Sumiyoshi, and R. A. Wendell
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 954 ページ: 52

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ace52e

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] "Neutrino-induced reactions on 18O and implications of 18O mixture in water Cherenkov detectors on supernova neutrino events"2023

    • 著者名/発表者名
      T. Suzuki, K. Nakazato, and M. Sakuda
    • 雑誌名

      Nuclear Physics A

      巻: 1038 ページ: 122719

    • DOI

      10.1016/j.nuclphysa.2023.122719

    • 査読あり
  • [雑誌論文] "Universality of the neutrino collisional flavor instability in core collapse supernovae"2023

    • 著者名/発表者名
      Jiabao Liu, Ryuichiro Akaho, Akira Ito, Hiroki Nagakura, Masamichi Zaizen, and Shoichi Yamada
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 108 ページ: 123024

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.108.123024

    • 査読あり
  • [雑誌論文] "Systematic study of the resonance-like structure in the collisional flavor instability of neutrinos"2023

    • 著者名/発表者名
      Jiabao Liu, Masamichi Zaizen, and Shoichi Yamada
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 107 ページ: 123011

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.107.123011

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] "Quantum mechanical calculations of synchro-curvature radiations: maser possibility"2023

    • 著者名/発表者名
      Hiroko Tomoda and Shoichi Yamada
    • 雑誌名

      Progress of Theoretical and Experimental Physics

      巻: 2023 ページ: "063E01"

    • DOI

      10.1093/ptep/ptad056

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] "Galactic and cosmic chemical evolutions, and their connection to neutrino astronomy"2024

    • 著者名/発表者名
      T. Tsujimoto
    • 学会等名
      International workshop "Unraveling the History of the Universe and Matter Evolution with Underground Physics" (UGAP2024)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] "Summary of E02 group: Theoretical research on supernova neutrinos in connection with nuclear physics and cosmic chemical evolution"2024

    • 著者名/発表者名
      H. Suzuki
    • 学会等名
      International workshop "Unraveling the History of the Universe and Matter Evolution with Underground Physics" (UGAP2024)
    • 国際学会
  • [学会発表] "Burst and Cosmic Background Neutrinos from Core-Collapse Supernovae"2024

    • 著者名/発表者名
      K. Nakazato
    • 学会等名
      International workshop "Unraveling the History of the Universe and Matter Evolution with Underground Physics" (UGAP2024)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] "Boltzmann Simulations of CCSNe and their Applications to Neutrino-induced Flavor Conversions"2024

    • 著者名/発表者名
      S. Yamada
    • 学会等名
      International workshop "Unraveling the History of the Universe and Matter Evolution with Underground Physics" (UGAP2024)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] "Evolution of proto-neutron star and the structure near the surface"2024

    • 著者名/発表者名
      Liao Jinkun, Chinami Kato and Hideyuki Suzuki
    • 学会等名
      International workshop "Unraveling the History of the Universe and Matter Evolution with Underground Physics" (UGAP2024)
    • 国際学会
  • [学会発表] "The Boltzmann neutrino radiation hydrodynamic simulation of a core-collapse supernova in the three-dimensional space"2024

    • 著者名/発表者名
      Wakana Iwakami
    • 学会等名
      International workshop "Unraveling the History of the Universe and Matter Evolution with Underground Physics" (UGAP2024)
    • 国際学会
  • [学会発表] "Neutrino Nucleon Scattering for the Boltzmann neutrino transfer"2024

    • 著者名/発表者名
      Akira Ito
    • 学会等名
      International workshop "Unraveling the History of the Universe and Matter Evolution with Underground Physics" (UGAP2024)
    • 国際学会
  • [学会発表] "General Relativistic Boltzmann Neutrino Transport Simulation of Core-collapse Supernova"2024

    • 著者名/発表者名
      Ryuichiro Akaho
    • 学会等名
      International workshop "Unraveling the History of the Universe and Matter Evolution with Underground Physics" (UGAP2024)
    • 国際学会
  • [学会発表] 超新星ニュートリノの長時間計算とイベント予測のためのフレームワーク開発2024

    • 著者名/発表者名
      森正光,諏訪雄大,小汐由介,原田将之,中西史美,中里健一郎,原田了,住吉光介,Roger Wendell
    • 学会等名
      日本物理学会2024年春季大会
  • [学会発表] 原始中性子星の進化計算及び構造解析2024

    • 著者名/発表者名
      Liao Jinkun, 加藤ちなみ、鈴木英之
    • 学会等名
      第4回新学術「地下宇宙」若手研究会
  • [学会発表] 銀河の化学進化から探るr過程元素を作り出す超新星の個性2024

    • 著者名/発表者名
      辻本拓司
    • 学会等名
      第10回超新星ニュートリノ研究会
  • [学会発表] 原始中性子星の進化計算及び構造解析2024

    • 著者名/発表者名
      Liao Jinkun, 加藤ちなみ、鈴木英之
    • 学会等名
      第10回超新星ニュートリノ研究会
  • [学会発表] 超新星背景ニュートリノと宇宙化学進化2024

    • 著者名/発表者名
      中里健一郎
    • 学会等名
      第10回超新星ニュートリノ研究会
  • [学会発表] 核子間相関を考慮した核子制動放射による超新星物質からのニュートリノ放出率2024

    • 著者名/発表者名
      鷹野正利、富樫甫、住吉光介
    • 学会等名
      日本物理学会2024春季大会
  • [学会発表] Linear stability of astrophysical jets meant for magnetized core-collapse supernovae2024

    • 著者名/発表者名
      Fan Wu
    • 学会等名
      日本天文学会2024年春季年会
  • [学会発表] クラスター変分法を用いた有限温度核物質からの核子制動放射によるニュートリノ放出率2024

    • 著者名/発表者名
      鷹野正利、富樫甫、住吉光介
    • 学会等名
      第10回超新星ニュートリノ研究会
  • [学会発表] 一般相対論的ボルツマン輻射流体コードによる超新星爆発計算2024

    • 著者名/発表者名
      赤穗 龍一郎
    • 学会等名
      第10回超新星ニュートリノ研究会
  • [学会発表] 反跳を考慮したニュートリノ核子散乱を計算するコードの開発2024

    • 著者名/発表者名
      伊藤 侃
    • 学会等名
      第10回超新星ニュートリノ研究会
  • [学会発表] 三次元空間における重力崩壊型超新星のボルツマン輻射流体計算2024

    • 著者名/発表者名
      岩上 わかな
    • 学会等名
      , 日本天文学会2024年春季年会
  • [学会発表] 重力崩壊型超新星の空間3次元におけるボルツマン輻射流体計算2024

    • 著者名/発表者名
      岩上 わかな
    • 学会等名
      第10回超新星ニュートリノ研究会
  • [学会発表] 星の種族合成計算とMuellerの1次元超新星モデルを用いた超新星背景ニュートリノなどの見積もり方法の開発2024

    • 著者名/発表者名
      中村 広貴、鈴木英之
    • 学会等名
      第10回超新星ニュートリノ研究会
  • [学会発表] 原始中性子星冷却計算コードの改良を目的としたM1-closure法によるニュートリノ輸送方程式の計算コード作成2024

    • 著者名/発表者名
      志村 威樹、鈴木英之
    • 学会等名
      第10回超新星ニュートリノ研究会
  • [学会発表] 地球ニュートリノフラックス計測による地球形成モデルの検証2024

    • 著者名/発表者名
      田村 凌也、鈴木英之
    • 学会等名
      第10回超新星ニュートリノ研究会
  • [学会発表] "Development of analysis method for late-phase neutrino emission from the supernova in Super-Kamiokande”2023

    • 著者名/発表者名
      Fumi Nakanishi, Akira Harada, Masayuki Harada, Yusuke Koshio, Masamitsu Mori, Ken'ichiro Nakazato, Kohsuke Sumiyoshi, Yudai Suwa, and Roger A. Wendell
    • 学会等名
      XVIII International Conference on Topics in Astroparticle and Underground Physics 2023 (TAUP2023)
    • 国際学会
  • [学会発表] "Diffuse supernova neutrino background as a probe to explore the fate of stellar core collapse”2023

    • 著者名/発表者名
      Yosuke Ashida, Ken'ichiro Nakazato, and Takuji Tsujimoto
    • 学会等名
      38th International Cosmic Ray Conference (ICRC2023)
    • 国際学会
  • [学会発表] "Chemistry, the IMF, and migration of the Galactic bulge"2023

    • 著者名/発表者名
      T. Tsujimoto
    • 学会等名
      The Galactic bulge and beyond
    • 国際学会
  • [学会発表] 超新星ニュートリノ解析コード SPECIAL BLEND による SN1987A の解析2023

    • 著者名/発表者名
      原田了,諏訪雄大,原田将之,小汐由介,中西史美,森正光,中里健一郎,住吉光介,Roger Wendell
    • 学会等名
      日本天文学会2023年秋季年会
  • [学会発表] SK-Gd実験での超新星背景ニュートリノ探索結果を用いた,超新星爆発におけるブラックホール形成の検証2023

    • 著者名/発表者名
      原田将之,小汐由介,中里健一郎,芦田洋輔
    • 学会等名
      日本物理学会第78回年次大会
  • [学会発表] 核子間相関を考慮した核物質からのニュートリノ放出率2023

    • 著者名/発表者名
      鷹野正利、富樫甫
    • 学会等名
      日本物理学会2023年秋季大会
  • [学会発表] 超新星のボルツマン輻射輸送計算におけるニュートリノ集団振動の系統的解析2023

    • 著者名/発表者名
      赤穗 龍一郎
    • 学会等名
      日本天文学会2023年秋季年会
  • [学会発表] 2次元平衡形状モデルを使用した高速回転する白色矮星の冷却進化2023

    • 著者名/発表者名
      小形 美沙
    • 学会等名
      日本天文学会2023年秋季年会
  • [学会発表] 超新星爆発におけるニュートリノ核子散乱の影響2023

    • 著者名/発表者名
      伊藤 侃
    • 学会等名
      日本天文学会2023年秋季年会
  • [学会発表] 原始中性子星外層における各ニュートリノ反応の影響の解析2023

    • 著者名/発表者名
      Liao Jinkun, 加藤ちなみ、鈴木英之
    • 学会等名
      日本天文学会2023年秋季年会
  • [備考] Supernova Neutrino Database

    • URL

      http://asphwww.ph.noda.tus.ac.jp/snn/

  • [備考] Supernova Relic Neutrino Background

    • URL

      http://asphwww.ph.noda.tus.ac.jp/srn/

URL: 

公開日: 2024-12-25  

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