| 研究領域 | 実験と観測で解き明かす中性子星の核物質 |
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| 研究課題/領域番号 |
24105008
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
大西 明 京都大学, 基礎物理学研究所, 教授 (70250412)
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| 研究分担者 |
原田 融 大阪電気通信大学, 工学部, 教授 (70238187)
中田 仁 千葉大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (80221448)
飯田 圭 高知大学, 自然科学系, 教授 (90432814)
松尾 正之 新潟大学, 自然科学系, 教授 (70212214)
木村 真明 北海道大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (50402813)
土手 昭伸 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 講師 (90450361)
巽 敏隆 京都大学, 理学(系)研究科(研究院), 助教 (40155099)
小野 章 東北大学, 理学(系)研究科(研究院), 助教 (20281959)
中里 健一郎 東京理科大学, 理工学部, 助教 (80609347)
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| 研究期間 (年度) |
2012-06-28 – 2017-03-31
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| キーワード | 中性子星 / 状態方程式 / ストレンジネス / 対称エネルギー / 天体物理 / 冷却原子 / 有効相互作用 / 3体力 |
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| 研究概要 |
平成25年度は(A)高密度領域、(B)低密度領域、(C)天体物理のそれぞれにおいて次のような成果を得た。
(A)高密度領域では、ハイペロン・反K中間子(Kbar)を含む3体力が重要な役割を果たす。今年度はグリーン関数法によるΣNN、KbarNN生成スペクトル(原田)、複素スケーリング法に基づくKbarN、KbarNN3体系構造(土手)等、相互作用と3体系研究を進めた。また、A=40領域のΛハイパー核における超変形状態(木村・大西・土手)、陽な3体力を取り入れた相対論的平均場理論(椿原・大西)等についての研究も進んでいる。
(B)低密度領域では、対称エネルギーの大きさと密度依存性を探る研究が国際的に進んでいる。今年度は、半微視的相互作用に基づく核図表全体での魔法数の現れ方(中田)、巨大共鳴を含むE1偏極率と対称エネルギーパラメータLの相関(稲倉・中田)、重イオン衝突での3H/3He比に対するα生成の影響(小野)等において新たな知見を得た。また、2中性子しきい値近辺に中性子対が広がった状態が普遍的に現れることを見出した(松尾)。
(C)天体物理では、状態方程式・非一様相、およびこれらと観測量の関係についての研究が進んでいる。今年度は、低質量中性子星の質量・半径が核物質の状態方程式パラメータを組み合わせた１変数により記述できることの指摘(祖谷・飯田・親松・大西)、カイラルQMC模型に基づく非一様領域を含む状態方程式構築(中里)、現実的な状態方程式を用いたクラスト振動の分析による原子核飽和密度パラメータの制限(祖谷)、高密度領域で現れる非一様カイラル凝縮が引き起こす速い冷却機構の発見(巽)等の成果が得られた。
また、連携研究者によるカイラル有効場理論からの2体・3体核力、多ポメロン交換からの3体力、ハドロン・クォーク・クロスオーバー等に基づく状態方程式(河野、山本、高塚)も重要な成果である。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
平成25年度は、前述のようにそれぞれの課題での基礎的な進展が見られるとともに、本計画研究班は新学術領域が関わる国際会議(3件)・国際スクール(1件)に主体的に関わり、国際的な共同研究・研究交流における役割を果たしている。
2013年10月に行われた国際会議(Int. Symp. on "Neutron star matter in view of nuclear experiments and astronomical observations")、2014年3月に行われた国際スクール Int. School on “Neutron Star Matter”)は、ともに京都大学基礎物理学研究所との共催で行われ、本計画研究班が中心となって運営した。また2013年7-8月に行われた国際ワークショップ(”Symmetry Energy in the Context of New Radioactive Beam Facilities and Astrophysics”)、および国際会議(3rd International Symposium on Nuclear Symmetry Energy (NuSYM 2013))では小野が中心的な組織委員として運営に関わった。本領域が関わる他の研究集会にも理論班メンバーは積極的に参加している。これらの研究集会では、中性子星の半径測定には未だに大きな不定性があり、原子核物理学と天体物理学のさらなる研究協力が必要であることが明らかになったといえる。
当初の計画ではH25年度にはJ-PARC・RIBFで得られる新たなデータの分析を進める予定であったが、この点についてはビーム時間不足等による実験の遅れもあり、必ずしも予定どおりではない。一方で微視的・半微視的な有効相互作用に基づく原子核・核物質の包括的研究、重イオン衝突からのΛΛ相互作用の制限、状態方程式データベース作成等、当初計画に含まれない研究成果も得られている。
これらの進展から、本計画研究は順調に進展していると判断できる。
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| 今後の研究の推進方策 |
平成26年度は中性子星物質の(A)高密度領域、(B)低密度領域、および(C)天体物理のそれぞれの課題において以下のような課題に取り組む。
(A)高密度領域では、ストレンジネスを含むハドロンと核子・核物質の相互作用、およびクォーク物質への性質についての研究が大きな柱となる。今年度は(A1)NNΣ核・Σ+-核・中性子過剰ハイパー核等のハイパー核生成反応の分析、(A2)Ξ核、およびΛΛハイパー核構造の分析、(A3)K中間子原子核K-ppの分析、特に結合チャネル複素スケーリング法を用いた完全な計算とポール位置分析を通じた3体力効果の分析、等の研究を進める。
(B)低密度領域では、対称エネルギーの大きさと密度依存性、および対相関の役割を明らかにすることが大きな課題である。今年度は(B1)平均場+RPA計算と原子核の双極子偏極率データの比較による対称エネルギーの密度依存性への制限、(B2)HFB理論に基づく中性子過剰核のハロー・スキンと中性子星内殻における中性子対相関の関連、(B3)重イオン衝突での観測量におけるクラスター相関と対称エネルギーの影響等について研究を進める。
(C)天体物理では、2倍の太陽質量をもつ中性子星を支える状態方程式の構築とともに、コンパクト天体現象と中性子星物質の性質の関係を明らかにすることが課題である。今年度は(C1)時間に依存するハートリー・フォック理論に基づく低密度中性子星物質の構造、(C2)クォーク物質における非一様相の磁気的性質の解明とコンパクト星の現象への影響、(C3)非一様状態相を含むクラスター変分法による有限温度核物質状態方程式構築、中性子星冷却や超新星爆発等の動的な天体現象と中性子星物質の性質の関係、等の研究を進める。
また上記のそれぞれの領域にまたがる課題を進める。(D1)対称エネルギー・3体力の起源とその原子核現象での現れ方の分析、(D2)微視的な理論計算結果を踏まえた現象論的有効3体力を含む状態方程式構築。
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