| 研究課題/領域番号 |
12J00079
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| 研究機関 | 早稲田大学 |
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研究代表者 |
古澤 峻 早稲田大学, 理工学研究科, 特別研究員(DC2)
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| キーワード | 高密度高温状態方程式 / ニュートリノ / 重水素 / 超新星爆発 |
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| 研究概要 |
重力崩壊型超新星爆発は大質量星が化学進化の果てに起こす大爆発である。本研究課題は、超新星爆発のメカニズム解明に不可欠な、ニュートリノ輸送や核物質の状態方程式の計算に主眼をおいている。本年度の研究成果は、「多核種を含む高温高密度な状態方程式の改良」と「軽元素が超新星爆発に与える影響の研究」である。
本研究課題のシミュレーションで用いる状態方程式は、多核種の存在比を含む点が、既存の状態方程式との大きな違いである。同じような多核種を含む状態方程式を研究している2つのグループと詳細な比較、議論を共同で行い、原子核の表面エネルギーの密度、温度、陽子比依存性や殻構造の有無が原子核存在比に大きく影響することが分かった。一方で、その中間密度では、核図表上で不連続な存在比を示すという欠陥も発覚した。
そこで状態方程式に大幅な改良を施した。主たる変更点は体積エネルギーにおける温度効果の改良、原子核質量の理論値から予測される殻構造エネルギーの追加、量子多体計算を基にした軽元素の質量値の改良、の三点である。これらの改良により比較研究で発覚した、不自然な存在比の部分は、解消された。
改良した状態方程式を用いて、超新星爆発の衝撃波の再加熱時における、軽元素によるニュートリノ加熱反応の影響を調べた。結果として軽元素、特に重水素の加熱を考慮した場合に、大きく衝撃波の時間発展が異なることを示した。また、衝撃波の形が歪む段階で、局所的に軽元素が豊富に存在する部分が形成され、衝撃波加熱に影響が出ることが分かった。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
状態方程式の整備に予想以上の時間がかかったため、ニュートリノ輸送コード開発に遅れが生じている。
ただし時間をかけた分、信頼たる状態方程式が得られた。実際に状態方程式関連の論文の1本は受理され1本は既に提出済みである。また、その後の超新星爆発シミュレーションへの応用は順調であり、軽元素の影響をまとめた論文を1本提出済みである。
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| 今後の研究の推進方策 |
引き続きニュートリノ輸送コードの開発を進める。並行して重力崩壊の計算を1次元で行い、原子核ニュートリノ反応が爆発に重要なレプトン量などにどのような影響を与えるかを計算する。これも改良した状態方程式の効果を検証する上で、重要な研究である。
ただし研究目的の一部である、相対論的効果の検証、ニュートリノ、重力波観測予測まで行うためには、一年以上の月日を要するため、多次元ニュートリノコード開発と爆発シミュレーションへの適用に集中する。
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