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この研究課題では、中性子星の観測量から、高密度QCD物質の相構造、状態方程式、また物性に制限を与えることを目的としている。平成27年度における発展は以下の2点にまとめられる。
(1)ハドロンクォーククロスオーバー描像にもとづく現象論的モデルを中性子星に適用することでQCD相図の構造解明に迫った。はじめにカラー超伝導相が中性子星に与える影響をクロスオーバーモデルのもと、考察した。カラー超伝導相は状態方程式を柔らかくするが、その影響は微小であることを定量的に示した。さらにクロスオーバーモデルを用いて熱い中性子星について議論した。具体的にはすでにゼロ温度において重い中性子星を支えうることを示しているモデルを有限温度領域に拡張し、中性子星の熱的進化に適用した。その結果、核子あたりのエントロピー一定、レプトンフラクション一定で特徴付けられる超新星物質で支えられる熱い中性子星の内部温度はクォークの存在により下げられることを示した。さらに超新星爆発時のエネルギー放出量のクロスオーバー依存性を調べた。
(2)中性子星内部での実現が期待される中性子3P2超流動体の回転起因渦の自発磁化の計算。具体的には中性子3P2超流動体に入る安定な渦は整数渦、もしくは外部磁場が強い場合には半整数渦であることを示し、それぞれの渦に生じる自発磁化の値をギンツブルグランダウ理論の範囲内で定量的に計算した。その結果、半整数渦コアに生じる自発磁化の大きさは局所的に約10^8ガウスほどになることを示し、整数渦の場合の約10倍であることが分かった。さらにギンツブルグランダウ理論を超えてフェルミオンの自由度を取り込んだBogoliubov-de-Gennes方程式を数値的に解くことで中性子3P2超流動体の更なるトポロジカル的性質を考察している。
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