2018 年度研究成果報告書

超強磁場中でのニュートリノ・光子の放出とマグネターの磁場構造の研究

研究課題

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研究課題/領域番号	16K05360
研究種目	基盤研究(C)
配分区分	基金
応募区分	一般
研究分野	素粒子・原子核・宇宙線・宇宙物理
研究機関	日本大学
研究代表者	丸山智幸日本大学, 生物資源科学部, 教授 (50318391)
研究協力者	大西直毅千明起
研究期間 (年度)	2016-04-01 – 2019-03-31
キーワード	強磁場 / 粒子生成 / 相対論的量子論 / 中性子星 / 冷却過程
研究成果の概要	強磁場中での陽子や電子等のシンクロトロン放出による粒子生成の研究を行った。本研究では，ランダウ準位間遷移を計算することで，従来あまり行われていなかった相対論的量子論の枠組みでの理論研究に成功し，これまで計算が出来なかった観測量の詳細を正確に議論できるようになった。特に，TeVエネルギー領域での量子論計算方法は，我々が世界で初めて確立したものである。この方法で，超強磁場中性子星からの，数百GeVから数TeVのエネルギーを持つ高エネルギーπ中間子生成，アクシオン生成，ニュートリノ反ニュートリノ対生成の理論計算を行い，高エネルギー宇宙線の発生機構，超強磁場中性子星で特徴的な冷却機構の研究を行った。
自由記述の分野	原子核理論
研究成果の学術的意義や社会的意義	非常に強い磁場を持つ中性子星においては，電子，陽子等の粒子が磁場の力により螺旋運動（シンクロトロン運動）を行い，光子等の粒子を放出（シンクロトロン放射）する。そして，その放出粒子を観測すれば，磁気構造について多くの情報が得られると期待されている。しかしながら，従来の理論計算は半古典論のもので，結果の正確性には疑問がもたれていた。本研究において，我々は相対論的量子論により正確な理論計算法を確立することに成功した。本研究の成果により，中性子星等の構造についてより定量的な詳しい議論が可能となり，天文学以外のシンクロトロン放射に関する理論計算の改良にも貢献するであろう。