| 研究課題/領域番号 |
19K03852
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| 研究機関 | 慶應義塾大学 |
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研究代表者 |
山本 直希 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 准教授 (80735358)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | 超新星爆発 / ニュートリノ / 輻射輸送理論 / カイラリティ |
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| 研究実績の概要 |
重力崩壊型の超新星爆発のメカニズムに重要な役割を果たすと考えられているのが、星の重力エネルギーの大部分を持ち運ぶニュートリノである。しかしながら、従来のニュートリノの輸送理論の数値シミュレーションでは超新星爆発を理論的に再現するのは困難であり、その爆発メカニズムは未だによくわかっていない。2019年度の研究において、我々は素粒子の標準理論から出発し、ニュートリノの最も基本的な性質であるカイラリティを考慮した「ニュートリノのカイラル輻射輸送理論」を系統的に構築した。2020年度の研究では、このカイラル輻射輸送理論をニュートリノが平衡に近い状況で解析的に解き、磁場に比例するニュートリノのエネルギー流が生じることを示した。
2021年度の研究では、この解析解に基づいて、非平衡ニュートリノによって核子や電子から構成される通常の物質にも磁場に比例する電流が生じ、その結果、強く安定な磁場が生成されることを示した。これは、マグネターのような宇宙最強磁場をもつ天体の新しい磁場生成メカニズムの可能性を与えている。さらに、この効果を取り入れた電磁流体力学の数値シミュレーションを実行し、この効果が十分強い場合には、超新星での電磁乱流が従来考えられていたエネルギーの順カスケードとは異なり、逆カスケードになることを実証した。本研究結果は、ニュートリノのカイラリティの効果が、超新星の流体力学的な時間発展を定性的に修正しうることを意味している。
さらに、円偏光した光子に対するカイラル輸送理論を曲がった時空に拡張し、重力場中で右回り・左回り円偏光の光子の軌道が分離する量子スピンホール効果を導出した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
当初の研究計画にはなかった、非平衡ニュートリノの効果を取り入れたカイラル磁気流体力学の局所的な数値解析、曲がった時空での光子のカイラル輸送理論の構築に関して、それぞれ研究成果を出すことができた。一方、当初の研究計画であった熱平衡状態のニュートリノ物質から放出される左右の偏光の非対称性をもつ重力波（カイラル重力波）については、技術的な問題が浮上したため2021年度中の論文発表には至らなかった。ただし、この問題も現在では解決しつつあり、次年度（2022年度）こそ論文として発表できると期待している。
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| 今後の研究の推進方策 |
2021年度の超新星の局所的なカイラル磁気流体力学の数値計算の結果を踏まえて、今後は超新星の大域的な時間発展を調べ、超新星爆発の可能性、および爆発エネルギーについて定量的に解析する。また、当初の研究計画であった熱平衡状態のニュートリノ物質から放出されるカイラル重力波に関する研究を完成させる。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
新型コロナウイルスの影響で、当初予定していた国際会議への参加や研究者の招聘等が行えなかったため、次年度使用額が生じた。可能であれば、2022年度に国際会議への参加や研究者の招聘を行いたいと考えている。
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