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2019 年度 実施状況報告書

中性子星の物質進化に関する理論研究

研究課題

研究課題/領域番号 19K14723
研究機関東京理科大学

研究代表者

古澤 峻  東京理科大学, 理学部第一部物理学科, 助教 (40737251)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2023-03-31
キーワード宇宙物理(理論) / 原子核(理論)
研究実績の概要

本研究の目的は「中性子星を作る物質は何か?それがどう進化するか?」を解き明かすことである。中性子星を作る物質は、ハドロン・クォークと荷電レプトンのゼロ温度極限・β平衡状態であり、主たる成分は中性子であると考えられている。しかし、実際には、冷却や降着などに応じて、準安定な物質も混在する可能性がある。そこで本研究では、中性子物質の準核統計平衡・元素合成計算、クォーク相形成の波面解析を行い、中性子星の表面付近や中心部分における素過程、物質組成と天体構造の共進化、観測への影響を包括的に解き明かす。
本年度は、中性子星の誕生にあたる重力崩壊型超新星爆発に関する研究を中心に進め、学術論文3報(主著1報、共著2報)を発表した。主著論文としては、相対論的ブルックナーハートリーフォック理論に基づく多核種の状態方程式の計算を行った。既に計算済みである変分法に基づく状態方程式に比べて、対称核物質は柔らかく、中性子物質は硬い性質であり、超新星爆発シミュレーションにおいて重大な違いを生むことが予想される。それに関連して、国際学会発表4回(1回は招待講演)、国内学会2回(うち1回は招待講
演)を行った。共著論文においては、ニュートリノ振動が超新星爆発シミュレーションに与える影響の解析や、重力波観測と無矛盾であり変分法に基づくハドロン状態方程式とNJL模型に基づくクォーク状態方程式をクロスオーバー相転移で繋ぐ中性子星物質の状態方程式の計算などを行った。

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

当初の予定にあった高温物質の状態方程式の計算が順調に進み、既に一報の論文を発表している。その上で研究計画を拡張し、クォークを含む状態方程式に関する学術論文を発表している。

今後の研究の推進方策

研究計画の骨組みである準核統計平衡計算の完成を最優先に進める。最終的には、それら
中性子星冷却計算に適用し、中性子表面における元素組成を明らかにする。

次年度使用額が生じた理由

香港デモや新型コロナウイルスによる学会のキャンセルがあったため。

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2020 2019

すべて 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 2件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 4件、 招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Nuclei in central engine of core-collapse supernovae2020

    • 著者名/発表者名
      Furusawa Shun
    • 雑誌名

      Physica Scripta

      巻: 95 ページ: 074002~074002

    • DOI

      10.1088/1402-4896/ab8c15

  • [雑誌論文] Nuclear statistical equilibrium equation of state with a parametrized Dirac?Br?ckner Hartree?Fock calculation2020

    • 著者名/発表者名
      Furusawa Shun、Togashi Hajime、Sumiyoshi Kohsuke、Saito Koichi、Yamada Shoichi、Suzuki Hideyuki
    • 雑誌名

      Progress of Theoretical and Experimental Physics

      巻: 2020 ページ: 013D05, 1~15

    • DOI

      10.1093/ptep/ptz135

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Fast collective neutrino oscillations inside the neutrino sphere in core-collapse supernovae2020

    • 著者名/発表者名
      Delfan Azari Milad、Yamada Shoichi、Morinaga Taiki、Nagakura Hiroki、Furusawa Shun、Harada Akira、Okawa Hirotada、Iwakami Wakana、Sumiyoshi Kohsuke
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 101 ページ: 02318, 01~12

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.101.023018

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] New Neutron Star Equation of State with Quark?Hadron Crossover2019

    • 著者名/発表者名
      Baym Gordon、Furusawa Shun、Hatsuda Tetsuo、Kojo Toru、Togashi Hajime
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 885 ページ: 42~42

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ab441e

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] 重力崩壊型超新星爆発における軽原子核の役割と凝縮可能性2020

    • 著者名/発表者名
      古澤峻
    • 学会等名
      日本物理学会
  • [学会発表] 重力崩壊型超新星爆発と原子核2020

    • 著者名/発表者名
      古澤峻
    • 学会等名
      第3回若手放談会:エキゾチック核物理の将来
    • 招待講演
  • [学会発表] Nuclear equations of state for supernova simulations2020

    • 著者名/発表者名
      Shun Furusawa
    • 学会等名
      Gravitational wave physics and astronomy: Genesis, The third symposium
    • 国際学会
  • [学会発表] Nuclear equations of state for supernova simulations2019

    • 著者名/発表者名
      Shun Furusawa
    • 学会等名
      Multi-dimensional Modeling and Multi-Messenger observation from Core-Collapse Supernovae
    • 国際学会
  • [学会発表] Nuclei in Core-Collapse Supernovae matter in compact stars2019

    • 著者名/発表者名
      Shun Furusawa
    • 学会等名
      8th International Conference on New Frontiers in Physics
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Conversion of hadronic matter to quark matter in compact stars2019

    • 著者名/発表者名
      Shun Furusawa
    • 学会等名
      The 8th Huada QCD School
    • 国際学会

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公開日: 2021-01-27  

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