| 研究課題/領域番号 |
20K03973
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| 研究機関 | 九州大学 |
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研究代表者 |
中里 健一郎 九州大学, 基幹教育院, 助教 (80609347)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | 超新星ニュートリノ / 原始中性子星冷却 / 核物質状態方程式 / 重力崩壊型超新星爆発 / ブラックホール / 原始中性子星 |
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| 研究実績の概要 |
本年度は、核物質状態方程式が重力崩壊型超新星爆発に伴うニュートリノ放出に与える影響について、特に原始中性子星の冷却段階（late phase）に注目して、主に数値シミュレーションに基づいて研究を進めた。この段階では、核密度を超える領域の状態方程式がニュートリノ放出と冷却の時間スケールを決める一方、核密度以下の領域の状態方程式が原始中性子星表面付近の温度構造を通じてニュートリノの平均エネルギーや最終盤期（volume cooling phase）における放射に影響を与える。そこで、スーパーカミオカンデを念頭に、実際に銀河系内で超新星爆発が起こった場合に期待されるニュートリノ event rate の時間変化の評価を行なった。その際、核密度を超える領域と核密度以下の領域での影響の違いを切り分けるため、敢えて両領域で異なるモデルを仮定したハイブリッド型の状態方程式を用いたシミュレーションの結果も解析に含めた。結果として、最後の１イベントからさかのぼって累積イベント数の時間発展をプロットする（時間逆向き解析）ことで、核密度以下の状態方程式による違いが系統的に整理できることが分かった。さらに、late phase のようなイベント数の少ない状況でニュートリノの平均エネルギーの時間変化を適切に評価する手法を見出すことにも成功した。以上の成果については、すでに査読付き欧文論文誌において論文を出版したほか、シミュレーションによって得られた数値データは、他の研究者にも広く利用できるように研究データリポジトリである Zenodo において公開している。
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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
本年度までに early phase, late phase 各々の結果について計２編の論文を査読付き欧文論文誌にて出版済みであり、共同研究を通じて他の関連するテーマについての成果も挙がりつつあることから、おおむね順調に進展していると判断した。
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| 今後の研究の推進方策 |
これまでの early phase, late phase 双方の結果を統合して、１つの重力崩壊イベントから放出されるニュートリノ総量のスペクトルを求め、それを超新星背景ニュートリノの計算に応用する。さらに、次世代のニュートリノ検出器を念頭に、超新星背景ニュートリノ探索の感度を評価し、核物質状態方程式だけでなく重力崩壊の結果（形成されるのが中性子星かブラックホールかや、中性子星の場合その質量）によってどのような違いが見いだされるかを調べる。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
昨年度に引き続き新型コロナウイルス感染症による影響のため、学会・研究会への参加や共同研究打ち合わせのための出張が激減し、本研究課題開始当初の見込みよりも旅費を使う機会が大幅に少なかったため、次年度使用額が生じた。次年度も国際会議のための海外出張や大きな学会の対面での開催は難しいかもしれないが、対面での小規模な研究会や共同研究打ち合わせの機会は徐々に増えてくるものと期待し、そのための旅費として有効に活用したいと考えている。
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