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2009 年度 実績報告書

有限温度変分法による核物質状態方程式の構築と超新星爆発計算への適用

研究課題

研究課題/領域番号 21540280
研究機関早稲田大学

研究代表者

鷹野 正利  早稲田大学, 理工学術院, 教授 (00257198)

キーワード一様核物質 / 状態方程式 / 変分法 / 中性子星 / 超新星爆発
研究概要

超新星爆発シミュレーションへの適用を目指した変分法による核物質状態方程式(EOS)構築に向け、以下の研究を行なった。
まず有限温度一様非対称核物質の自由エネルギーを変分法により求めた。ここで用いる変分法は、有限温度の一様な中性子物質および対称核物質に対して用いられたSchmidt-Pandharipandeの方法の拡張であり、任意の陽子混在度xに対する、陽子と中性子の平均占有確率(実際にはその関数形に含まれる単一粒子エネルギースペクトルを特徴付ける有効質量)について、自由エネルギーを最小化する方法である。
これまでのテスト計算で得られたように、自由エネルギーの陽子混在度x依存性が、xの2次関数的振舞いからずれる傾向が、今回の系統的計算で確認された。その原因はエントロピーのx依存性にあると考えられる。さらに内部エネルギーやエントロピーも系統的に計算し、本変分法の解が自己無矛盾であることが確認された。
また自由エネルギーより圧力を求め、臨界温度Tcのx依存性を調べたところ、対称核物質の場合にTc=18MeVであったが、xの減少とともにTcも減少し、およそx=0.08でTc=0MeVとなることが分かった。ただし最終的なTcの決定には、後述のような非一様核物質に対するThomas-Fermi(TF)計算が必要となる。
非一様核物質に対しては、これまでの研究成果である中性子星クラスト(絶対零度β安定な非一様物質)における原子核のTF計算を拡張し、任意のxに対するエネルギー計算により、一様相と非一様相の境界を定めるテスト計算を行なった。その結果、本研究によるEOSの場合、ShenらのEOSに比べてわずかに高密度側で非一様相から一様相へ転移することがわかった。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2010 2009

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (5件)

  • [雑誌論文] Nonuniform Matter in Neutron Star Crusts Studid by the Variational Method with Thomas-Fermi Calculations2009

    • 著者名/発表者名
      H.Kanzawa, M.Takano, K.Sumiyoshi, K.Oyamatsu
    • 雑誌名

      Progress of Theoretical Physics 122

      ページ: 673-691

    • 査読あり
  • [学会発表] クラスター変分法による有限温度非対称核物質状態方程式の解析2010

    • 著者名/発表者名
      富樫甫, 神沢弘明, 鷹野正利
    • 学会等名
      日本物理学会第65回年次大会
    • 発表場所
      岡山大学津島キャンパス
    • 年月日
      2010-03-21
  • [学会発表] Variational Calculation for the Equation of State of Hot Asymmetric Nuclear Matter2010

    • 著者名/発表者名
      富樫甫, 神沢弘明, 鷹野正利
    • 学会等名
      The 10th International Symposium on Origin of Matter and Evolution of Galaxies(OMEG10)
    • 発表場所
      RCNP, Osaka University
    • 年月日
      2010-03-08
  • [学会発表] Variational Approach to Nuclear Matter2010

    • 著者名/発表者名
      鷹野正利
    • 学会等名
      New Frontiers in QCD 2010 ; Exotic Hadron Systems and Dense Matter
    • 発表場所
      YITP, Kyoto University, Kyoto
    • 年月日
      2010-01-26
  • [学会発表] Equation of State for Asymmetric Nuclear Matter at Finite Temperature with the Variational Method2009

    • 著者名/発表者名
      H.Togashi, H.Kanzawa, M.Takano, K.Oyamatsu, K.Sumiyoshi
    • 学会等名
      Thied Joint Meeting of the Nuclear Physics Divisions of the American Physical Society and the Physical Society of Japan
    • 発表場所
      Waikoloa, Hawaii, USA
    • 年月日
      2009-10-16
  • [学会発表] Equation of State for Non-uniform Nuclear Matter by the Variational Method with Thomas-Fermi Calculations2009

    • 著者名/発表者名
      H.Kanzawa, M.Takano, K.Oyamatsu, K.Sumiyoshi
    • 学会等名
      Thied Joint Meeting of the Nuclear Physics Divisions of the American Physical Society and the Physical Society of Japan
    • 発表場所
      Waikoloa, Hawaii, USA
    • 年月日
      2009-10-16

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公開日: 2011-06-16   更新日: 2016-04-21  

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