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2010 年度 実績報告書

多次元ニュートリノ輻射流体計算コードによる超新星爆発メカニズムの研究

研究課題

研究課題/領域番号 22540296
研究種目

基盤研究(C)

研究機関沼津工業高等専門学校

研究代表者

住吉 光介  沼津工業高等専門学校, 教養科, 教授 (30280720)

キーワードニュートリノ / 輻射輸送 / 超新星 / ボルツマン方程式 / 流体力学 / 核データ / 計算科学 / 数値シミュレーション
研究概要

大質量星(太陽質量の10倍以上)の進化の最期におこる重力崩壊は、中心コアのバウンスを経て華々しい超新星爆発を起こすと考えられている。爆発か否かを結論づける上での最大の課題はニュートリノ輻射輸送にある。超新星の中心コアではニュートリノが本質的な役割を果たしているが、これまでの研究では、ニュートリノ輻射輸送の計算が球対称あるいは近似のもとでのみ行われてきており、爆発メカニズムを明確に捉えることができなかった。この現状を打破して、ニュートリノ輻射輸送計算を空間3次元で実行可能にすることで、爆発ダイナミクスにおける多次元ニュートリノ輻射輸送の役割を明確にして、超新星爆発の謎にせまる。
初年度は基礎コード開発とテスト問題によるコード検証を行なった。多次元における輻射輸送方程式(ボルツマン方程式)の基本的な定式化をもとに、数値計算が可能な形に差分式を整備した。それに基づいて計算コードの開発を行った。2次元(軸対称)、3次元のもとでニュートリノ反応・状態方程式を組込んだニュートリノ輻射輸送計算の基本コードを完成させた。ニュートリノ光源からの伝搬、ガウス分布の拡散などの基礎テストを行い、コードを検証した。さらに、超新星コアの多次元モデルにおけるニュートリノ輻射輸送の振舞いのテスト計算を行なった。輻射輸送方程式の定式化において、衝突項の評価をローレンツ変換により計算する部分について定式化およびテスト計算を行なって、数値手法の問題点を吟味した。また、球対称ニュートリノ輻射輸送計算により、多次元計算へ拡張するための基礎データを蓄積すると共に、ニュートリノ地上観測により高温高密度物質を探るための数値シミュレーションを進めた。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2011 2010

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (4件)

  • [雑誌論文] A numerical challenge on the core-collapse supernovae : physics of neutrino and matter at extreme conditions2011

    • 著者名/発表者名
      K.Sumiyoshi
    • 雑誌名

      Journal of Physics, Conference Series

      巻: 302 ページ: 012060(7 pages)

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Impact of quarks and pions on dynamics and neutrino signal of black hole formation in non-rotating stellar core collapse2010

    • 著者名/発表者名
      K.Nakazato, K.Sumiyoshi, S.Yamada
    • 雑誌名

      Astrophysical Journal

      巻: 721 ページ: 1284-1294

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Neutrino bursts from failed supernovae as a promising target of neutrino astronomy2010

    • 著者名/発表者名
      K.Sumiyoshi, K.Nakazato, H.Suzuki, S.Yamada
    • 雑誌名

      Proceedings of Science (PoS, SISSA, Trieste)

      巻: PoS(NIC XI) ページ: 157(5 pages)

    • 査読あり
  • [学会発表] 3次元ニュートリノ輻射輸送計算コードの開発2011

    • 著者名/発表者名
      住吉光介
    • 学会等名
      研究会「次世代スーパーコンピューターによる爆発的天体現象の研究」
    • 発表場所
      琉球大学
    • 年月日
      2011-02-01
  • [学会発表] A numerical challenge on the core-collapse supernovae : physics of neutrino and matter at extreme conditions2011

    • 著者名/発表者名
      K.Sumiyoshi
    • 学会等名
      International Symposium "Nanoscience and Quantum Physics 2011" (nanoPHYS'11)
    • 発表場所
      Int'l House of Japan Roppongi, Tokyo, Japan
    • 年月日
      2011-01-27
  • [学会発表] Neutrinos and dense matter in core-collapse supernovae2010

    • 著者名/発表者名
      K.Sumiyoshi
    • 学会等名
      International Symposium "From Quarks to Supernovae
    • 発表場所
      Atagawa Heights, Izu, Shizuoka, Japan
    • 年月日
      2010-11-30
  • [学会発表] 超新星爆発と核物理・ニュートリノ:3次元ニュートリノ輻射輸送計算コードの開発2010

    • 著者名/発表者名
      住吉光介
    • 学会等名
      第2回「クォーク力学・原子核構造に基づく爆発的天体現象と元素合成」研究会
    • 発表場所
      東京大学
    • 年月日
      2010-05-31

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公開日: 2013-06-26  

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