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2015 年度 実績報告書

超新星元素合成とニュートリノ振動

公募研究

研究領域ニュートリノフロンティアの融合と進化
研究課題/領域番号 26105517
研究機関国立天文台

研究代表者

梶野 敏貴  国立天文台, 理論研究部, 准教授 (20169444)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2016-03-31
キーワードニュートリノ振動 / 超新星 / 元素合成 / MSW効果 / ニュートリノ集団振動
研究実績の概要

本研究計画の4つの目的、(1)ニュートリノ元素合成を研究するための超新星モデルの構築、(2)最新の原子核構造・反応データ、ニュートリノ・原子核反応率を取り入れたネットワークの開発、(3)元素の理論予測と太陽系組成との比較によるMSWニュートリノ振動の解明、(4)ν-ν散乱が引き起こすフレーバー集団振動の解明に対し、以下の成果があがった。
(1)ニュートリノ加熱型超新星、磁気回転流体ジェット型超新星、コラプサー、中性子星連星系の合体の1D/2D有効モデルを構築した。(2)最新の原子核質量・β崩壊寿命・核分裂分布、ニュートリノ・原子核反応率の理論を組み込んだネットワークコードを開発し、中性子星連星系の合体で核分裂が重要であることを明らかにした。(3)MSW効果に敏感な元素群として、酸素・ネオン・マグネシウム層で生成されるLa138、Ta181、Nb92、Tc98等、炭素層とヘリウム層で生成されるF19、B11、Li7等のアイソトープが明らかにされた。(4)ニュートリノ量子多体系を解く方法として、スピン多体系の厳密解を求めるベーテ仮説の手法を発展させた モデルを提案した。具体的には平均場近似とsingle angle近似の数値計算法を開発するに留まった。ニュートリノ集団振動がr過程に及ぼす効果の本格的な解明は、今後の持ち越された。
また、ニュートリノ加熱型超新星、磁気回転流体ジェット型超新星、コラプサー、中性子星連星系の合体で生成されるr過程元素を、銀河の化学的・動力学的進化の研究に応用した。初期宇宙で超新星r過程によって重元素が作られ始め、遅れて中性子星連星系の合体が寄与して、現在の太陽系r過程元素組成ができあがったとする理論モデルを提唱した。r過程元素量の極大前後の過少生成問題が解決され、宇宙初期世代星と太陽系の元素組成間のユニバーサリティーを説明できることが明らかになった。

現在までの達成度 (段落)

27年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

27年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (23件)

すべて 2016 2015 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (10件) (うち国際共著 9件、 査読あり 10件、 オープンアクセス 10件、 謝辞記載あり 10件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 9件、 招待講演 7件) 学会・シンポジウム開催 (1件)

  • [国際共同研究] ノートルダム大学/ウィスコンシン大学/ウェスターンミシガン大学(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      ノートルダム大学/ウィスコンシン大学/ウェスターンミシガン大学
  • [国際共同研究] 崇実大学(韓国)

    • 国名
      韓国
    • 外国機関名
      崇実大学
  • [国際共同研究] ミマールサイナン工芸大学(トルコ)

    • 国名
      トルコ
    • 外国機関名
      ミマールサイナン工芸大学
  • [雑誌論文] Relative contributions of the weak, main and fission-recycling r-process2016

    • 著者名/発表者名
      S. Shibagaki, T. Kajino, G. J. Mathews, S. Chiba, S. Nishimura, and G. Lorusso
    • 雑誌名

      Astrophys. J.

      巻: 816 ページ: 79 (9pp)

    • DOI

      10.3847/0004-637X/816/2/79

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Low-lying resonances and relativistic screening in Big Bang Nucleosynthesis2016

    • 著者名/発表者名
      M. A. Famiano, A. B. Balantekin, and T. Kajino
    • 雑誌名

      Phys. Rev.

      巻: C93 ページ: 045804 (8pp)

    • DOI

      10.1103/PhysRevC.93.045804

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Constraints on Pre-Inflation Cosmology and Dark Flow2015

    • 著者名/発表者名
      G. J. Mathews, N. Q. Lan, and T. Kajino
    • 雑誌名

      Pub. Korean Astron. Soc.

      巻: 30 ページ: 309-313

    • DOI

      10.5303/PKAS.2015.30.2.309

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] In-medium effect on the muon-neutrino and anti-muon-neutrino quasi-elastic scattering from 12C nucleons2015

    • 著者名/発表者名
      M. K. Cheoun, K. S. Kim, H. Kim, W. Y. So, T. Maruyama, and T. Kajino
    • 雑誌名

      J. Phys.

      巻: G42 ページ: 045102 (12pp)

    • DOI

      10.1088/0954-3899/42/4/045102

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] R-process nucleosynthesis in the MHD + neutrino heated collapsar jet2015

    • 著者名/発表者名
      Ko Nakamura, Toshitaka Kajino, Grant J. Mathews, Susumu Sato and Seiji Harikae
    • 雑誌名

      Astron. & Astrophys

      巻: 582 ページ: A34 (9pp)

    • DOI

      10.1051/0004-6361/201526110

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Quantum Field Theoretic Treatment of Pion Production via Proton Synchrotron Radiation in Strong Magnetic Fields: Effects of Landau Levels2015

    • 著者名/発表者名
      T. Maruyama, M.-K. Cheoun, T. Kajino, Y. Kwon, G. J. Mathews, and C.-Y. Ryu
    • 雑誌名

      Phys. Rev.

      巻: D91 ページ: 123007 (10pp)

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.91.123007

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Enrichment of R-process Elements in Dwarf Spheroidal Galaxies in Chemo- dynamical Evolution Model2015

    • 著者名/発表者名
      Y. Hirai, Y. Ishimaru, T. R. Saitoh, M. S. Fujii, J. Hidaka, and T. Kajino
    • 雑誌名

      Astrophys. J.

      巻: 814 ページ: 41 (15pp)

    • DOI

      10.1088/0004-637X/814/1/41

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Constraints on Pre-inflation Fluctuations in a Nearly Flat Open ΛCDM Cosmology2015

    • 著者名/発表者名
      G. J. Mathews, I. S. Suh, N. Q. Lan, and T. Kajino
    • 雑誌名

      Phys. Rev.

      巻: D92 ページ: 123514 (8pp)

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.92.123514

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Possible Evidence for Planck-scale Resonant Particle Production during Inflation from the CMB Power Spectrum2015

    • 著者名/発表者名
      G. J. Mathews, Mayukh Gangopadhyay, K. Ichiki, and T. Kajino
    • 雑誌名

      Phys. Rev.

      巻: D92 ページ: 123519 (8pp)

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.92.123519

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] β-Decay Half-Lives of 110 Neutron-Rich Nuclei across the N =82 Shell Gap: Implications for the Mechanism and Universality of the Astrophysical r Process2015

    • 著者名/発表者名
      G. Lorusso et al. with T. Kajino
    • 雑誌名

      Phys. Rev. Lett.

      巻: 114 ページ: 192501 (7pp)

    • DOI

      10.1103/PhysRevLett.114.192501

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Neutrino Astrophysics in Supernovae2016

    • 著者名/発表者名
      T. Kajino
    • 学会等名
      KIAS/KNRC School on Neutrino Physics
    • 発表場所
      KIAS, Seoul, Korea
    • 年月日
      2016-02-15 – 2016-02-17
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Galactic Evolution of Supernova and Merger R-Process2015

    • 著者名/発表者名
      T. Kajino
    • 学会等名
      Symposium on Quarks to Universe in Computational Science
    • 発表場所
      Nara Kasugano International Forum IRAKA, Nara, Nara, Japan
    • 年月日
      2015-11-04 – 2015-11-08
    • 国際学会
  • [学会発表] Origin of R-Process Elements in Galactic Evolution and Relic Supernova Neutrinos2015

    • 著者名/発表者名
      T. Kajino
    • 学会等名
      Korean Physical Society 2015 Fall Meeting
    • 発表場所
      Gyeonju, Korea
    • 年月日
      2015-10-21 – 2015-10-23
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Neutrino Physics in Astrophysics2015

    • 著者名/発表者名
      T. Kajino
    • 学会等名
      The 8th European Summer School on Experimental Nuclear Astrophysics
    • 発表場所
      St. Tecla, Catania, Italy
    • 年月日
      2015-09-13 – 2015-09-20
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Galactic Evolution of the R-Process Elements and the Universality2015

    • 著者名/発表者名
      T. Kajino
    • 学会等名
      International Numazu Workshop on Challenges of Modeling Supernovae with Nuclear Data
    • 発表場所
      Mishima Chamber of Commerce and Industry, Mishima, Shizuoka, Japan
    • 年月日
      2015-09-01 – 2015-09-04
    • 国際学会
  • [学会発表] Solving Coalescence Time Scale Problem of GRB R-Process in Galactic Chemo-Dynamics2015

    • 著者名/発表者名
      T. Kajino
    • 学会等名
      Gamma-Ray Burst Workshop
    • 発表場所
      RIKEN, Wako, Saitama, Japan
    • 年月日
      2015-08-31 – 2015-09-02
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Explosive nucleosynthesis: A Probe of Cosmic and Supernova Neutrinos2015

    • 著者名/発表者名
      T. Kajino
    • 学会等名
      The 13th International Symposium on Origin of Matter and Evolution of Galaxies
    • 発表場所
      Beijing, China
    • 年月日
      2015-06-23 – 2015-06-27
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Quest for Nuclear Physics and the Origin of R-Process2015

    • 著者名/発表者名
      T. Kajino
    • 学会等名
      The 3rd International Conference on Nuclear Structure and Dynamics
    • 発表場所
      Portoroz, Slovenia
    • 年月日
      2015-06-15 – 2015-06-19
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Supernova Neutrinos and Nucleosynthesis2015

    • 著者名/発表者名
      T. Kajino
    • 学会等名
      The 5th International Symposium on Neutrinos and Dark Matter
    • 発表場所
      Jyuaskyla, Finland
    • 年月日
      2015-06-01 – 2015-06-05
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会・シンポジウム開催] The 13th International Symposium on Origin of Matter and Evolution of Galaxies2015

    • 発表場所
      Beijing, China
    • 年月日
      2015-06-23 – 2015-06-27

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公開日: 2017-01-06   更新日: 2022-02-22  

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