高密度核物質におけるハドロン物質相と中性子星

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12640289
• Research Institution: Chiba Institute of Technology
• Principal Investigator: 武藤 巧 千葉工業大学, 情報科学部, 助教授 (60212247)
• Keywords: 高密度核物質 / 中性子星 / K中間子凝縮 / ハイペロン / 粒子-空孔励起 / P波相互作用 / 状態方程式 / 分散関係

Research Abstract

中性子星内部の高密度ハドロン物質相として,ストレンジネス量子数を持つフェルミ粒子(ハイペロン)が混在したハイペロン物質中でのK中間子凝縮の発現機構を明らかにし,K中間子-バリオン間のp波相互作用に起因する新しい凝縮が起こることを指摘してきた。
今年度は,(1)このp波K凝縮の発現機構を更に詳細に検討するため,バリオンの粒子・空孔励起の連続状態からの寄与を考慮に入れ,スペクトル密度関数の振る舞いを調べることによって,K中間子の分散関係がどの様に変化するかを議論した。その結果,p波K凝縮の臨界密度以下では,粒子-空孔励起の連続状態を無視したときに存在した,K^+,及びK^-の量子数をもつ集団励起モードが連続状態の中では消失するが,臨界密度付近では不安定モードとして出現し,連続状態は臨界密度には影響をもたらさないことを示した。
(2)また,同じ理論的枠組に基づいて,臨界密度を越えた密度領域でK凝縮相の状態方程式を得,系の特徴を明らかにした。結果は,ハイペロン物質相から最初にp波K凝縮が発現した後,密度が大きくなるにつれてp波K-バリオン相互作用に比べてs波K-バリオン相互作用の引力効果が主要になり,やがてs波単独のK^-凝縮相に移行する。課題としては,凝縮による状態方程式の著しい軟化を抑制する効果として,(i)特に高密度で主要な引力をもたらすs波K-バリオン相互作用に対する相対論的効果を取り入れること,(ii)ハイペロン-核子間の多体力による斥力効果を高密度で効かせることの可能性についての検討が挙げられる。
以上の結果は日本物理学会での講演,国内での研究会,国際会議で公表した。今後,以上の結果について,更に系統的に詳細に検討した上で,論文にまとめるべく準備中である。
また,(3)K凝縮下のニュートリノ吸収過程,ニュートリノ散乱について,ニュートリノの平均自由行程を得,K凝縮中性子星の進化への影響を検討し,論文にまとめた。Physical Review誌に掲載の予定である。

Research Products

• [Publications] T.Muto, M.Yasuhira, t.Tatsumi, N.Iwamoto: "Neutrino opacities in neutron stars with kaon condensates"Physical Review D. (発表予定). (2003)
• [Publications] 武藤巧: "ハイペロン物質中のK中間子凝縮と状態方程式"JAERI-Conf. 第5回「極限条件におけるハドロン科学」研究会報告集. (発表予定). (2003)
• [Publications] 武藤巧: "ハイペロン物質中のK中間子凝縮と状態方程式"素粒子論研究. 106No2. B1 (2002)