2016 Fiscal Year Annual Research Report
中性子星において回転する超流動体の研究
Publicly Offered Research
| Project Area | Nuclear matter in neutron stars investigated by experiments and astronomical observations |
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| Project/Area Number |
15H00841
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| Research Institution | Keio University |
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Principal Investigator |
新田 宗土 慶應義塾大学, 商学部(日吉), 教授 (60433736)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 中性子星 / 超流動 / 中性子超流動 / 3P2超流動 / 渦 / マグネター / トポロジカル超流動 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
中性子星の内部には中性子がペアを組んでギャップを持ち、超流動状態になっていると考えられている。このことは理論的にも、いくつかの観測からも確立している。密度の低い領域ではスピン・シングレットのペアを組んでいるが、密度が核密度程度になると、3P2というスピン・トリプレットで軌道角運動量が１、全角運動量が２のペアを組んでいることが理論的に予言されている。本研究課題の主要テーマは3P2超流動のトポロジカルな性質を解明することであった。3P2超流動は実空間及び運動量空間の両方において豊富なトポロジカルな性質を持っていることがわかった。
中性子星は高速回転をしているので、回転軸にそって1019本程度の渦が生成され格子を組んでいる。3P2超流動をギンツブルグ・ランダウ理論及びボゴリューボフ・ドジャン方程式の枠組みで基底状態を調べると、弱極限ではネマティック相になっていることがわかった。また、磁場が小さいときは、1軸ネマティック相、磁場の強い場合はD2対称性を持った2軸ネマティック相、さらにマグネター程度に強いとD4対称性を持った2軸ネマティック相となっていることがわかった。また、最後の場合は、整数渦は半整数渦２つに分裂して、この半整数渦は交換操作が非可換な、非可換量子渦であることがわかった。また、これらの渦の渦芯が磁化していることがわかった。
次に運動量空間のトポロジーを調べると、あるクラスのトポロジカル超伝導になっていることがわかった。これにより3P2超流動の表面にトポロジーで守られたギャップレスなマヨラナ・フェルミオンが存在していることがわかった。また、表面に垂直方向に磁場をかけると、ギャップがあくことがわかった。このため3P2超流動が球面であれば、極付近でギャップがあき、赤道付近ではギャップレスに保たれているため、異方的に磁化していることがわかった。
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| Research Progress Status |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(7 results)
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[Presentation] Neutron 3P2 Superfluids in Neutron Stars2016
Author(s)
Muneto Nitta
Organizer
International Symposium on Neutron Star Matter (NSMAT2016)－Recent Progress in Observations, Experiments and Theories－
Place of Presentation
Graduate School of Science, Tohoku University, Sendai, Japan
Year and Date
2016-11-21 – 2016-11-24
Int'l Joint Research / Invited
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