Theoretical study on supernova neutrinos

超新星中微子的理论研究

• 批准号: 20K14457
• 负责人: 加藤 ちなみ
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Tokyo University of Science (2021-2022)Tohoku University (2020)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K14457/
• 关键词: 超新星爆発; 大質量星; ニュートリノ; ニュートリノ振動; 超新星ニュートリノ; 前兆ニュートリノ; ニュートリノ集団振動

太陽の８倍以上の初期質量をもつ大質量星の進化については未だに多くの謎が残されている。そこで、本研究では大質量星がたどる３つの進化段階である①準静的進化段階および重力崩壊段階、②超新星爆発段階、そして③原始中性子星冷却段階の各段階において足りない物理を補いつつ、これら全ての進化段階から放出されるニュートリノについて矛盾なく包括的に扱うことを目的としている。今年度は、昨年度に引き続いて②・③段階において重要になると予想されている「ニュートリノ集団振動」に関する基礎研究を行った。集団振動はニュートリノ同士の相互作用によって引き起こされるニュートリノ振動の一種で、非常に高い空間及び角度解像度が問題となって、現在の②・③段階におけるニュートリノの理論予想には取り入れられていないだけでなく、その現象自体のふるまいについても未解明である。具体的に、申請者は高密度下においてニュートリノと物質の反応が高頻度で起こる状況下での集団振動の非線形挙動に関する調査を行った。集団振動のみの場合、ニュートリノのある一定数が電子型と重レプトン型の間で永久的に振動するが、物質との反応を考慮に入れると、その振動が徐々に抑制されてある漸近状態に落ち着いていくことが分かった。これは、超新星爆発や原始中性子星の内部における熱力学状態を大きく変更する可能性があることを示唆する重要な結果である。また、③段階におけるより詳細なニュートリノ放出を計算するために、鈴木氏及び中里氏が開発した１次元球対称の準静的な一般相対論的輻射流体計算コードをベースとして、考慮されている物理のアップデートを開始した。具体的には、現在ニュートリノ輸送計算の数値解法に用いている近似法であるMGFLD法からより高次の角度モーメントを扱うことができるモーメント法へのアップデートを行っている最中である。本プロジェクトは今年度も引き続き行っていく。

关于大质量恒星的演变仍然存在许多谜团，这些恒星的最初质量是太阳的八倍以上。 Therefore, this study aims to provide consistent and comprehensive treatment of neutrinos emitted from all of these evolutionary stages, while compensating for the lack of physics in each stage: 1) the quasi-static evolutionary stage and the gravitational collapse stage, 2) the supernova explosion stage, and 3) the cooling stage of primitive neutron stars, while also providing a comprehensive and consistent approach to neutrinos released from all of these evolutionary stages.今年，在去年之后，我们就中微子集体振荡进行了基础研究，预计在阶段和③阶段将变得很重要。集体振荡是由中微子之间的相互作用引起的一种中微子振荡，而极高的空间和角度分辨率是一个问题，不仅没有将它们纳入当前阶段的中微子的理论预测中，而且在当前阶段②和③中，而且现象本身的行为仍然不清楚。具体而言，申请人研究了在高密度下经常发生中微子体材料反应的条件下，集体振荡的非线性行为。在仅集体振荡的情况下，一定数量的中微子在电子和沉重的Lepton型之间永久振荡，但是当考虑到材料的反应时，发现振动逐渐被抑制并沉降到渐近状态。这是一个重要的结果，表明它可以显着改变超新星爆炸和原始中子星内的热力学状态。此外，为了计算步骤3中更详细的中微子排放，我们已经开始根据Suzuki和Nakazato开发的一维球形对称静态的一般对称的准辐射液体计算代码来更新所考虑的物理学。具体而言，我们目前正在更新MGFLD方法，MGFLD方法是一种用于中微子传输计算的数值解决方案中使用的近似方法，以一种可以处理高阶角矩的力矩方法。该项目也将在今年继续进行。

项目成果

物質衝突がニュートリノ集団振動に与える影響の調査

研究物质碰撞对中微子集体振荡的影响

• 发表时间: 2022
• 作者: Takahisa Igata;Kazunori Kohri;Kota Ogasawara;加藤ちなみ，長倉洋樹，森長大貴
• 通讯作者: 加藤ちなみ，長倉洋樹，森長大貴

物質によるニュートリノの吸収・放出反応が高速ニュートリノフレーバー変換に与える影響の調査

材料吸收和释放中微子反应对中微子快速味转换的影响研究

• 发表时间: 2023
• 作者: 加藤ちなみ;長倉洋樹;財前真理
• 通讯作者: 財前真理

ニュートリノ集団振動および散乱を含むニュートリノ輸送計算コードの開発

开发中微子输运计算代码，包括中微子集体振荡和散射

• 发表时间: 2021
• 作者: Sam Benincasa;Alex Pettitt;加藤ちなみ，長倉洋樹，森長大貴
• 通讯作者: 加藤ちなみ，長倉洋樹，森長大貴

前兆ニュートリノの恒星進化モデル依存性

前体中微子对恒星演化模型的依赖性

• 发表时间: 2020
• 作者: Liugang Hu;Takayoshi Tsutsumi;Thi-Thuy-Nga Nguyen;Shih-Nan Hsiao;Hiroki Kondo;Kenji Ishikawa;Makoto Sekine;and Masaru Hori;Seyed Morteza Hosseini;Shi Pi;小笠原康太，伊形尚久;加藤ちなみ，平井遼介，長倉洋樹
• 通讯作者: 加藤ちなみ，平井遼介，長倉洋樹

反応率のエネルギー依存性がニュートリノ集団振動の非線形進化に与える影響の調査

反应速率能量依赖性对中微子集体振荡非线性演化影响的研究

• 发表时间: 2022
• 作者: 加藤ちなみ;長倉洋樹
• 通讯作者: 長倉洋樹