Elucidating neutrino oscillations and mass hierarchy in supernova nucleosynthesis

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本研究の目的は、１．ニュートリノ起源核種とｒプロセス元素の太陽系組成を再現できる超新星元素合成モデルを構築すること、２．元素組成比の理論予測と高精度の隕石組成分析との詳細な比較から、太陽系形成論と整合性を持つ銀河化学進化モデルを構築すること、３．原子炉および長基線ニュートリノ振動実験では得られない物質振動効果に関する新たな知見を得ることの三つである。三年目にあたる2022年度は、昨年度に引き続いて第ニの目的に焦点をあてて研究を進めた。昨年度の研究で、超新星元素合成計算と隕石分析結果との詳細な比較から、核図表上で質量数が90から100を持ち、原子核の安定線から陽子過剰側に位置してアイソトープ比が異常に大きいp核元素と呼ばれる一群の元素の起源が、超新星爆発ニュートリノ駆動風で起きるνpプロセスであることを突き止めた。太陽系に存在する重元素は、γ過程（p過程）、s過程、r過程、ν過程と呼ばれる複数の元素合成過程に起源を持つ原子核からできていると解釈される。今年度は、p元素に関する昨年度の研究成果を銀河化学進化に応用し、他の複数の元素合成過程で作られる元素群とともに重元素の宇宙・銀河進化を研究した。大質量星の進化の終焉でコラプサーと呼ばれブラックホールを残す爆発天体、およびMHDジェットと呼ばれ中性子星を残す磁気回転駆動型の超新星爆発天体で、鉄より重い元素群の約半数を占めるｒ過程元素が作られるとの結論を得た。中性子星連星系合体は宇宙進化上ごく最近になって寄与することを明らかにし、太陽系組成の約10％程度の寄与であるとの制限を導き出した。これらの研究成果を複数の論文として国際ジャーナル誌に発表した。さらに、これらの爆発的元素合成の研究を、実験的にまだ十分解明されていない不安定原子核反応の影響を理論・実験両面からと解明する研究を始めた。