大局的に描く中性子星形成過程の高密度核物質とニュートリノ放出の様相

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本年度は、前年度までの研究で得られた結果に基づき、超新星背景ニュートリノのスペクトルや検出感度の予測を行なった。超新星背景ニュートリノとは過去に起こった重力崩壊型超新星爆発が放出したニュートリノによる宇宙からの背景放射である。個々の超新星が放出するニュートリノのスペクトルについては、前年度までの研究で得られた early phase, late phase 各々の結果を統合して評価し、核物質状態方程式による違いについても調べた。さらに超新星爆発を起こす場合だけでなくブラックホールが形成される場合も含めて、超新星背景ニュートリノの理論モデルを構築した。また検出感度の予測は次世代の水チェレンコフ検出器であるSK-Gdとハイパーカミオカンデを想定して行なった。結果として、検出感度は核物質状態方程式だけでなく、超新星爆発で形成される中性子星の質量分布やブラックホールが形成される割合によっても変わり、特にブラックホール形成の割合については検出感度の依存性が状態方程式によって異なることが分かった。また、ハイパーカミオカンデにおいて10年間観測を続けた場合、今回の研究で検討したほとんどの場合で3σ以上の感度で検出が可能であることが分かった。以上の成果については、すでに査読付き欧文論文誌において論文を出版ずみである。その他に、超新星から放出されるニュートリノの数値計算に関して、late phase で原始中性子星の表面付近で出現する原子核のモデルについての検討も行なった。具体的には、これまで採用していた単一核種を仮定した局所密度近似のモデルに加え、核統計平衡を仮定したモデルを用いてニュートリノ光度曲線を評価した。その結果、後者のモデルでは核物質状態方程式による違いがあまり見られないことが分かった。この成果についても、すでに査読付き欧文論文誌において論文を出版ずみである。