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

中子星形成过程中的高密度核材料和中微子发射

• 批准号: 20K03973
• 负责人: 中里 健一郎
• 金额: $ 1.25万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 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-20K03973/
• 关键词: 超新星ニュートリノ; 重力崩壊型超新星爆発; 原始中性子星冷却; ブラックホール; 核物質状態方程式; 超新星背景ニュートリノ; 原始中性子星

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。

This year's study compared with the previous year's results, the background of supernovae, and the detection of sensitivity. Supernova background emission from gravitational collapse type supernovae The early phase and late phase results of the previous year's study were evaluated in an integrated manner, and the equation of state of nuclear matter was adjusted. In the case of supernova explosion, the theory of supernova explosion is constructed. The detection sensitivity is predicted and the next generation of water sensors is determined. The results show that the sensitivity of detection is dependent on the equation of state of nuclear matter, and the mass distribution of neutral stars formed by supernova explosion is dependent on the equation of state of detection. In the past 10 years, the sensitivity of more than 3σ has been detected. The above results are published in the journal of Owen. The calculation of the number of atomic nuclei near the surface of the original neutral star in the late phase of the supernova emission is related to the calculation of the atomic nuclei near the surface of the original neutral star. The specific method is to evaluate the photometric curve of a single isotope by determining the density of a single isotope and by adding a statistical balance to the equation. The equation of state of nuclear matter is not the same as the equation of state. The results of this research are published in the journal of Owen.

项目成果

Developing an end-to-end simulation framework of supernova neutrino detection

开发超新星中微子探测的端到端模拟框架

• DOI: 10.1093/ptep/ptaa185
• 发表时间: 2021
• 期刊: Progress of Theoretical and Experimental Physics
• 影响因子: 3.5
• 作者: Masamitsu Mori;Yudai Suwa;Ken'ichiro Nakazato;Kohsuke Sumiyoshi;Masayuki Harada;Akira Harada;Yusuke Koshio;Roger A. Wendell
• 通讯作者: Roger A. Wendell

超新星爆発からのニュートリノと重力波の長時間計算

超新星爆炸中微子和引力波的长期计算

• 发表时间: 2023
• 作者: Aoki Katsuki;De Felice Antonio;Mukohyama Shinji;Noui Karim;Oliosi Michele;C. Pookkillath Masroor;森正光，諏訪雄大，中里健一郎，住吉光介，小汐由介，原田将之，中西史美，Roger Wendell，原田了
• 通讯作者: 森正光，諏訪雄大，中里健一郎，住吉光介，小汐由介，原田将之，中西史美，Roger Wendell，原田了

Dirac-Brueckner-Hartree-Fock計算に基づいた状態方程式テーブルによる超新星および原始中性子星の数値シミュレーション

基于 Dirac-Brueckner-Hartree-Fock 计算的状态方程表对超新星和中子星的数值模拟

• 发表时间: 2022
• 作者: 住吉光介;古澤峻;長倉洋樹;中里健一郎;鈴木英之
• 通讯作者: 鈴木英之

Analytic solutions for neutrino-light curves of core-collapse supernovae

• DOI: 10.1093/ptep/ptaa154
• 发表时间: 2020-08
• 期刊: Progress of Theoretical and Experimental Physics
• 影响因子: 3.5
• 作者: Y. Suwa;A. Harada;K. Nakazato;K. Sumiyoshi

超新星背景ニュートリノで探る大質量星の最期

利用超新星背景中微子探索大质量恒星的最后阶段

• 发表时间: 2022
• 作者: Hou S. Q.;Kajino T.;Trueman T. C. L.;Pignatari M.;Luo Y. D.;Bertulani C. A.;芦田洋輔，中里健一郎
• 通讯作者: 芦田洋輔，中里健一郎