素粒子論に基づく超新星のカイラル輻射流体力学の構築

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重力崩壊型の超新星爆発のメカニズムに重要な役割を果たすと考えられているのが、星の重力エネルギーの大部分を持ち運ぶニュートリノである。しかしながら、従来のニュートリノの輸送理論の数値シミュレーションでは超新星爆発を理論的に再現するのは困難であり、その爆発メカニズムは未だによくわかっていない。本研究課題でのこれまでの研究において、我々は素粒子の標準理論に基づいて、ニュートリノの最も基本的な性質であるカイラリティを考慮した「ニュートリノのカイラル輻射輸送理論」を系統的に構築した。また、この理論をニュートリノが平衡に十分近い領域で解くことで、磁場に比例するニュートリノのエネルギー流や電流を導出し、超新星の局所的な磁気流体力学の数値シミュレーションを行ってきた。2022年度の研究では、カイラル輻射輸送理論において、非平衡状態にある左巻きニュートリノから物質へのバックリアクションを系統的に解析する新しい理論的手法を開発した。これによって、非平衡状態のニュートリノ放射によって誘起される、磁場に比例する電流やエネルギー流の一般的な公式を導出することに成功した。また、ニュートリノには左巻きのカイラリティしかないため、超新星のニュートリノ物質から偏光した重力波（カイラル重力波）が放出されると期待できる。このようなメカニズムは、超新星だけでなく、熱平衡状態のニュートリノで満たされたビッグバン直後の初期宇宙でも生じると考え、初期宇宙のニュートリノ物質からのカイラル重力波の偏光度とスペクトルを理論的に導出した。