現実的核力を用いた超新星物質状態方程式に基づくニュートリノ・核子散乱の研究

基于现实核力超新星物质状态方程的中微子和核子散射研究

• 批准号: 21K13924
• 负责人: 富樫 甫
• 金额: $ 2万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K13924/
• 关键词: 核物質; 状態方程式; ニュートリノ反応; スピン偏極; 超新星爆発; 中性子星; 変分法; ニュートリノ

重力崩壊型超新星爆発の数値シミュレーションでは、核物質の状態方程式と並んで、核物質内部におけるニュートリノ反応率が原子核物理に関連する重要なインプットデータのひとつとなる。本研究課題では、近年我々が構築した現実的核力に基づく超新星爆発計算用核物質状態方程式と自己無矛盾なニュートリノ・核子散乱の散乱断面積を求め、実際の超新星爆発シミュレーションへと適用することを目指す。さらに、従来の状態方程式テーブルと同様に、得られた散乱断面積を数値データのテーブルとしてweb上で公開することも予定している。2022年度の研究では、昨年度に定式化した任意のスピン偏極率における絶対零度一様核物質（絶対零度スピン偏極核物質）に対するクラスター変分法を利用して、様々な密度・陽子混在度・スピン偏極率における一様核物質のエネルギーを計算した。そして得られたエネルギーの数値データから、熱力学関係式によって絶対零度一様核物質のスピン磁化率を導出した。当該研究によって得られたスピン磁化率は、超新星爆発現象における典型的な密度・陽子混在度において妥当な振る舞いを示し、量子モンテカルロ計算などの他の量子多体計算で得られた結果とも定量的な一致を示すことが確認された。さらに2022年度は、絶対零度スピン偏極核物質に対するクラスター変分法を有限温度へと拡張し、任意の温度におけるスピン偏極核物質の自由エネルギーを計算することも可能になった。この拡張では、Schmidt-Pandharipandeの手法を踏襲し、スピン上向きと下向きの陽子及び中性子それぞれに対応する４つの平均占有確率を導入して定式化を行った。当該手法によって得られた有限温度スピン偏極核物質の自由エネルギーは、典型的な温度において妥当な振る舞いを示すことも確認できた。

The number of gravitational collapse supernova explosions is an important factor in the equation of state of nuclear matter and the relationship between the reaction rate and nuclear physics. The purpose of this research is to construct the basic equations of state of nuclear matter for supernova explosion calculation, to calculate the scattered area of nuclear particles, and to provide guidance for the application of practical supernova explosion theory. The equation of state for a given time is the same as the equation of state for a given time. In the 2022 study, the production of nuclear substances was calculated by using the method of chemical analysis for absolute zero polar nuclear substances (absolute zero polar nuclear substances). The magnetic susceptibility of a nuclear substance is derived from the thermodynamic equation. When the magnetic susceptibility and supernova explosion phenomena are obtained in this study, the typical density and cation mixing degree are shown in the proper vibration, quantum multi-body calculation and other quantum multi-body calculation, and the results and quantitative consistency are confirmed. For the year 2022, the calculation of the free life of polarized nuclear substances at finite temperature and arbitrary temperature is carried out. The average occupancy rate of the four components of the system is determined by the method of Schmidt-Pandharipande. When the method is used to determine the temperature of the polarized nuclear material, the typical temperature of the polarized nuclear material is determined.

项目成果

Effects of symmetry energy on inhomogeneous nuclear matter in core-collapse supernovae

对称能量对核心塌陷超新星非均质核物质的影响

• 发表时间: 2021
• 作者: Kawamura Junichiro;Okawa Shohei;Omura Yuji;Tang Yong;Hajime Togashi
• 通讯作者: Hajime Togashi

変分法によるスピン偏極した一様核物質の状態方程式

用变分法研究自旋极化均质核物质的状态方程

• 发表时间: 2022
• 作者: 富樫甫;鷹野正利
• 通讯作者: 鷹野正利

原子核物理から紐解く重力崩壊型超新星爆発

核物理解释引力塌缩超新星爆炸

• 发表时间: 2021
• 作者: Huai-Dong Cao (編);Shing-Tung Yau (編);富樫甫
• 通讯作者: 富樫甫

新物理探査に向けた中性子星状態方程式の現状と課題

新物理探索中子星状态方程的现状与挑战

• 发表时间: 2021
• 作者: Roberto Emparan;David Licht;Ryotaku Suzuki;Marija Tomasevic and Benson Way,;酒谷雄峰;Kawamura Junichiro;Yuki Yokokura;富樫甫
• 通讯作者: 富樫甫

変分法による核物質状態方程式のハイペロン混合系及びスピン偏極系への拡張

使用变分方法将核物质状态方程扩展到超子混合系统和自旋极化系统

• 发表时间: 2022
• 作者: 富樫甫;鷹野正利
• 通讯作者: 鷹野正利