高密度天体で現れる特異な形状の原子核の性質とその宇宙物理学への影響の研究

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今年度は原子核パスタに関して、前年度に引き続き量子分子動力学法(QMD)を用いて研究を行なった。着手した課題は超新星における球状原子核から棒状原子核への構造相転移のシミュレーション、超新星におけるニュートリノオパシティの計算、中性子星クラスト中での弾性係数の計算の三つである。超新星における重力崩壊の過程において、球状原子核が如何にして棒状へと変化していくか、そもそも本当に球状から棒状へと変化するものなのかという問題は決して自明ではない。この問題を解決するには、シミュレーションが必要であり、申請者は球状原子核のBCC格子を圧縮することによってパスタ相形成の過程を見た。結果として、パスタ相は確かに形成されるものの、その形成過程は従来広く受け入れられていた考えとは異なるものであったことが分かった。また、超新星中においてニュートリノの散乱断面積が如何に変化するかという問題も超新星の理解には重要である。これに関しては非常に膨大な計算データを必要とするため、現在もまだ計算進行中であり、真新しい結果は未だ得られていない。最後に、中性子星クラスト中でのパスタ相の弾性係数は、クラストにおける地震の頻度との関連から重要性が指摘されている。パスタ相はBCC格子とは違って液晶のような性質を持っており、弾性体としての性質がBCC格子のそれとは大きく異なる。この違いはクラストの地震を通じてグリッチや重力波といった観測可能量の違いへと繋かっていくことが期待される。今年度はQMDを用いてパスタ相の弾性係数を求めるところまで到達した。これが前述の観測可能量とどう関連するかを調べるのが現在進行中の研究である。