Elucidating neutrino oscillations and mass hierarchy in supernova nucleosynthesis

阐明超新星核合成中的中微子振荡和质量等级

• 批准号: 20K03958
• 负责人: 梶野 敏貴
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: National Astronomical Observatory of Japan
• 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-20K03958/
• 关键词: ニュートリノ振動; 質量階層; 超新星; 元素合成; 銀河化学進化

本研究の目的は、１．ニュートリノ起源核種とｒプロセス元素の太陽系組成を再現できる超新星元素合成モデルを構築すること、２．元素組成比の理論予測と高精度の隕石組成分析との詳細な比較から、太陽系形成論と整合性を持つ銀河化学進化モデルを構築すること、３．原子炉および長基線ニュートリノ振動実験では得られない物質振動効果に関する新たな知見を得ることの三つである。三年目にあたる2022年度は、昨年度に引き続いて第ニの目的に焦点をあてて研究を進めた。昨年度の研究で、超新星元素合成計算と隕石分析結果との詳細な比較から、核図表上で質量数が90から100を持ち、原子核の安定線から陽子過剰側に位置してアイソトープ比が異常に大きいp核元素と呼ばれる一群の元素の起源が、超新星爆発ニュートリノ駆動風で起きるνpプロセスであることを突き止めた。太陽系に存在する重元素は、γ過程（p過程）、s過程、r過程、ν過程と呼ばれる複数の元素合成過程に起源を持つ原子核からできていると解釈される。今年度は、p元素に関する昨年度の研究成果を銀河化学進化に応用し、他の複数の元素合成過程で作られる元素群とともに重元素の宇宙・銀河進化を研究した。大質量星の進化の終焉でコラプサーと呼ばれブラックホールを残す爆発天体、およびMHDジェットと呼ばれ中性子星を残す磁気回転駆動型の超新星爆発天体で、鉄より重い元素群の約半数を占めるｒ過程元素が作られるとの結論を得た。中性子星連星系合体は宇宙進化上ごく最近になって寄与することを明らかにし、太陽系組成の約10％程度の寄与であるとの制限を導き出した。これらの研究成果を複数の論文として国際ジャーナル誌に発表した。さらに、これらの爆発的元素合成の研究を、実験的にまだ十分解明されていない不安定原子核反応の影響を理論・実験両面からと解明する研究を始めた。

本研究的目的是1. 2. 建立超新星核合成模型，可再现太阳系中微子源核素和r过程元素的组成； 3. 通过元素成分比理论预测与高精度陨石成分分析的详细对比，构建符合太阳系形成理论的星系化学演化模型。这三个目标是获得通过核反应堆和长基线中微子振荡实验无法获得的有关材料振荡效应的新知识。 2022财年，即该项目的第三年，我们继续去年的研究，重点关注第二个目标。去年的研究中，对超新星核合成计算和陨石分析结果进行详细对比发现，在核图上，质量数在90到100之间，同位素比异常，因为它位于超新星的质子富集一侧。我们发现一组称为大 p 核元素的元素的起源是超新星爆炸中微子驱动风中发生的 νp 过程。太阳系中存在的重元素被解释为由原子核组成，这些原子核源自多个核合成过程，称为伽玛（p）过程、s过程、r过程和v过程。今年，我们将去年p元素的研究成果应用到星系的化学演化中，研究了重元素以及通过多种核合成过程产生的其他元素族的宇宙和星系演化。在大质量恒星演化结束时，一种称为塌缩体的爆炸物体会留下黑洞，而留下中子星的MHD喷流是一种磁力旋转驱动的超新星爆炸物体，约占元素的一半得出的结论是，产生了过程元素。据透露，中子星双星合并对宇宙的演化做出了最近的贡献，他们确定该贡献约为太阳系组成的10%。这些研究成果在国际期刊上发表多篇论文。此外，我们开始研究爆炸性核合成，以从理论和实验的角度阐明尚未在实验上完全理解的不稳定核反应的影响。

项目成果

Impact of Hypernova neutrino-p Process Nucleosynthetic on Galactic Chemical Evolution of Mo, Ru and p-nuclei

超新星中微子-p过程核合成对银河系Mo、Ru和p核化学演化的影响

• 发表时间: 2021
• 作者: Honda Ryotaro;Aramaki Takashi;Asano Hidemitsu;Akaishi Takaya;Chang W C;Igarashi Youichi;Ishikawa Takatsugu;Kajikawa Shunsuke;Ma Yue;Nagai Kei;Noumi Hiroyuki;Sako Hiroyuki;Shirotori Kotaro;Takahashi Tomonori;森口哲朗;Toshitaka Kajino
• 通讯作者: Toshitaka Kajino

Roles of Fission & Nuclear Reactions in Collapsar (BH), Neutron Star Merger and Supernova

裂变的作用

• 发表时间: 2021
• 作者: Okamoto Kohei;Nakano Yuuki;Ito Shintaro;柴田利明;Toshitaka Kajino
• 通讯作者: Toshitaka Kajino

University of Catania(イタリア)

卡塔尼亚大学（意大利）

GalCEM. I. An Open-source Detailed Isotopic Chemical Evolution Code

• DOI: 10.3847/1538-4365/aca7c7
• 发表时间: 2023-01
• 期刊: The Astrophysical Journal Supplement Series
• 作者: E. Gjergo;Aleksei G. Sorokin;Anthony Ruth;E. Spitoni;F. Matteucci;Xilong Fan;Jinning Liang;M. Limongi;Y. Yamazaki;M. Kusakabe;T. Kajino

Explosion mechanism of supernovae and GRBs and JaFNA/UKAKUREN activities

超新星和伽玛暴的爆炸机制以及 JaFNA/UKAKUREN 活动

• 发表时间: 2020
• 作者: Yamaga T.;et al.;矢野朝陽;Toshitaka Kajino
• 通讯作者: Toshitaka Kajino