自己相互作用に誘起されるニュートリノ振動が超新星爆発に及ぼす影響の解明

阐明自相互作用引起的中微子振荡对超新星爆炸的影响

基本信息

批准号：
19J21244
负责人：
森長大貴
金额：
$ 1.98万
依托单位：
Waseda University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-25 至 2022-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19J21244/
关键词：
ニュートリノ振動超新星線形解析

项目摘要

現在、ニュートリノには3種類のフレーバーが存在すると広く考えられており、これらのフレーバーが時間とともに変化するニュートリノ振動は、実験によりその存在が確かめられている。真空中のニュートリノ振動の挙動が理論的によく理解されている一方、超新星のような高密度のニュートリノが存在する環境下のニュートリノ振動は、自己相互作用によって非線形で複雑な挙動を示すと考えられており未だ解明されていない部分が多い。このようなニュートリノ振動は超新星爆発のメカニズムや観測されるニュートリノシグナルに影響を与えうるため、その振る舞いは詳細に解明されなければならない。当該年度においては、本研究課題を通して以前に提案した超新星の衝撃波上流で発生しうるニュートリノ振動について、具体的なモデルを用いて数値シミュレーションを行い論文としてまとめた。また、超新星コアにおいてニュートリノ振動を誘起する主要な不安定性であると考えられる高速ニュートリノフレーバー不安定性の発生条件を数学的に厳密に解明した。近年、ニュートリノ振動の発展方程式において多くの場合に無視されていた衝突項の影響が注目を集めている。この衝突項を小さな計算コストで正確に計算するためにはモンテカルロ的な解法が有効であると考えられる。このモンテカルロ的な解法を実装することで、衝突項を考慮したニュートリノ振動の数値計算コードを開発し、簡単なテストケースについて実際に計算を行った結果を論文としてまとめた。

目前，人们普遍认为中微子具有三种味道，并且实验已经证实了中微子振荡的存在，其中这些味道随时间而变化。虽然真空中的中微子振荡行为在理论上已得到很好的理解，但在存在高密度中微子的环境中（例如超新星），中微子振荡被认为由于自相互作用而表现出非线性和复杂的行为，但仍有许多方面存在问题。不被理解。这种中微子振荡会影响超新星爆炸的机制和观测到的中微子信号，因此必须详细阐明它们的行为。在本财年，我们使用了超新星冲击波上游可能发生的中微子振荡的具体模型进行了数值模拟，这是我们之前通过该研究项目提出的，并将结果汇编成一篇论文。我们还从数学上严格地阐明了快中微子味道不稳定性的发生条件，这被认为是引起超新星核心中微子振荡的主要不稳定性。近年来，中微子振荡演化方程中经常被忽视的碰撞项的影响引起了人们的关注。蒙特卡洛求解方法被认为能够有效地以较小的计算成本准确地计算该碰撞项。通过实现这个蒙特卡罗解决方案，我们开发了考虑碰撞项的中微子振荡数值计算代码，并将简单测试用例的实际计算结果汇编在论文中。