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

基本信息

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

项目摘要

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。

在重力崩溃超新星爆炸的数值模拟以及核材料状态的方程式中，核材料中的中微子反应速率是与核物理学有关的重要输入数据之一。在这个研究主题中，我们旨在找到自洽中微子核子散射的散射横截面区域，其基于我们近年来构建的现实核力量的超新星爆炸计算的状态方程，并将其应用于实际的超新星爆炸模拟。此外，类似于状态表的常规方程，所获得的散射横截面将作为数值数据表上发布。 2022年的研究使用了去年制定的任何自旋极化速率的绝对零均匀核材料（绝对零自旋核材料）的群集变化方法，以计算各种密度，质子混合和自旋极化速率的均匀核材料的能量。然后，使用热力学关系从获得的能量数值数据中得出了绝对零均匀核材料的自旋敏感性。据证实，这项研究中获得的自旋敏感性在超新星爆炸现象中表现出合理的行为，并在其他量子多体计算中获得的结果（例如量子蒙特卡洛计算）显示出定量的一致性。此外，在2022年，将绝对零自旋偏振核材料的簇变化方法扩展到有限的温度，从而可以在任何温度下计算自旋极化核材料的自由能。该扩展遵循Schmidt-Pandharipande方法，并通过引入与旋转和向下质子和中子相对应的四个平均占用概率来制定配方。还可以证实，通过该技术获得的有限温度自旋校利核材料的自由能在典型的温度下表现出合理的行为。

项目成果

期刊论文数量（9）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

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

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
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

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
富樫甫;鷹野正利
通讯作者：
鷹野正利

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

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
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

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