超新星爆発内部で自己相互作用が引き起こすニュートリノ集団振動の影響の研究

研究超新星爆炸内部自相互作用引起的中微子集体振荡的影响

基本信息

批准号：
22KJ2906
负责人：
財前真理
金额：
$ 1.83万
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：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ2906/
关键词：
ニュートリノ振動超新星爆発

项目摘要

本研究の目的は、ニュートリノ同士の相互作用によって引き起こされるニュートリノ集団振動の振る舞いを解明することである。この現象は大量にニュートリノが放出される超新星爆発や中性子星合体において卓越すると考えられており、フレーバーに依存する反応を通してそのダイナミクスに影響を与える。特にそうした天体現象において主要な振動モードであると考えられている、ニュートリノの角度分布が原因で生じる高速フレーバー変換と呼ばれる現象にここでは注目する。そのニュートリノのフレーバーが入れ替わる振動スケールは恒星進化のスケールと比べると非常に短く、大スケールな星の進化計算に組み込んで同時に計算することは実質的に不可能となっている。そこでまずは星計算とは独立にニュートリノ集団振動の非線形計算を行い、その漸近的な振る舞いを理解することを目指す。初年度は空間１次元を仮定した場合の時間進化計算を行い、最終的に系全体が辿り着く準定常状態に注目した。その結果、元の支配方程式から得られるフレーバー変換の安定性とニュートリノのレプトン数に関わる保存量に従ってその準定常状態が決められることが判明し、その２つの要素から解析的に準定常状態の概形を与えることに成功した。これは非線形計算をせずともニュートリノ集団振動によるフレーバーの終状態を得られることを意味しており、この事実は恒星進化計算に高速フレーバー変換の効果を組み込み易くなることに繋がる。

这项研究的目的是阐明中微子之间相互作用引起的中微子集体振荡的行为。这种现象被认为在超新星爆炸和中子星合并中普遍存在，其中会释放出大量中微子，并通过与味道相关的反应影响它们的动力学。我们将特别关注由中微子角分布引起的一种称为快速风味转变的现象，这种现象被认为是此类天文现象的主要振动模式。中微子味道变化的振荡尺度与恒星演化尺度相比极其短，几乎不可能将其纳入大规模恒星演化计算中并进行同步计算。首先，我们的目标是独立于恒星计算对中微子集体振荡进行非线性计算，并了解它们的渐近行为。第一年，我们假设一维空间进行时间演化计算，重点关注整个系统最终达到的准稳态。结果发现，准稳态是由原控制方程得到的风味变换的稳定性和与中微子轻子数相关的守恒量决定的，由这两个因素可得准稳态状态可以成功地给出形状。这意味着无需进行非线性计算就可以获得中微子集体振荡引起的味道最终状态，并且这一事实使得更容易将快速味道转变的影响纳入恒星演化计算中。