国立天文台 理論研究部

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Research Highlights

ニュートリノ散乱の物質効果を量子論的に解明:
超新星爆発への応用が可能に


千明起(Cheoun, Myun-Ki, 韓国崇実大)、梶野敏貴(国立天文台/東大)ら国際共同研究グループは、超新星爆発の際に誕生し極限的な超高温・高密度環境にある原始中性子星内部で起こると考えられるニュートリノと高密度核物質との相互作用をクォーク・メソン結合型量子力学モデルで研究し、これを模した高エネルギー巨大加速器の素粒子衝突実験で生成されるニュートリノと核物質との反応断面積を再現することによって、ニュートリノ散乱における高密度物質効果を明らかにしました。論文は英国物理学会誌ハイライトの一つに選ばれ、"When and how do we include the in-medium effects in neutrino scattering off target nuclei? "と題した labtalk-article (http://iopscience.iop.org/0954-3899/labtalk-article/59987) に掲載され、質の高い論文を生み出す研究室として千研究室および梶野研究室が写真入りで紹介されています。

図:高エネルギー素粒子実験が、超新星爆発で発生するニュートリノと原始中性子星内部の高密度物質との相互作用を解き明かすために利用されることを示す概念図。超新星内部ではストレンジネス自由度を持つハイペロンの存在が予測されている。ストレンジニス自由度を考慮した理論モデルが、高エネルギーニュートリノ散乱断面積の実験結果を合理的に説明できることを示している。(写真は http://www-boone.fnal.gov/virtual_tour/ より)
M.-K. Cheoun, K.-S. Kim, H.-C. Kim, W.-Y. So, T. Maruyama and T. Kajino,
J. Phys. G42 (2015) 045102.
[http://iopscience.iop.org/0954-3899/42/4/045102/article]]
梶野敏貴 (http://th.nao.ac.jp/MEMBER/kajino/)
(2015/04/09)



リコネクションジェットの中のショックダイアモンド


 戦闘機のエンジンのジェットの中には、ショックダイアモンドという不思議なパターンが見えることが知られています。これはジェットの排出速度が超音速になると見える現象で、宇宙ジェットのノット構造との関連性も議論されています。
 プラズマ中で磁力線が繋ぎ換わる磁気リコネクションは、高速のジェットを排出します。ジェットの速度が音速を超えると、同じ原理でショックダイアモンドが出来ることが、高解像度の磁気流体シミュレーションで明らかになりました。上の図はプラズマ流の上下成分を表していて、三角形のパターンがショックダイアモンドに対応します。この場合は不足膨張型(左)と過膨張型(右)の2タイプのダイアモンド列が出来ています。
 最近、天体プラズマ分野では激しい流れを扱う機会が増えています。これからの研究には、高速流体力学の知識がますます重要になってくると思います。
(2015/03/27)
Seiji Zenitani, Phys. Plasmas, 22, 032114
[Journal] [arXiv]
銭谷誠司 (personal website)

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Press Release

スーパーコンピュータ「京」で解き明かした宇宙線加速:天体衝撃波における高エネルギー電子生成機構の新理論を発表

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千葉大学大学院理学研究科 松本洋介 特任助教、東京大学大学院理学系研究科 天野孝伸 助教、星野真弘 教授、国立天文台天文シミュレーションプロジェクト 加藤恒彦 専門研究職員らの研究グループは、スーパーコンピュータ「京」を用いたシミュレーションによって、超新星残骸衝撃波を始めとする様々な天体衝撃波で高エネルギーの電子を効率よく生成することができるメカニズムを明らかにしました。宇宙物理学の謎のひとつである「相対論的エネルギーを持つ電子の存在」の解明に大きく迫ることができると期待されることから、本成果は、アメリカ科学振興協会(AAAS)発行の Science 誌に2月27日に掲載されました。詳しくはCfCAプレスリリース「スーパーコンピュータ「京」で解き明かした宇宙線加速:天体衝撃波における高エネルギー電子生成機構の新理論を発表」をご覧ください。
(2015/02/27)
“Stochastic electron acceleration during spontaneous turbulent reconnection in a strong shock wave”, by Yosuke Matsumoto, et al., 2015, Science, Vol. 347 no. 6225 pp. 974-978
[Full Text]
加藤 恒彦 [personal website]

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