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Neutrino-nucleus reaction cross sections for light element synthesis in supernova explosions

超新星爆発における軽元素合成に用いるニュートリノ・原子核反応断面積

吉田 敬*; 鈴木 俊夫*; 千葉 敏; 梶野 敏貴*; 横枕 英和*; 木村 恵一*; 高村 明*; Hartmann, D.*

Yoshida, Takashi*; Suzuki, Toshio*; Chiba, Satoshi; Kajino, Toshitaka*; Yokomakura, Hidekazu*; Kimura, Keiichi*; Takamura, Akira*; Hartmann, D.*

新しい殻模型ハミルトニアンを用いて$$^4$$Heと$$^{12}$$Cのニュートリノ反応断面積を求めた。超新星ニュートリノに対してLi, BeとB同位体を生成する崩壊比を導出した。今回求めた断面積を使うと太陽質量の16.2倍の星が超新星を起こした場合に生成する$$^7$$Liと$$^{11}$$Bの量が以前の結果のそれぞれ1.3, 1.2倍になることがわかった。それに対して$$^{10}$$Bの量は三分の一になるなど、顕著な違いのあることもわかった。また、銀河の化学進化のモデルにおいて、超新星で合成された$$^{11}$$Bの量から、超新星爆発時に発生する各種のニュートリノの温度に対する制限が得られた。さらには新しい断面積を用いて、ニュートリノ振動による$$^7$$Liと$$^{11}$$Bの増加がどの程度であるかを示した。

The neutrino-nucleus reaction cross sections of $$^4$$He and $$^{12}$$C are evaluated using new shell model Hamiltonians. Branching ratios of various decay channels are calculated to evaluate the yields of Li, Be, and B produced through the $$nu$$-process in supernova explosions. The new cross sections enhance the yields of $$^{7}$$Li and $$^{11}$$B produced during the supernova explosion of a 16.2 M$$_odot$$ star model compared to our previous study by factors of 1.3 and 1.2, respectively. On the other hand, the yield of $$^{10}$$B decreases by a factor of three. The yields of $$^{6}$$Li, $$^{9}$$Be, and the radioactive nucleus $$^{10}$$Be are found at a level of 10 to 11 M$$_odot$$. The temperature of $$nu mu, tau$$- and $$bar{nu} mu, tau$$-neutrinos inferred from the supernova contribution of $$^{11}$$B in Galactic chemical evolution models is constrained to be in the range 4.5 MeV to 6.4 MeV. The increase in the $$^{7}$$Li and $$^{11}$$B yields due to neutrino oscillations is demonstrated with the new cross sections.

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