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論文

Nuclear pasta in supernovae and neutron stars

渡辺 元太郎*; 丸山 敏毅

Neutron Star Crust, p.23 - 44, 2012/10

超新星内部や中性子星表面では、棒状や板状の原子核が存在すると予想されている。そのような原子核をまとめてパスタと呼んでいる。数十年前からこの定常状態としてのパスタ相はさまざまなモデルにより調べられてきた。最近、長い間わからなかったパスタ相の形成過程が分子動力学シミュレーションにより明らかにされた。この論文ではまず、超新星や中性子星の天体物理的背景を述べ、そこにおけるパスタ相の研究の歴史を紹介する。次にパスタ相形成過程に関するわれわれの最近の研究について詳しく述べ、パスタ相の存在証明や影響に関する今後の研究課題を述べる。

論文

Molecular dynamics for dense matter

丸山 敏毅; 渡辺 元太郎*; 千葉 敏

Progress of Theoretical and Experimental Physics (Internet), 2012, p.01A201_1 - 01A201_27, 2012/08

 被引用回数:15 パーセンタイル:64.84(Physics, Multidisciplinary)

中性子星クラストや超新星コアの原子核物質の構造とダイナミクスに対する分子動力学による研究をレビューした。まず、低密度物質の基底状態に現れるパスタ構造について調べた。パスタ構造は、これまで構造を仮定する計算で予測されてきたが、われわれの分子動力学による研究は形状を一切仮定しないものである。次に超新星でのコアの重力崩壊に対応する物質圧縮についての計算を紹介した。密度が上昇すると、球形核の結晶からなる物質の構造が棒状原子核の3角格子に変化する様子が見られた。その際隣り合った2つの核が融合する過程を経ることがわかった。最後に膨張する原子核物質のフラグメント生成について議論した。広く受け入れられた説である気相・液相相転移を経てのフラグメント生成ではなく、冷たい固体のひび割れ機構でフラグメント生成が起こることを指摘した。

論文

Formation of nuclear "Pasta" in supernovae

渡辺 元太郎*; 園田 英貴*; 丸山 敏毅; 佐藤 勝彦*; 泰岡 顕治*; 戎崎 俊一*

Physical Review Letters, 103(12), p.121101_1 - 121101_4, 2009/09

 被引用回数:70 パーセンタイル:90.43(Physics, Multidisciplinary)

超新星爆発の圧縮段階で予想されている原子核物質のパスタ構造が、実際に起こる可能性の高いことを分子動力学シミュレーションによって示した。原子核物質のパスタ構造は、密度によっては最も安定な静的な状態として予測されてきた。しかし超新星爆発の前段階で物質が圧縮され、密度が動的に変化する際に、物質の構造が原子核のクーロン格子から棒状の原子核パスタが実際に形成されるかどうか、またどのように形成されるかはわかっていなかった。われわれは分子動力学シミュレーションにより、原子核のクーロン格子からなる物質を圧縮することで、実際に棒状の原子核が作られることを示した。また、その過程で、bcc格子上の隣同士の原子核が融合して短い棒状の原子核を作り、それらがさらに融合してパスタ構造を形成することがわかった。

論文

Simulation of transitions between "Pasta" phases in dense matter

渡辺 元太郎*; 丸山 敏毅; 佐藤 勝彦*; 泰岡 顕治*; 戎崎 俊一*

Physical Review Letters, 94(3), p.031101_1 - 031101_4, 2005/01

 被引用回数:93 パーセンタイル:91.85(Physics, Multidisciplinary)

分子動力学シミュレーションを用いて原子核物質の構造を計算する。標準原子核密度以下の密度での原子核物質は、密度によって球状,棒状,板状,棒状穴,泡状,一様といったいわゆるパスタ構造をとることがさまざまな計算で示されている。しかしこれは平衡状態に関するものであり、超新星爆発のように密度が時間とともに動的に変化する場合にこのパスタ構造が現れるかどうかは自明ではなかった。われわれは分子動力学シミュレーションを時間的に密度が高くなる系に摘用して、棒状構造から板状構造,板状構造から棒状穴構造に変化する様子を確かめた。構造変化は、有限温度での物質の熱的揺らぎによって隣り合った液相同士が接触,融合することで起こる様子がみられた。

口頭

噴霧乾燥法によるマイナーアクチノイド分離用吸着材担体の製造

安倍 弘; 後藤 一郎*; 宮崎 康典; 佐野 雄一; 竹内 正行; 渡部 雅之; 根本 源太郎*

no journal, , 

経済産業省から受託した「平成31年度放射性廃棄物の減容化に向けたガラス固化技術の基盤研究事業(ガラス固化技術の基盤整備)」における成果の一部を発表する。放射性廃棄物の減容化及び有害度低減に向けて、マイナーアクチノイドの回収に抽出クロマトグラフィの技術開発を行っている。このうち、充填相に用いる吸着担体を従来の50$$mu$$mよりも大きくすることで、分離操作における圧力損失の抑制、並びに安全性の向上を目指している。本研究では、大川原化工機が所有する回転ディスク搭載の噴霧乾燥装置で粒子製造方法を検討した。原料液の粘度やスノーテックス含有量だけではなく、ディスク回転数を適切に設定することで、100$$mu$$m程度の粒子製造を達成した。また、本粒子を用いることで圧力損失の低下傾向が認められ、大粒径化の効果を確認した。ただし、中空粒子となる傾向が見られており、今後、原料液の組成等を見直すことで改善を図る。

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