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論文

Distribution of supernova properties in the early universe

冨永 望*; 岩本 信之; 野本 憲一*

AIP Conference Proceedings 1594, p.52 - 57, 2014/05

 被引用回数:1 パーセンタイル:43.05

宇宙で最初の金属汚染は種族IIIの超新星爆発によってもたらされ、その化学組成は超金属欠乏星の組成分布に残されていると考えられている。超金属欠乏星の観測数が増えるにつれ、種族IIIの超新星爆発に関する特性を統計的に制限することができるようになった。我々は金属量[Fe/H]$$_sim^{<}$$-3.5の超金属欠乏星48天体に対して個々の組成分布を再現する種族III超新星モデルを構築し、超金属欠乏星の組成比から超新星の特性(Fe-56放出量、残される中心天体質量)を見出した。この関係は現在の超新星に比べて、種族III超新星のFe-56放出量が少ない可能性を示唆していた。

論文

Neutrino signals from the formation of a black hole; A Probe of the equation of state of dense matter

住吉 光介*; 山田 章一*; 鈴木 英之*; 千葉 敏

Physical Review Letters, 97(9), p.091101_1 - 091101_4, 2006/09

 被引用回数:75 パーセンタイル:7.65(Physics, Multidisciplinary)

最終的にブラックホールが生成される大質量星の重力崩壊を、高密度核物質の状態方程式として2種類のセットを用いてニュートリノ輸送を取り入れた一般相対論的流体力学計算により研究した。内部殻のバウンスとショック波の停滞に続いて起こる質量降着による原始中性子星のブラックホールへの崩壊が状態方程式の違いによって異なる時間スケールで起こることが判明した。それに伴うニュートリノ放出は、エネルギーと光度を増加させながら0.5から1.5秒で終結する。超新星爆発の際に放出されるニュートリノのこのような性質は、ブラックホール生成のシグナルとして、また高密度物質の状態方程式を決定するために用いることができる可能性がある。

論文

Evidence for p-process nucleosynthesis recorded at the solar system abundances

早川 岳人; 岩本 信之; 静間 俊行; 梶野 敏貴*; 梅田 秀之*; 野本 憲一*

European Physical Journal A, 27(S1), p.123 - 128, 2006/03

 パーセンタイル:100(Physics, Nuclear)

ビックバンで、水素からリシウムまでの軽元素が生成された。より重い元素は、銀河系内に存在した、さまざまな恒星の中の核反応で生成され、星間物質に蓄積されていった。その中から、約46億年前に太陽系が誕生した。そのため、太陽組成には過去に行われた銀河系内の元素合成が記録されている。鉄より重い重元素の約99%は、2つの中性子捕獲反応過程で生成されたことが判明している。その一方で、中性子では生成できないp核と呼ばれる原子核が存在しており、過去50年間にわたり天体起源が研究されてきた。これまで提案された仮説は、高エネルギー宇宙線により破砕反応,中性子のX線バーストによる急速な陽子捕獲反応,超新星爆発の光核反応による生成,超新星爆発のニュートリノ反応による生成等である。われわれは、太陽組成から、このp核が、中性子で生成された種となる原子核から、超新星爆発のような膨大な光による光核反応で生成された証拠を発見した。

論文

Postbounce evolution of core-collapse supernovae; Long-term effects of the equation of state

住吉 光介*; 山田 章一*; 鈴木 英之*; Shen, H.*; 千葉 敏; 土岐 博*

Astrophysical Journal, 629(2, Part1), p.922 - 932, 2005/08

 被引用回数:183 パーセンタイル:2.54(Astronomy & Astrophysics)

ニュートリノ輸送を考慮した球対称の一般相対論流体力学手法により、太陽質量の15倍の星が起こす超新星爆発における、重力崩壊からコアバウンスの1秒後までの長時間の時間発展を計算した。特に核・ハドロン物質の状態方程式(EOS)の効果を見るために2種類のEOSを用いた。ここで用いたどちらのEOSでも、ショック波は約100ミリ秒後に外向き伝搬をやめ、爆発に至らないことがわかった。しかし状態方程式の違いは、生成される原始中性子星の中心密度に2倍程度、ピーク温度で10MeV程度の差異を与えることがわかった。また、放出されるニュートリノのスペクトルにも有意な差があり、地上での実験でそれを検地できる可能性があることもわかった。

論文

New $$s$$-process path and its implications for a $$^{187}$$Re-$$^{187}$$Os nucleo-cosmochronometer

早川 岳人; 静間 俊行; 梶野 敏貴*; 千葉 敏; 篠原 伸夫; 中川 庸雄; 有馬 大公*

Astrophysical Journal, 628(1, Part1), p.533 - 540, 2005/07

 被引用回数:18 パーセンタイル:49.23(Astronomy & Astrophysics)

$$^{187}$$Re-$$^{187}$$Os系は、超新星爆発の急速な中性子捕獲反応過程(r過程)の発生年代を評価する原子核宇宙時計として重要である。近年、急速に発達してきた金属欠乏星と呼ばれる銀河系初期に誕生した恒星の同位体分離による天体観測や、原始隕石の同位体分析に応用可能である。その一方で、中規模の質量を持つAGB星の遅い中性子捕獲反応(s過程)による元素合成でも、$$^{187}$$Reが相対的に少量生成される。その影響を理論的に評価して差し引かないと、r過程の年代を正確に評価することができない。われわれは、これまで全く考慮されていなかった$$^{186}$$Re核異性体を経由して$$^{187}$$Reがs過程で生成される可能性を発見した。これまで、考慮されていなかったのは、$$^{186}$$Re核異性体への中性子捕獲反応断面積が計測されていなかったためと推測される。そこで、原研の研究用原子炉を用いて中性子捕獲反応断面積の核異性体生成比を初めて誤差の評価とともに計測した。このデータをもとに、s過程の寄与,原子核宇宙時計に対する影響を理論的に評価した。

論文

Scaling relations for the supernova $$gamma$$-process and the $$^{176}$$Lu nuclear cosmochronometer

早川 岳人; 岩本 信之; 静間 俊行; 梶野 敏貴*; 梅田 秀之*; 野本 憲一*

Nuclear Physics A, 758, p.525c - 528c, 2005/07

太陽系に存在する重元素は、太陽系生成以前に存在した恒星の中で生成された。そのため、太陽系に存在する元素の同位体比(太陽組成)は、過去の元素生成を記録している。われわれは、太陽組成を分析して、p核と呼ばれる陽子過剰領域側に存在する安定同位体と、s核と呼ばれるベータ安定線に存在する安定同位体の比に、スケーリング則が存在することを発見した。これは、p核が、超新星爆発のような膨大な光が発生する環境下で、s核から光核反応で生成されたことを示す証拠である。これは、$$gamma$$過程と呼ばれる元素合成モデルと一致する。また、$$gamma$$過程において生成されるp核とs核の比が広い質量領域にわたって一定であるという$$gamma$$過程の普遍性を提案する。さらに、このスケーリング則を応用することで超新星爆発の新しい原子核宇宙時計を提案する。

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:79 パーセンタイル:7.78(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。

論文

高繰り返し高強度超短パルスレーザーを用いた実験室宇宙物理学の可能性

西内 満美子; 大道 博行; 高部 英明*; 松門 宏治*

レーザー研究, 31(11), p.711 - 720, 2003/11

天体物理の分野で見られるような極限状態は、近年における超高強度レーザー研究の発展により、広いパラメータにわたるプラズマが生成可能になり、地上の実験室で広い範囲の天体プラズマが生成可能になった。超高強度レーザーをターゲットに照射した時にできるプラズマは超高密度・超高温度の状態にある。このようなプラズマの内部における物理過程は、宇宙における天体現象を支配している物理過程と同様であることが期待される。これから、超高強度レーザーを用いたプラズマ実験が、宇宙における極限状態:「模擬天体」を提供でき、宇宙物理における弱点を補うことができるものと期待される。具体的には流体力学,原子物理,輻射輸送,相対論的プラズマ,核反応プラズマ,重力相互作用等の課題が、両者のオーバーラップする研究領域となっている。本論文では、これら実験室宇宙物理の観点で位置づけて具体的実験例を紹介している。

報告書

第5回「極限条件におけるハドロン科学」研究会報告集; 2003年3月18日$$sim$$20日,東海研究所,東海村

丸山 敏毅; 千葉 敏

JAERI-Conf 2003-009, 233 Pages, 2003/08

JAERI-Conf-2003-009.pdf:15.94MB

第5回「極限条件におけるハドロン科学」研究会は、先端基礎研究センター第258回基礎科学セミナーとして、極限ハドロン科学研究グループの主催で2003年3月18日から20日にかけて、東海研究所にて開催された。高密度核物質やハドロン構造,ハイパー核,中性子星,超新星爆発,元素合成,重イオン反応,クォーク物質,QCDなど多岐にわたるトピックスについて33件の研究発表と討論が約50名の参加者によって行われた。また、今回は極限ハドロン科学研究グループの総括と、次期の多体ハドロン系理論研究グループに向けての展望をも目的として行われた。本レポートはその報告書である。

報告書

Proceedings of the 4th Symposium on Science of Hadrons under Extreme Conditions; March 4-6, 2002, JAERI, Tokai, Japan

千葉 敏; 丸山 敏毅

JAERI-Conf 2002-011, 231 Pages, 2002/09

JAERI-Conf-2002-011.pdf:17.42MB

第4回「極限条件におけるハドロン科学」研究会は、先端基礎研究センター第235回基礎科学セミナーとして極限ハドロン科学研究グループの主催で2002年3月4日から6日にかけて東海研究所にて開催された。核子,ハドロンやクォークからなる多体系の極限条件における性質を理解するうえで重要な核物質,ハイパー核,高エネルギー核反応,量子色力学,中性子星,超新星爆発,元素合成や関連する有限核等のトピックスについて32件の発表が行われた。参加者総数は約50名で、盛況のうちに全日程を終えた。本レポートはその報告集である。

報告書

Nuclear reactions in ultra-magnetized supernovae

Kondratyev, V. N.

JAERI-Research 2002-010, 32 Pages, 2002/06

JAERI-Research-2002-010.pdf:2.09MB

超新星や中性子星に付随する超強磁場中での核反応を統計模型をもとに議論した。その結果$$gamma$$線放出を伴う中性子捕獲過程については、磁場による準位密度の変化と$$gamma$$遷移エネルギーの変化が主要なメカニズムとして効くことがわかった。さらに、超新星コアにおけるr-プロセス核の生成について検討した。

報告書

第2回「極限条件におけるハドロン科学」研究会報告集; 2000年1月24日~1月26日、東海研究所、東海村

千葉 敏

JAERI-Conf 2000-011, 148 Pages, 2000/08

JAERI-Conf-2000-011.pdf:9.22MB

第2回「極限条件におけるハドロン科学」研究会は、先端基礎研究センター第179回基礎科学セミナーとして極限ハドロン科学研究グループの主催で、2000年1月24日~26日にかけて、東海研究所先端基礎研究交流棟において行われた。核子、ハドロン及びクォークから成る多体系の極限条件におけるさまざまな様相を理解するうえで重要な核物質、高エネルギー核反応、中性子星、量子色力学及び超新星爆発・元素合成等のトピックスについての27件の発表が行われた。参加総数は約50名で、盛況のうちに全日程を終えた。本レポートはその報告集である。

論文

Nuclear matter structure studied with quantum molecular dynamics

丸山 敏毅; 仁井田 浩二*; 親松 和浩*; 丸山 智幸*; 千葉 敏; 岩本 昭

Nuclear Physics A, 654(3-4), p.908C - 911C, 1999/00

超新星や中性子星表面における、低い密度領域では、密度の低下とともに、一様な構造から泡状の穴、パイプ穴板状、棒状、球状原子核へと構造が変化するのではないかと言われている。この奇妙な形状は超新星爆発の際、爆発強度を左右するニュートリノ吸収過程に影響したり、中性子星自転周期の変動のメカニズムに大きくかかわっている可能性がある。われわれは原子核反応の微視的シミュレーションであるQMDに周期境界条件を課すことで核物質のシミュレーションを行った。その結果従来の研究で予想された構造に近いものが現れたが、形や配置が不規則で、また低密度では$$alpha$$粒子等の軽いクラスターが混在するという、これまでの研究と異なる点も見られた。

論文

Quantum molecular dynamics approach to the nuclear matter below the saturation density

丸山 敏毅; 仁井田 浩二*; 親松 和浩*; 丸山 智幸*; 岩本 昭; 千葉 敏

Physical Review C, 57(2), p.655 - 665, 1998/02

 被引用回数:85 パーセンタイル:3.55(Physics, Nuclear)

原子核反応のシミュレーションであるQMD(量子分子動力学)法を周期的境界条件を課した上で核物質無限系に適用した。飽和密度以下では、核物質が一様なものから非一様な構造をもったものへと変化し、これが状態方程式を軟かくすることを見出した。また非一様な構造が、密度によって棒状や板状に変化する様子も見られた。陽子含有率の小さな中性子星物質では、中性子の海にクラスターが浮かんだような構造になり、クラスターの形状も陽子含有率によって異なることが分かった。これらの現象は中性子星のグリッチや超新星爆発のプロセス解明に重要な意味をもっている。

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