宇核連
宇宙核物理セミナー
UKAKUREN
Nuclear Astrophysics Seminar
これまでの記録 (past talks) （概要や発表ファイル等）
- ２０２４年度の予定
- ２０２４年
５月２３日（木）１６：３０開始：高橋 亘（国立天文台）
７月２日（火）１３：００開始：江幡 修一郎（埼玉大学）
７月９日（火）１７：００開始：藤林 翔（東北大学）
８月３０日（金） （時間調整中）：古野 達也（大阪大学）
２０２４年７月９日（火）１７：００ 開始(Zoom)
講演者：藤林 翔（東北大学）
タイトル：「Mass ejection and nucleosynthesis in binary neutron star mergers: dependence on binary mass ratio and lifetime of remnant neutron star」
発表スライド（PDFファイル）
概要：We investigated the properties of ejecta in dynamical and post-merger phases of binary neutron star mergers for a various binary mass ratio and neutron star equations of state. The dynamical mass ejection is investigated in three-dimensional simulations. The post-merger mass ejection is then explored in two-dimensional axisymmetric simulations with viscosity using the three-dimensional post-merger systems as the initial conditions. In this talk, I will present the current understanding of the mass ejection and nucleosynthesis from binary neutron star mergers based on recent numerical simulations.
２０２４年８月３０日（金）（Zoom)
講演者：古野 達也（大阪大学）
タイトル：「（TBA）」
発表スライド（PDFファイル）
概要：（TBA）
実施記録（発表スライドあり）
２０２４年７月２日（火）１３：００ 開始（Zoom)
講演者：江幡 修一郎（埼玉大学）
タイトル：「原子核物質の状態方程式への機械学習アプローチ ～ ガウス過程回帰を用いて ～」
発表スライド（PDFファイル）
概要：機械学習を用いた物理現象への手法開発が試みられている。 中性子星を対象にした核物質の状態方程式(EoS)の研究に、機械学習の手法であるディープニューラルネットワークが利用され、これまでの実観測データから最も可能性が高いEoSが推定されています。本講演では、別の機械学習の方法であるガウス過程回帰を用いてEoS研究にアプローチする方法を説明します。 機械学習の手法を分析し、統計的な処理に"物理"を載せる方法の可能性を提示します。 また実際に簡単な系でその可能性について紹介します。
２０２４年５月２３日（木）１６：３０開始（Zoom)
講演者：高橋 亘（国立天文台）
タイトル：「Large-scale magnetic fields embedded inside stars」
発表スライド（PDFファイル）
２０２４年２月５日（月）１３：３０開始（Zoom)
講演者：吉田 賢市（大阪大学RCNP）
タイトル：Nuclear Energy-Density Functional Approach to Bridging Neutron-Rich Nuclei and Neutron Stars
発表スライド（PDFファイル）
概要：Understanding the properties of neutron-rich nuclei has been a central subject in low-energy nuclear physics. The great interest lies not only in the pursuit of a variety of structures and the elucidation of the mechanisms of their occurrence but also in obtaining insights into the structure of the inner crust of neutron stars. With advances in neutron-star observation techniques, the structure of neutron stars has been becoming better understood. The data accumulated from these observations unveil properties of neutron-rich matter that are otherwise inaccessible through terrestrial experiments.
In this talk, I will introduce an attempt to construct a nuclear energy-density functional (EDF) inspired by the observations and then demonstrate its applicability to nuclear structure problems, including mass and deformation. One intriguing aspect of neutron stars is the emergence of superfluidity, especially the occurrence of spin-triplet pairing. I will discuss the unconventional pairing in nuclei within the nuclear EDF framework and give perspectives on the study of the phase diagram of the superfluidity in neutron stars.
２０２２年１０月２８日（金）１７：００開始（Zoom)
講演者：奈良 寧（国際教養大学）
タイトル：「高エネルギー核反応のシミュレーション」
発表スライド（PDFファイル）
概要：重イオン衝突実験、宇宙線の空気シャワーなど様々な分野において、高エネルギー原子核衝突の反応機構の理解が必要とされています。このために、系の時空発展を記述する微視的輸送模型を基に、衝突の全過程をシミュレートするイベントジェネレータが用いられてきました。本講演では、最近の原子核衝突を扱う微視的輸送理論の発展を解説し、高エネルギー原子核衝突のためのイベントジェネレータとして、最新のJAM2 ( https://gitlab.com/transportmodel/jam2.git ) について紹介します。
２０２２年７月６日（水）１７：００開始（Zoom)
講演者：青木 和光（国立天文台）
タイトル：「TMTのサイエンスと計画の進捗」
発表スライド（PDFファイル）
概要：30メートル光赤外線望遠鏡TMT計画は、日本を含む5カ国協力で進められており、これにより従来の望遠鏡に比べ解像度で3倍以上、点光源については感度で100倍以上の観測が可能となります。これは太陽系外惑星の直接撮像や分光観測による大気組成の研究、遠方銀河に初代星の光を探る研究で飛躍をもたらすとともに、重力波・ニュートリノの検出に引き続く電磁波天体の同定や重元素合成の解明、銀河系・近傍銀河の化学進化の研究を進め、宇宙核物理にも大きく貢献すると期待できます。計画では、建設地ハワイでの地元との協議が課題となっておりますが、昨年来、地元での対話やハワイ州としての取り組みに大きな進展があります。また、米国コミュニティでの検討をとりまとめたAstro2020でも高い評価を受け、米国NSFの正式参加に向けた動きも進んでいます。今後の見通しを含めて、計画の進捗をご紹介します。
２０２２年１２月２日（金）１０：００開始（Zoom)
講演者：関口 雄一郎（東邦大学）
タイトル：「rプロセス元素の起源と連星中性子星合体」
発表スライド（PDFファイル）
概要：2017年8月に観測された、史上初の中性子星合体からの重力波イベントGW170817の光学追観測において、ｒプロセスで生成される中性子過剰核の崩壊熱を起源とする突発的天体現象（キロノバ：kilonova）が同定され、ｒプロセス元素の起源天体が少なくともその一部において連星中性子星合体であることが明らかとなった。しかしながら、連星中性子星合体に付随するキロノバが観測されたのはこの一例のみであり、太陽系のｒプロセス組成との整合性など、将来の観測で明らかにしていかなければならない点も残されている。本発表では、ｒプロセス元素の起源と連星中性子星合体の関連について、理論サイドから行っている我々の最近の研究成果について紹介する。
２０２３年１月１３日（金）１３：３０開始（Zoom)
講演者：河野 俊彦（ロスアラモス国立研究所）
タイトル：「Recent advances in compound nuclear reaction theory and its applications」
発表スライド（PDFファイル）
概要：Despite its rather old-fashioned appearance, the statistical theory for a compound nuclear reaction still plays an important role in calculating nucleon-nucleus interaction in the keV to MeV energy region, and indeed improvement for better predictive capabilities is one of the active research areas. In this talk we present a few topics regarding the recent progress in the statistical nuclear reaction theory, which consists of the unification of the coupled-channels formalism and the Hauser-Feshbach theory, inclusion of the nuclear structure ingredients, and some applications to the post-fission and beta-delayed observable calculations. (LA-UR-22-32058)
RIBFセミナー（理化学研究所・仁科加速器科学研究センター）との共催
２０２３年１月３１日（火）１７：００開始（Zoom)
講演者：民井 淳（大阪大学RCNP）
タイトル：「Photo-nuclear reactions below a mass of A = 60」
発表スライド（PDFファイル）
概要：Photo-nuclear reactions of light nuclei below a mass of A = 60 are planned to be studied under the PANDORA (Photo-Absorption of Nuclei and Decay Observation for Reactions in Astrophysics) project. Two experimental methods, virtual-photon excitation by proton scattering and real photo-absorption by a high-brilliance gamma-ray beam produced by laser Compton scattering, will be applied to measure the photo-absorption cross sections and the decay branching ratio of each decay channel as a function of the photon energy. The primary motivation of the project is to describe the inter-galactic propagation of ultra-high-energy cosmic-ray (UHECR) nuclei. I plan to introduce the experimental technique of virtual-photon excitation by proton scattering, a few achievements at RCNP, and an overview of the PANDORA project in relation to the physics of UHECRs.
２０２３年２月１７日（金）１７：００開始（Zoom)
講演者：横山 哲也（東京工業大学）
タイトル：「小惑星リュウグウ帰還試料にみられる核合成起源同位体異常」」
発表スライド（PDFファイル）
概要：JAXAの探査機「はやぶさ２」は、水と有機物を含むC型小惑星「リュウグウ」に着陸・試料採取することを目的とし、2014年に打ち上げられた。2019年に2回の着陸と試料採取を行い、2020年末、想定を上回る5.4グラムもの試料を地球に送り届けた。発表者の横山はリュウグウ試料初期分析Chemistry Teamの副リーダーとして湿式化学分析を統括し、元素存在度および同位体分析を行ってきた。分析の結果、リュウグウにはCr, Ti, Znなどに関して原子核合成に由来する同位体異常が見つかった。本セミナーでは、特に同位体異常の結果を中心に発表し、初期分析から得られたリュウグウ試料の起源について、概説する。
２０２３年４月２７日（木）１７：００開始（Zoom)
講演者：大内 正己（国立天文台／東京大学）
タイトル：「宇宙の化学進化ービッグバン元素合成から重元素合成まで」
発表スライド（PDFファイル）
概要：１３８億年の宇宙の歴史において、宇宙における元素は、熱いビッグバンで軽元素が合成され、その後に形成された星の中における核融合で重元素の大半が合成されたと考えられている。軽元素合成はビッグバン宇宙論を支える３つの観測証拠のうちの１つとなっているが、測定精度が十分に高くないため、熱いビッグバンにおける素粒子の性質を深く理解するまでには至っていない。さらに、その後の恒星内部の核融合による重元素合成に至っては、どの時代にどのような元素が作られてきたかについては明らかにされておらず、銀河における恒星と元素組成進化は未解明である。本発表では、最初に分野外の方向けに、銀河の中の元素組成をどのように測定および推定するかについて解説する。その上で、ビッグバンによる軽元素組成のうち大きな課題として残されているヘリウム組成の探索の最新状況について紹介する。その後、最新のジェームス・ウェッブ宇宙望遠鏡の観測によって徐々に明らかになってきた宇宙の初期の重元素合成の統計的性質について説明し、残された課題について議論したい。
HDSセミナー（国立天文台）との共催
２０２３年５月３０日（火）１７：００開始（Zoom)
講演者：富樫 甫（大邱大学）
タイトル：「核物質状態方程式の現状と残された課題」
発表スライド（PDFファイル）
概要：核物質の状態方程式は、原子核の大局的な性質を支配するとともに、超新星爆発や中性子星などの高密度天体の研究においても重要な役割を演じる。ただし、中性子星の中心部は通常の原子核密度の数倍以上にも及ぶ極限状態であるため、原子核の地上実験からその状態方程式を決定することは難しい。そのため、原子核・ハドロン物理に基づく様々な理論計算によって、これまで多岐にわたる中性子星状態方程式が提案されてきた。さらに近年では、低エネルギー原子核実験の進展と重力波やNICERなどによる中性子星観測により、実験と観測の両面から、状態方程式に対して厳しい制限を与えられつつある。このような現状を踏まえ、本講演では、近年の中性子星状態方程式に対する研究の進展と残された課題を紹介する。特に、原子核物理の基本となる核力から出発した微視的多体理論に基づく核物質状態方程式を主軸に議論を行い、静的な中性子星構造だけでなく、重力崩壊型超新星爆発等の動的な高密度天体現象における状態方程式の影響についても紹介したい。
２０２３年６月１９日（月）１７：００開始（Zoom)
講演者：小野 勝臣（ASIAA）
タイトル：「超新星爆発から超新星残骸までの3次元流体数値計算で探る爆発メカニズム、親星、中性子星の性質と分子形成」
発表スライド（PDFファイル）
概要：近傍の超新星残骸、例えば超新星1987A (SN 1987A) は爆発から30年余り経ち、放出物質の中心部が種々の観測によって空間的に解像されるようになった。一例として、ALMA の SN 1987A の放出物質の観測から CO, SiO 分子からの回転遷移線の３次元的空間分布が捉えられ、非球対称で複雑な構造を持つことが分かった。ALMA の追観測によるダスト放射からは、未発見である SN 1987A の中性子星 (NS 1987A) によって温められたと考えられる blob の存在も確認された。加えて、つい最近の JWST による観測から SN 1987A の鉄輝線 [Fe I] でトレースされた放出物質が非対称な双極子様な形状を持つことも確認された。これら放出物質の非球対称な空間分布は、爆発メカニズムが何であったかを知る手掛かりとなり得ると考えられるが、超新星残骸へと進化する過程では流体不安定性などによる物質混合の影響も考えられる。この様な空間的に解像された超新星残骸の観測から、爆発メカニズやその他、親星や中性子星の性質と関連づけて議論するには、爆発から超新星残骸までの３次元流体数値計算による現実的な理論モデルが不可欠である。これらを背景として、講演者らは SN 1987A および超新星残骸 Cassiopeia A (Cas A) を対象として、３次元流体数値計算を行ってきた。本講演では、これまでに SN 1987A と Cas A について得られたいくつかの成果を紹介する。例えば、SN 1987A の親星が伴星進化によって形成された可能性が高いこと、3次元モデルを利用したX線観測のスペクトルフィットから、NS 1987A が非熱的放射をしている可能性が高いことなどが分かった。また、 上記の ALMA による分子観測にも動機付けられ、超新星爆発の放出物質中で起こる分子形成、特にその物質混合に対する影響を調べた。その結果の一部を紹介する。
２０２３年７月２１日（金）１７：００開始（Zoom)
講演者：郡司 卓（東京大学）
タイトル：「高エネルギー原子核衝突によるクォーク・グルーオンプラズマ研究の最前線と今後」
発表スライド（PDFファイル）
概要：高エネルギー原子核衝突によってクォーク・グルーオンプラズマを生成し、その性質と時空発展を理解することは、クォークの閉じ込めやカイラル対称性の回復などQCDがもつ非摂動領域における基本的な性質のみならず、宇宙開闢後の初期宇宙における物質の創成、とくにハドロン生成機構やその後の軽元素合成過程や、中性子星内部の高密度物質の理解に重要である。また、高エネルギー原子核衝突におけるクォーク・グルーオンプラズマの熱化や流体化の問題は、インフレーション直後の宇宙の再熱化とも深く関連する。さらに、クォーク・グルーオンプラズマの時空発展を記述する相対論的流体計算や、例えば、ジェットとクォーク・グルーオンプラズマの相互作用による共進化の記述は、超新星爆発の計算にも重要と考えられている。このように、クォーク・グルーオンプラズマの研究は、宇核連・宇宙核物理と非常に大きな共通性がある。このセミナーでは、高エネルギー原子核衝突にて研究されてきたクォーク・グルーオンプラズマに関する現状の理解と課題をまとめ高エネルギー原子核衝突の物理に関する将来を展望する。そして、個人的には、宇核連・宇宙核物理分野との今後の連携を深める契機にしたい。
２０２３年７月２７日（木）１０：３０開始（Zoom)
講演者：西尾 勝久（日本原子力開発研究機構）
タイトル：「JAEAタンデム加速器での研究と将来計画」
発表スライド（PDFファイル）
概要：JAEAタンデム加速器施設は、高濃縮ウランやプルトニウムなど、様々な核燃料やRI標的を重イオン照射できる世界的にもユニークな実験施設である。また、反跳生成核分離装置やオンライン同位体分離装置など特徴ある実験装置を有している。セミナーではタンデム加速器で得られた核分裂などいくつかの成果を紹介する。また、天体核反応の実験も進めており、s-プロセスやrp-プロセスの理解に資する実験を計画している。原子力機構は、タンデム加速器の後継機となる超伝導線形加速器の構築を目指しており、文科省ロードマップ2023を提出した。この計画についても紹介する。
２０２３年９月１４日（木）１６：００開始（Zoom)
講演者：関澤 一之（東京工業大学）
タイトル：「中性子星クラスト物質の微視的記述：最近の進展」
発表スライド（PDFファイル）
概要：密度汎関数法（Density Functional Theory: DFT）は，核図表の全領域にわたる原子核の構造から核物質の性質に至るまでの微視的かつ統一的な記述を与える，強力な枠組みである．その時間依存拡張版である時間依存密度汎関数法（Time-Dependent DFT: TDDFT）は，原子核の励起・応答・反応など，様々な原子核ダイナミクスの記述に用いられてきた．最近では，中性子星内殻の核物質や超流動中性子の量子渦のダイナミクスの記述にも応用されている．中性子星内殻は，中性子過剰な原子核のクーロン格子が超流動中性子の海に浸されているような状況にあり，固体物理学と密接に関係する．固体物理学の分野では，結晶構造中の電子状態に見られるバンド構造が千差万別の物性を特徴付けることがよく知られているが，(TD)DFTに基づく完全自己無撞着な中性子星内殻のバンド理論計算が実現されたのは，実はつい最近のことである．本セミナーでは，TDDFTに基づく中性子星内殻の微視的記述，特に超流動ダイナミクスやバンド構造効果に焦点を当て，最近の進展を紹介したい．
２０２３年１０月１８日（水）１４：３０開始（Zoom)
講演者：久徳 浩太郎（京都大学）
タイトル：「Toward inferring the equation of state from gravitational-wave astronomy」
発表スライド（PDFファイル）
概要：The property of supranuclear-density matter is an important question to be answered in QCD. One promising avenue is to study neutron stars with astronomical observations. For this purpose, gravitational waves have become an important tool after GW170817 that delivered information about the matter at a few times the saturation density. If future detectors improve the sensitivity at high frequency, we may be able to investigate the phase structure at further higher density via observations of postmerger gravitational waves or the absence thereof. In this talk, I will review the current understanding of the neutron-star equation of state and then discuss possible future directions based on our binary merger simulations.
理研 iTHEMS（GW-EOSワーキンググループ）との共催。
２０２３年１１月１０日（金）１５：００開始（Zoom)
講演者：Thomas Rauscher (University of Basel)
タイトル：「The Molybdenum Puzzle」
発表スライド（PDFファイル）
概要：The creation of the chemical elements in various astrophysical sites is reviewed by example of the element Molybdenum. Its stable isotopes originate from different nucleosynthesis processes, which are not known equally well. Especially the explanation of the origin of the light Mo isotopes proves difficult. To fully understand the abundance of Mo on Earth and in stars it is necessary to combine many puzzle pieces, comprising astrophysical simulations as well as improvements in nuclear physics treatments. An overview of the nucleosynthesis processes as well as the required knowledge of nuclear reaction physics is given.
九州大学理学部物理学科、理研 iTHEMSとの共催。
２０２３年１１月１７日（金）１３：３０開始（Zoom)
講演者：Carla Frölich (North Carolina State University)
タイトル：「Nucleosynthesis yields (and other messengers) from core-collapse supernovae」
発表スライド（PDFファイル）
概要：Core-collapse supernovae are the explosive death of massive stars. They are key drivers of the chemical enrichment of galaxies, they form compact objects in their aftermath, and they are a source of neutrinos and gravitational waves. Due to their extreme conditions, they also represent fascinating laboratories of nuclear matter at high densities. Studying the various messengers from core-collapse supernovae provides insight into workings of the explosion and the conditions deep inside the supernova. In this talk, I will present recent work on core-collapse supernovae, with a particular focus on the nucleosynthesis and the nuclear equation of state. I will show how the nuclear yields are sensitive to the progenitor star and the nuclear equation of state, and where improvements are the most needed. Additionally, I will discuss what we can learn from applying machine learning tools to a thousand supernova simulations.
IReNA、理研 ABBL-iTHEMS Seminar との共催。
２０２３年１１月２０日（月）１６：００開始（Zoom)
講演者：永田 夏海（東京大学）
タイトル：「超新星・中性子星冷却を用いたアクシオン探索」
発表スライド（PDFファイル）
概要：素粒子標準模型を超える理論において，標準模型粒子ととても弱く相互作用を行う軽い新粒子の存在がしばしば予言される．なかでも，標準模型のstrong CP problemを解決するために提唱されたPeccei-Quinn機構において予言される新粒子アクシオンはその存在が非常に有望視されていて，精力的に探索されてきた．とりわけ天文観測を用いることは，アクシオン探索の非常に強力な手法であることが知られている．本講演では，Peccei-Quinn機構およびアクシオンについてはじめにレビューを行ったのちに，超新星や中性子星の冷却にアクシオンがどのような影響を与えるか解説し，これらの観測を通じたアクシオン模型への制限の現状・今後の展望を議論する．
宇核連セミナー運営委員： 石垣 美歩（国立天文台）、石塚 知香子（東京工業大学）、磯部 忠昭（理化学研究所）、銭廣 十三（京都大学）、玉川 徹（理化学研究所）、森 寛治（国立天文台）、内藤 智也（理化学研究所）、西村 信哉（理化学研究所、連絡責任者）、早川 勢也（東京大学・CNS）