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2017000001-20170190  
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本文公開日
 
タイトル
タイトル 重力波から探る超新星爆発・初期宇宙の新物理  
カナ ジュウリョクハ カラ サグル チョウシンセイ バクハツ・ショキ ウチュウ ノ シンブツリ  
ローマ字 Jūryokuha kara saguru chōshinsei bakuhatsu shoki uchū no shinbutsuri  
別タイトル
名前 New physics of supernova explosions and the early Universe explored from gravitational waves  
カナ  
ローマ字  
著者
名前 山本, 直希  
カナ ヤマモト, ナオキ  
ローマ字 Yamamoto, Naoki  
所属 慶應義塾大学理工学部准教授  
所属(翻訳)  
役割 Research team head  
外部リンク  
 
出版地
 
出版者
名前 慶應義塾大学  
カナ ケイオウ ギジュク ダイガク  
ローマ字 Keiō gijuku daigaku  
日付
出版年(from:yyyy) 2018  
出版年(to:yyyy)  
作成日(yyyy-mm-dd)  
更新日(yyyy-mm-dd)  
記録日(yyyy-mm-dd)  
形態
1 pdf  
上位タイトル
名前 学事振興資金研究成果実績報告書  
翻訳  
 
 
2017  
 
開始ページ  
終了ページ  
ISSN
 
ISBN
 
DOI
URI
JaLCDOI
NII論文ID
 
医中誌ID
 
その他ID
 
博士論文情報
学位授与番号  
学位授与年月日  
学位名  
学位授与機関  
抄録
2016年にアメリカのレーザー干渉計LIGOが重力波の直接観測に初めて成功した。この重力波の観測によって, 初期宇宙や超新星内部が将来的に「見える」ようになると期待されている。しかしながら, 重力波の量子効果そのものについては, 未だに理論的によく理解されておらず, 実験的にも観測されていない。我々は, 重力波(グラビトン)がヘリシティという性質のために運動量空間でベリー曲率をもつことを示し, 重力波の量子効果をベリー曲率によって取り入れた半古典的な運動方程式を導いた。これによって, 右偏光・左偏光の重力波の軌道が重力場中で分離する「重力波のスピンホール効果」が生じることがわかった。この重力波のスピンホール効果が将来的に観測できれば, 古典的な一般相対論を超えたグラビトンの量子性の検証に繋がると期待される。
また, 我々は初期宇宙や超新星内部などで実現すると考えられているカイラル物質の電磁流体力学を定式化し, その振舞いについて調べた。その結果, カイラル物質の乱流では, 通常の3次元物質の乱流とは異なり, エネルギーが小さなスケールから大きなスケールへと移される逆カスケードが起きることがわかった。これは, 超新星爆発の起源に重要な役割を果たしている可能性がある。
さらに, 我々は強磁場や高速回転などの極限状態での高密度物質の相構造に関する解析を行った。これまでの我々の研究によって, 高密度核物質が強磁場中でパリティ対称性を破るトポロジカルソリトンの1次元格子(「カイラルソリトン格子」と呼ばれる)になることが既にわかっている。これは, マグネターのような強い磁場をもった中性子星内部で実現している可能性がある。我々は, 高密度核物質が磁場の代わりに高速度の回転でもカイラルソリトン格子状態になることを解析的に示した。実際にこのような状態が実現していれば, そこから放出される重力波もパリティ対称性を破っていることが期待される。
In 2016, Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) in USA has succeeded in the direct detection of gravitational waves for the first time. The gravitational waves will enable us to "see" the early Universe and the core of supernovae in the future. However, the quantum effects of the gravitational waves themselves have neither been well understood theoretically, nor they have been observed experimentally so far. In this work, we showed that the gravitational waves (gravitons) have a Berry curvature in momentum space due to their helicity. We then wrote down the semi-classical equations of motion for gravitons by taking into account the Berry curvature. We found that this quantum correction leads to the splitting of the trajectories of right- and left-handed gravitational waves in a gravitational field, which we call the "spin Hall effect of gravitational waves." Possible future observations of the spin Hall effect of gravitational waves can potentially test the quantum nature of gravitons beyond the classical general relativity.
We also formulated and studied the magneto-hydrodynamics for chiral matter that is expected to be realized in the early Universe and at the core of supernovae. As a result, we found that the chiral matter shows the turbulent inverse cascade where the energy is transferred from small to larger scales, in contrast to the turbulent direct cascade of the usual three-dimensional matter. This new feature may be important for the origin of supernova explosions.
Furthermore, we analyzed the phase structure of high-density matter under extreme conditions such as a strong magnetic field and/or a fast rotation. According to our previous research, it has already been found that high-density nuclear matter in strong magnetic fields becomes a one-dimensional lattice of topological solitons that breaks the parity symmetry, called the "chiral soliton lattice." This state may be realized inside neutron stars with gigantic magnetic fields like magnetars. Here we analytically showed that high-density nuclear matter becomes the chiral soliton lattice under a fast rotation instead of a strong magnetic field. We expect that, if such a state is indeed realized in nature, the gravitational waves emitted from there should also break parity symmetry.
 
目次

 
キーワード
 
NDC
 
注記

 
言語
日本語  

英語  
資源タイプ
text  
ジャンル
Research Paper  
著者版フラグ
publisher  
関連DOI
アクセス条件

 
最終更新日
Jul 31, 2019 09:05:23  
作成日
Feb 21, 2019 13:21:00  
所有者
mediacenter
 
更新履歴
Feb 21, 2019    インデックス を変更
Jul 31, 2019    著者,上位タイトル 名前,抄録 内容 を変更
 
インデックス
/ Public / 塾内助成報告書 / 学事振興資金研究成果実績報告書 / 2017年度
 
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