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| Original Text | 日本語訳 |
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| Accurately inferring black hole spin is crucial for understanding black hole dynamics and their astrophysical environments. In this work, we outline a geometric method for spin estimation by using the interferometric shape of the first photon ring ($n=1$) as an approximation to the critical curve, which, given an assumed value of the black hole inclination, is then mapped to a spin value. While future space-based missions will capture a wealth of data on the first photon ring--including the full angle-dependent diameter, angular brightness profile, and astrometric offset from the $n=0$ ring--our analysis is restricted to using only two angle-dependent diameters to compute its shape asymmetry and infer spin. Focusing on low inclinations and moderate-to-high spins, we test the method across various emission models, baselines, and noise sources, including a mock space-based observation. Although the size of the $n=1$ ring depends on the emission model, its interferometric shape remains a robust spin probe at low inclinations. We find that the inferred asymmetry of the $n=1$ image may be biased by the critical curve morphology, and it can be heavily skewed by the presence of noise, whether astrophysical or instrumental. In low-noise limits at low viewing inclination, significant contributions from the $n=0$ image at short baselines may lead to a downward bias in asymmetry estimates. While our method can estimate high spins in noise-free time-averaged images, increasing the noise and astrophysical variability degrades the resulting constraints, providing only lower bounds on the spin when applied to synthetic observed data. Remarkably, even using only the ring's asymmetry, we can establish lower bounds on the spin, underscoring the promise of photon ring-based spin inference in future space-based very long baseline interferometry missions, such as the proposed Black Hole Explorer. | ブラックホールのスピンを正確に推定することは、ブラックホールのダイナミクスとその天体物理学的環境を理解する上で極めて重要です。 本研究では、第一光子リング（$n=1$）の干渉形状を臨界曲線の近似値として用いることでスピンを推定する幾何学的手法を概説します。 この曲線は、ブラックホールの傾斜角の仮定値を与えられた上で、スピン値にマッピングされます。 将来の宇宙探査ミッションでは、第一光子リングに関する豊富なデータ（角度依存の直径、角度輝度プロファイル、$n=0$リングからの天文測定オフセットなど）が取得される予定ですが、本解析では、2つの角度依存直径のみを用いて形状の非対称性を計算し、スピンを推定することに限定されています。 低傾斜角と中程度から高いスピンに焦点を当て、模擬宇宙観測を含む、さまざまな放出モデル、ベースライン、ノイズ源にわたってこの手法を検証します。 $n=1$ リングの大きさは放出モデルに依存するが、その干渉形状は低傾斜角においてもロバストなスピンプローブとして機能し続ける。 推定された $n=1$ 像の非対称性は臨界曲線形態によってバイアスされる可能性があり、天体物理学的ノイズであろうと機器ノイズであろうと、その存在によって大きく歪む可能性があることがわかった。 低視角における低ノイズ限界では、短基線における $n=0$ 像からの大きな寄与が非対称性の推定値に下方バイアスをもたらす可能性がある。 本手法はノイズのない時間平均像において高スピンを推定できるが、ノイズと天体物理学的変動が増加すると、結果として得られる制約条件が劣化し、合成観測データに適用した場合にスピンの下限値しか提供できなくなる。 驚くべきことに、リングの非対称性のみを用いても、スピンの下限を確立することができ、提案されているブラックホール探査機のような将来の宇宙ベースの超長基線干渉計ミッションにおいて、光子リングに基づくスピン推定が有望であることが強調されます。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We study the class of six-dimensional $\Lambda$-vacuum spacetimes which admit a non-degenerate multiple Weyl aligned null direction l (thus being of Weyl type~II or more special) with a ``generic'' optical matrix. Subject to an additional assumption on the asymptotic fall-off of the Weyl tensor, we obtain the most general metric of this class, which is specified by one discrete (normalized) and three continuous parameters. All solutions turn out to be Kerr--Schild spacetimes of type~D and, in passing, we comment on their Kerr--Schild double copy. We further show that the obtained family is locally isometric to the general doubly-spinning Kerr-NUT-(A)dS metric with the NUTs parameters switched off. In particular, the Kerr-(A)dS subclass and its extensions (i.e., analytic continuation and ``infinite-rotation'' limit) are recovered when certain polynomial metric functions are assumed to be fully factorized. As a side result, a unified metric form which encompasses all three branches of the extended Kerr-(A)dS family in all even dimensions is presented in an appendix. | 我々は、非退化で多重ワイル整列ヌル方向l（したがってワイル型II以上特殊）を許容し、「一般」光学行列を持つ6次元$\Lambda$真空時空のクラスを研究する。 ワイルテンソルの漸近的減衰に関する追加の仮定を条件として、このクラスで最も一般的な計量を得る。 これは、1つの離散パラメータ（正規化パラメータ）と3つの連続パラメータによって規定される。 すべての解はD型のKerr-Schild時空となることが示され、ついでにそれらのKerr-Schild二重コピーについても言及する。 さらに、得られた族は、NUTパラメータをオフにした一般的な二重回転Kerr-NUT-(A)dS計量と局所的に等長であることを示す。 特に、Kerr-(A)dSサブクラスとその拡張（すなわち、解析接続および「無限回転」極限）は、特定の多項式計量関数が完全に因数分解されると仮定した場合に回復される。 副次的な結果として、すべての偶数次元において拡張Kerr-(A)dS族の3つの枝すべてを包含する統一計量形式が付録に示される。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We study the stability of theories where the gravitational action has arbitrary algebraic dependence on the three first traces of the Riemann tensor: the Ricci tensor, the co-Ricci tensor, and the homothetic curvature tensor. We collectively call them Ricci-type tensors. We allow arbitrary coupling to matter. We consider the case when the connection is unconstrained, and the cases when either torsion or non-metricity is assumed to vanish. We find which combinations of Ricci-type tensors lead to new degrees of freedom around Minkowski and FLRW space, and when there are ghosts. None of the theories with new degrees of freedom are healthy, except for two previously known cases where there is a single new vector. We find that projective invariance is not a sufficient condition for a theory to be ghost-free. | 我々は、重力作用がリーマンテンソルの最初の3つのトレース、すなわちリッチテンソル、コリッチテンソル、および相似曲率テンソルに任意の代数的依存性を持つ理論の安定性を研究する。 これらをまとめてリッチ型テンソルと呼ぶ。 任意の結合を問題とすることができる。 接続が制約されていない場合と、捩れまたは非計量性がゼロであると仮定した場合を検討する。 リッチ型テンソルのどの組み合わせがミンコフスキー空間およびFLRW空間の周囲に新たな自由度をもたらし、ゴーストが存在する場合を調べる。 新たな自由度を持つ理論はどれも、単一の新たなベクトルが存在する既知の2つの場合を除いて、健全ではない。 射影不変性は、理論がゴーストフリーであるための十分条件ではないことがわかった。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We present a time-domain model for the gravitational waves emitted by equal-mass binary neutron star merger remnants for a fixed equation of state. We construct a large set of numerical relativity simulations for a single equation of state consistent with current constraints, totaling 157 equal-mass binary neutron star merger configurations. The gravitational-wave model is constructed using the supervised learning method of K-nearest neighbor regression. As a first step toward developing a general model with supervised learning methods that accounts for the dependencies on equation of state and the binary masses of the system, we explore the impact of the size of the dataset on the model. We assess the accuracy of the model for a varied dataset size and number density in total binary mass. Specifically, we consider five training sets of $\{ 20,40, 60, 80, 100\}$ simulations uniformly distributed in total binary mass. We evaluate the resulting models in terms of faithfulness using a test set of 30 additional simulations that are not used during training and which are equidistantly spaced in total binary mass. The models achieve faithfulness with maximum values in the range of $0.980$ to $0.995$. We assess our models simulating signals observed by the three-detector network of Advanced LIGO-Virgo. We find that all models with training sets of size equal to or larger than $40$ achieve an unbiased measurement of the main gravitational-wave frequency. We confirm that our results do not depend qualitatively on the choice of the (fixed) equation of state. We conclude that training sets, with a minimum size of $40$ simulations, or a number density of approximately $11$ simulations per $0.1\,M_\odot$ of total binary mass, suffice for the construction of faithful templates for the post-merger signal for a single equation of state and equal-mass binaries (abbreviated). | 我々は、固定された状態方程式のもとで、等質量連星中性子星合体残骸から放出される重力波の時間領域モデルを提示する。 我々は、現在の制約と整合する単一の状態方程式に対して、合計157個の等質量連星中性子星合体構成を含む大規模な数値相対論シミュレーションセットを構築する。 重力波モデルは、K近傍回帰の教師あり学習法を用いて構築される。 状態方程式と連星質量への依存性を考慮した教師あり学習法を用いた一般化モデル開発への第一歩として、データセットのサイズがモデルに与える影響を調査する。 データセットのサイズと連星質量全体の数密度を変化させた場合のモデルの精度を評価する。 具体的には、全連星質量が均一に分布する5つのトレーニングセット（$\{20,40, 60, 80, 100\}$）のシミュレーションを検討する。 トレーニング中には使用されず、全連星質量が等間隔に分布する30の追加シミュレーションのテストセットを用いて、得られたモデルの忠実性を評価する。 モデルは、最大値が$0.980$から$0.995$の範囲で忠実性を達成した。 Advanced LIGO-Virgoの3検出器ネットワークで観測された信号をシミュレートするモデルを評価する。 トレーニングセットのサイズが$40$以上のすべてのモデルが、主重力波周波数の偏りのない測定を達成することがわかった。 結果は、（固定された）状態方程式の選択に定性的に依存しないことを確認した。 我々は、最小で40回のシミュレーション、または連星質量の0.1M_\odotあたり約11回のシミュレーション数密度のトレーニングセットが、単一の状態方程式と等質量連星（省略）の合体後信号の忠実なテンプレートを構築するのに十分であると結論付けました。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Recent X-ray observations have discovered a class of periodic X-ray flares in galactic nuclei known as quasi-periodic eruptions (QPEs). A promising explanation of QPEs is an emission produced when a stellar-mass object orbiting a central supermassive black hole crosses an accretion disk. If the companion is a compact object, such systems would be a prospective multi-messenger target for the space-based observatory LISA and its successors. Here we quantify the prospects for joint X-ray and GW detection of QPEs with orbital frequency in the mHz band using a minimal flare-emission model. Our analysis shows that X-ray observations are most effective at orbital frequencies up to roughly 1 mHz, whereas LISA is sensitive chiefly above about 1 mHz. Because the optimal sensitivity windows overlap only marginally, we predict at most one joint detection during LISA's nominal mission lifetime. Extending GW sensitivity into the sub-millihertz regime (< 0.1 mHz) would raise the possibility of the joint detection by an order of magnitude, enabling QPEs as an interesting multi-messenger target. | 最近のX線観測により、銀河核において準周期的噴出（QPE）と呼ばれる周期的なX線フレアが発見されました。 QPEの有望な説明として、中心の超大質量ブラックホールを周回する恒星質量天体が降着円盤を横切る際に発生する放射が挙げられます。 伴天体がコンパクト天体であれば、このような系は宇宙観測衛星LISAやその後継機にとって、マルチメッセンジャーの有望なターゲットとなるでしょう。 本研究では、最小フレア放射モデルを用いて、mHz帯の軌道周波数を持つQPEのX線と重力波の同時検出の可能性を定量化します。 解析の結果、X線観測はおよそ1mHzまでの軌道周波数で最も効果的であるのに対し、LISAは主に約1mHzを超える周波数で感度が高いことが示されました。 最適な感度ウィンドウはわずかにしか重ならないため、LISAの公称ミッション寿命中に同時検出されるのはせいぜい1回と予測されます。 重力波の感度をサブミリヘルツ領域（< 0.1 mHz）まで拡張すれば、同時検出の可能性は1桁高まり、QPEは興味深いマルチメッセンジャーのターゲットとなるでしょう。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Universal cosmologies are exact solutions of 10d type IIA supergravity containing a 4d Friedmann-Lema\^{i}tre-Robertson-Walker factor, that can also be repackaged as solutions of 4d models, i.e. as 4d consistent truncations. We extend the dynamical system analysis of universal cosmologies, beyond the case of a single exponential potential. For an open universe (negative 3d spatial curvature), these models generally possess many desirable features: parametric control of e-folds, late-time acceleration from potentials with steep exponentials (i.e. in accordance with swampland bounds), small string-loop and $\alpha'$-corrections, scale separation and/or absence of decompactification. | 普遍宇宙論は、4次元フリードマン・レマ・トレ・ロバートソン・ウォーカー因子を含む10次元IIA型超重力の厳密解であり、4次元モデルの解、すなわち4次元整合切断として再パッケージ化することもできる。 我々は、単一の指数関数型ポテンシャルの場合を超えて、普遍宇宙論の力学系解析を拡張する。 開宇宙（負の3次元空間曲率）の場合、これらのモデルは一般に多くの望ましい特徴を持つ。 例えば、eフォールドのパラメトリック制御、急峻な指数関数型ポテンシャル（すなわち、スワンプランド境界に従う）からの遅れ時間加速、小さなストリングループおよび$\alpha'$補正、スケール分離、および/またはデコンパクト化の欠如などである。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Conventional approaches to quantum gravity regard quantum principles, such as nonlocality and superposition, as fundamental properties of nature and therefore argue that gravity must also be quantized. In contrast, this work introduces a theory of crystallizing spacetime, which offers an alternative perspective: that both gravitational and quantum mechanical observations can be explained within a fundamentally classical framework operating beyond traditional spacetime. The theory proposes a spacetime relaxation mechanism wherein a dynamically evolving four-dimensional spacetime, populated by dynamic worldlines, relaxes as a function of the parameter $\tau$ into a standard spacetime consistent with general relativity. Simulations in the weak-gravity limit illustrate this process of spacetime and worldline relaxation. Additionally, models are developed showing that two hallmark quantum phenomena -- nonlocality in an EPR experiment and double-slit interference of a massive particle -- can be reproduced in this fundamentally classical framework by implementing Costa de Beauregard's concept of zigzag action along worldlines. The resulting crystallizing spacetime framework not only resolves the measurement problem but also provides a compelling basis for a unified theory of matter and gravity. Since this framework is grounded in concepts analogous to realism, locality, and determinism at its foundations, it brings Einstein's long-sought intuitive worldview within reach. | 量子重力に対する従来のアプローチでは、非局所性や重ね合わせといった量子原理を自然の基本的性質とみなし、重力も量子化されなければならないと主張してきた。 これに対し、本研究では時空結晶化理論を導入し、重力観測と量子力学的観測の両方が、伝統的な時空を超えて作用する根本的に古典的な枠組みの中で説明できるという、別の視点を提示する。 この理論は、動的世界線が存在する動的に進化する4次元時空が、パラメータ$\tau$の関数として、一般相対論と整合する標準時空へと緩和するという時空緩和メカニズムを提案する。 弱重力極限におけるシミュレーションは、この時空と世界線の緩和過程を示している。 さらに、EPR実験における非局所性と質量を持つ粒子の二重スリット干渉という2つの特徴的な量子現象が、コスタ・ド・ボーリガールの世界線に沿ったジグザグ作用の概念を適用することで、この根本的に古典的な枠組みの中で再現できることを示すモデルが開発されました。 結果として得られる結晶化時空枠組みは、測定問題を解決するだけでなく、物質と重力の統一理論の説得力のある基盤を提供します。 この枠組みは、実在論、局所性、決定論といった類似の概念を基礎としているため、アインシュタインが長年探し求めてきた直感的な世界観を実現可能なものにします。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We argue that black holes microstates leave an imprint on the gravitational vacuum through their virtual fluctuations. This imprint yields a power law fall off -- rather than an exponential fall off -- for the entanglement of planck scale fluctuations at different points. These entanglements generate an extra energy when space stretches too {\it fast}, since causality prevents a relaxation of these entanglements to their vacuum values. We obtain semiclassical dynamics for slow processes like star formation, but a radical departure from semiclassicality when a black hole horizon forms even though curvatures remain low everywhere. This resolution of the information puzzle also implies an extra energy source at the scale of the cosmological horizon, which may explain the mysteries of dark energy and the Hubble tension. | ブラックホールのミクロ状態は、その仮想的な揺らぎを通して重力真空に痕跡を残すと我々は主張する。 この痕跡は、異なる点におけるプランクスケールの揺らぎのエンタングルメントに、指数関数的な減衰ではなくべき乗則的な減衰をもたらす。 これらのエンタングルメントは、空間があまりにも速く伸びると余分なエネルギーを生成する。 これは因果律により、これらのエンタングルメントが真空の値まで緩和することが妨げられるためである。 星形成のような遅いプロセスでは半古典的なダイナミクスが得られるが、ブラックホールの地平線が形成されると、曲率がどこでも低いままであっても、半古典性から根本的に逸脱する。 この情報パズルの解決は、宇宙の地平線スケールにおける余分なエネルギー源も意味し、暗黒エネルギーとハッブル・テンションの謎を説明できるかもしれない。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The standard model of cosmology has provided a good phenomenological description of a wide range of observations both at astrophysical and cosmological scales for several decades. This concordance model is constructed by a universal cosmological constant and supported by a matter sector described by the standard model of particle physics and a cold dark matter contribution, as well as very early-time inflationary physics, and underpinned by gravitation through general relativity. There have always been open questions about the soundness of the foundations of the standard model. However, recent years have shown that there may also be questions from the observational sector with the emergence of differences between certain cosmological probes. In this White Paper, we identify the key objectives that need to be addressed over the coming decade together with the core science projects that aim to meet these challenges. These discordances primarily rest on the divergence in the measurement of core cosmological parameters with varying levels of statistical confidence. These possible statistical tensions may be partially accounted for by systematics in various measurements or cosmological probes but there is also a growing indication of potential new physics beyond the standard model. After reviewing the principal probes used in the measurement of cosmological parameters, as well as potential systematics, we discuss the most promising array of potential new physics that may be observable in upcoming surveys. We also discuss the growing set of novel data analysis approaches that go beyond traditional methods to test physical models. [Abridged] | 宇宙論の標準モデルは、数十年にわたり、天体物理学的スケールと宇宙論的スケールの両方において、幅広い観測結果を優れた現象論的記述で示してきました。 この調和モデルは、普遍宇宙定数によって構築され、素粒子物理学の標準モデルによって記述される物質セクターと冷たい暗黒物質の寄与、そして非常に初期のインフレーション物理学によって支えられ、一般相対論を通じた重力によって支えられています。 標準モデルの基礎の妥当性については、常に未解決の問題が存在してきました。 しかし近年、特定の宇宙論的探査機間の差異の出現に伴い、観測セクターからも疑問が生じる可能性があることが示されています。 このホワイトペーパーでは、今後10年間に取り組むべき主要な目標と、これらの課題への取り組みを目指す中核的な科学プロジェクトを特定しています。 これらの不一致は、主に、統計的信頼度の異なるコア宇宙論パラメータの測定値の乖離に起因しています。 これらの統計的緊張は、様々な測定や宇宙論的プローブにおける系統的性質によって部分的に説明できるかもしれませんが、標準モデルを超える潜在的な新物理の兆候も増えています。 宇宙論パラメータの測定に用いられる主要なプローブと潜在的な系統的性質を検討した後、今後のサーベイで観測される可能性のある最も有望な潜在的新物理の配列について議論します。 また、物理モデルを検証するための従来の手法を超える、新たなデータ分析手法の増加についても議論します。 [要約] |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We show that Laser Interferometer Space Antenna can uniquely identify the sites of intermediate-mass binary black hole (IMBBH) mergers if they occur in Active Galactic Nuclei (AGN) disks with a gas density $\rho\geq10^{-12} \, {\rm g/cc}$ via measurement of dynamical friction effect in the gravitational waveform. We find that even a single observation of a gravitational wave source with a total mass of $10^3 M_{\odot}$ and a mass ratio of 2 at a luminosity distance of 3 Gpc is sufficient to confidently associate the merger to be in an AGN disk with a density $\sim 10^{-12} \, {\rm g/cc}$, as it allows estimation of the density with an error bar $O(100\%)$. This provides a new way of inferring AGN disk densities that complement traditional X-ray observations. Further, we find that neglecting the presence of environmental effects in the waveform models used for parameter estimation can bias the chirp mass, mass ratio and arrival time of a merger. If not corrected, this can significantly impact our ability to carry out multiband data analysis of IMBBHs that combines information from LISA and ground-based gravitational wave detectors. | レーザー干渉計宇宙アンテナは、重力波形における動的摩擦効果の測定により、ガス密度が$\rho\geq10^{-12} \, {\rm g/cc}$の活動銀河核（AGN）ディスクで発生した中間質量連星ブラックホール（IMBBH）合体の発生場所を一意に特定できることを示す。 光度距離3 Gpcで全質量$10^3 M_{\odot}$、質量比2の重力波源を1回観測するだけで、密度$\sim 10^{-12} \, {\rm g/cc}$のAGNディスクで合体が発生したと確信を持って特定できる。 これは、誤差範囲$O(100\%)$で密度を推定できるためである。 これは、従来のX線観測を補完する、AGNディスク密度を推定する新しい方法を提供します。 さらに、パラメータ推定に使用した波形モデルにおいて環境効果の存在を無視すると、合体のチャープ質量、質量比、到着時間にバイアスが生じる可能性があることが分かりました。 これを修正しないと、LISAと地上重力波検出器からの情報を組み合わせたIMBBHのマルチバンドデータ解析の実行能力に重大な影響を与える可能性があります。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Recent analyses on the properties of the central compact object in the HESS J1731-347 remnant and the PSR J1231-1411 pulsar indicated that these two compact objects are characterized by similar (low) masses and possibly different radii. This paper aims at reconciling the aforementioned measurements by utilizing the widely employed color-flavor locked (CFL) MIT bag model. The main objective is related to the examination of the acceptable values for the color superconducting gap $\Delta$ and the bag parameter $B$. Furthermore, our analysis involves two distinct hypotheses for the nature of compact stars. Firstly, we considered the case of absolute stability for strange quark matter and we found that it is possible to explain both measurements, while also respecting the latest astronomical constraints on the masses and radii of compact stars. Secondly, we studied the case of hybrid stellar matter (transition from hadrons to quarks), and concluded that, when early phase transitions are considered, the simultaneous reconciliation of both measurements leads to results that are inconsistent to the existence of massive compact stars. However, we showed that all current constraints may be satisfied under the consideration that the HESS J1731-347 remnant contains a slow stable hybrid star. | HESS J1731-347残骸の中心コンパクト天体とPSR J1231-1411パルサーの特性に関する最近の解析により、これら2つのコンパクト天体は類似した（低い）質量と、おそらく異なる半径を特徴とすることが示唆されました。 本論文は、広く用いられているカラーフレーバー固定（CFL）MITバッグモデルを用いて、上記の測定値を調和させることを目的とします。 主な目的は、カラー超伝導ギャップ$\Delta$とバッグパラメータ$B$の許容値の検討です。 さらに、本解析は、コンパクト星の性質に関する2つの異なる仮説を含んでいます。 まず、ストレンジクォーク物質の絶対安定性のケースを検討し、コンパクト星の質量と半径に関する最新の天文学的制限を尊重しながら、両方の測定値を説明できることが分かりました。 第二に、混成恒星物質（ハドロンからクォークへの遷移）のケースを研究し、初期の相転移を考慮すると、両方の測定値を同時に調和させると、大質量コンパクト星の存在とは矛盾する結果が得られるという結論に至った。 しかしながら、HESS J1731-347残骸に低速で安定した混成星が含まれているという仮定のもとでは、現在のすべての制約が満たされる可能性があることを示した。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate the impact of curvature corrections to Starobinsky inflation in light of the latest observational results from the Atacama Cosmology Telescope (ACT). While the pure Starobinsky model remains a compelling candidate for cosmic inflation, we explore how the higher-order curvature terms $R^3$, $R^{4}$ and $R^{3/2}$ modify the inflationary predictions. Using the scalar-tensor formulation of $f(R)$ gravity, we derive the effective scalar potentials and compute the resulting scalar tilt $n_{s}$ and tensor-to-scalar ratio $r$. We show that those curvature corrections can shift the predictions to align better with the ACT data, thus providing a possible resolution to a minor discrepancy between the standard Starobinsky model and ACT observations. Our findings suggest that the modified Starobinsky models with the higher-order curvature terms offer a viable pathway to reconciling inflationary predictions with precision cosmological measurements. At the same time, measuring or constraining primordial tensor modes can help to discriminate between these corrections. | アタカマ宇宙論望遠鏡（ACT）による最新の観測結果を踏まえ、スタロビンスキー・インフレーションに対する曲率補正の影響を調査する。 純粋なスタロビンスキー模型は依然として宇宙インフレーションの有力な候補ではあるが、高次の曲率項$R^3$、$R^{4}$、$R^{3/2}$がインフレーション予測にどのような影響を与えるかを検証する。 $f(R)$重力のスカラー-テンソル定式化を用いて、有効スカラーポテンシャルを導出し、結果として得られるスカラー傾き$n_{s}$とテンソル-スカラー比$r$を計算する。 これらの曲率補正によって予測値がACTデータとより一致するようにシフトし、標準的なスタロビンスキー模型とACT観測値間のわずかな食い違いを解消できる可能性があることを示す。 我々の研究結果は、高次曲率項を導入した修正スタロビンスキー模型が、インフレーション予測と精密宇宙論的測定を調和させるための現実的な道筋を提供することを示唆している。 同時に、原始テンソルモードを測定または制限することで、これらの補正を区別するのに役立つ可能性がある。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Kepler's rescaling becomes, when "Eisenhart-Duval lifted" to $5$-dimensional "Bargmann" gravitational wave spacetime, an ordinary spacetime symmetry for motion along null geodesics, which are the lifts of Keplerian trajectories. The lifted rescaling generates a well-behaved conserved Noether charge upstairs, which takes an unconventional form when expressed in conventional terms. This conserved quantity seems to have escaped attention so far. Applications include the Virial Theorem and also Kepler's Third Law. The lifted Kepler rescaling is a Chrono-Projective transformation. The results extend to celestial mechanics and Newtonian Cosmology. | ケプラーの再スケーリングは、アイゼンハート・デュバルが5次元「バーグマン」重力波時空に「持ち上げ」ると、ヌル測地線に沿った運動に対する通常の時空対称性、すなわちケプラーの軌跡の持ち上げとなるものとなる。 持ち上げられた再スケーリングは、上階に行儀の良い保存されたノイザー電荷を生成するが、これは従来の用語で表現すると非従来的な形をとる。 この保存量はこれまで注目されてこなかったようである。 その応用としては、ビリアル定理やケプラーの第三法則などが挙げられる。 持ち上げられたケプラーの再スケーリングは、時射影変換である。 その成果は天体力学やニュートン宇宙論にまで及ぶ。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We calculate for the first time the third-order spectrum of gravitational waves sourced by the amplified scalar field perturbations during inflation using the in-in formalism, and discuss the conditions for the third-order spectrum to be smaller than the second-order one. Assuming an exponential growth of the sub-horizon modes of the scalar field perturbations, we find that the third-order spectrum increases faster than the second-order one as the amplification of the field perturbations increases, and thus the third-order spectrum dominates for detectable gravitational waves, which indicates that the perturbation theory breakdowns. | インフレーション中の増幅されたスカラー場の摂動によって発生する重力波の3次スペクトルを、in-in形式を用いて初めて計算し、3次スペクトルが2次スペクトルよりも小さくなる条件について議論する。 スカラー場の摂動のサブホライズンモードが指数関数的に増加すると仮定すると、場の摂動の増幅が増加するにつれて、3次スペクトルは2次スペクトルよりも速く増加し、したがって検出可能な重力波では3次スペクトルが支配的になることがわかった。 これは摂動論が破綻していることを示している。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The evolution of density perturbations is analysed in a modified theory of gravity with a nonminimal coupling between curvature and matter. We consider the broken degeneracy between the choices of matter Lagrangian for a perfect fluid, $\mathcal{L}_m=-\rho$ and $\mathcal{L}_m=p$, and determine the differences between their effects on the effective gravitational constant. We review the result for $\mathcal{L}_m=-\rho$ in the quasistatic approximation and show how it can lead to unphysical singular behaviour for late-time dominating models. This divergent regime can be avoided when considering the fully non-quasistatic perturbative equations, although the higher-order nature of the nonminimally coupled theory and the requirement of a physically viable effective gravitational constant strongly constrains the magnitude of these modifications to the action. We find that both of these issues can be removed when considering $\mathcal{L}_m=p$ at late times due to the pressureless nature of non-relativistic matter and provide predictions for inverse power-law models. | 曲率と物質の非極小結合を考慮した修正重力理論において、密度摂動の発展を解析する。 完全流体の物質ラグランジアンの選択、$\mathcal{L}_m=-\rho$ と $\mathcal{L}_m=p$ の間の縮退の破れを考慮し、それらが有効重力定数に与える影響の差を決定する。 準静的近似における $\mathcal{L}_m=-\rho$ の結果をレビューし、それがどのようにして後期時間支配モデルにおいて非物理的な特異挙動につながるかを示す。 この発散領域は、完全に非準静的な摂動方程式を考慮することで回避できるが、非極小結合理論の高次性質と物理的に実現可能な有効重力定数の要件により、作用に対するこれらの修正の大きさは強く制限される。 我々は、これらの問題は両方とも、非相対論的物質の圧力がゼロの性質により、遅い時間に$\mathcal{L}_m=p$を考慮すると除去できることを発見し、逆べき乗則モデルの予測を提供します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Recent pulsar timing array (PTA) observations have reported evidence of a gravitational wave background (GWB). If supermassive black holes (SMBHs) are indeed the primary source of this signal, future PTA observations, such as those from the Square Kilometer Array (SKA), are expected to simultaneously capture multiple continuous gravitational waves (CGWs) emitted by bright individual SMBH binaries alongside a gravitational wave background (GWB). To address this anticipated scenario in the SKA era, we revisit the F-statistic, a detection method for single source signals in PTA datasets, and introduce a new modeling that accounts for unresolved GWs as a stochastic GWB. Here, we applied this improved F-statistic to the mock datasets that include both CGW and GWB and evaluated how accurately F-statistic can identify the parameters of CGW. As a result, we demonstrate that our approach can successfully improve the estimation of the sky position and the amplitude of CGW, particularly when the GWB is dominant over white noise. This work serves as an initial step toward developing an efficient and robust algorithm based on the F-statistic for future PTA observations. | 最近のパルサータイミングアレイ（PTA）観測により、重力波背景（GWB）の証拠が報告されている。 超大質量ブラックホール（SMBH）が実際にこの信号の主発生源である場合、平方キロメートルアレイ（SKA）などの将来のPTA観測では、明るい個々のSMBH連星から放射される複数の連続重力波（CGW）と重力波背景（GWB）を同時に捕捉することが期待される。 SKA時代のこの予想されるシナリオに対処するため、我々はPTAデータセットにおける単一発生源信号の検出方法であるF統計量を再検討し、未分解の重力波を確率的重力波として考慮する新しいモデルを導入する。 本稿では、この改良されたF統計量をCGWとGWBの両方を含む模擬データセットに適用し、F統計量がCGWのパラメータをどの程度正確に識別できるかを評価した。 その結果、我々のアプローチは、特にGWBが白色ノイズよりも優勢な場合に、天空の位置とCGWの振幅の推定を効果的に改善できることを実証しました。 本研究は、将来のPTA観測のためのF統計量に基づく効率的かつ堅牢なアルゴリズムの開発に向けた第一歩となります。 |
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| We provide a complete classification of the Feynman integral geometries relevant to the scattering of two black holes at fifth order in the post-Minkowskian (PM) expansion, i.e. at four loops. The analysis includes integrals relevant to both the conservative and dissipative dynamics, as well as to all orders in the self-force (SF) expansion, i.e. the 0SF, 1SF and 2SF orders. By relating the geometries of integrals across different loop orders and integral families, we find that out of the 16,596 potentially contributing integral topologies, only 70 need to be analyzed in detail. By further computing their leading singularities using the loop-by-loop Baikov representation, we show that there only appear two different three-dimensional Calabi-Yau geometries and two different K3 surfaces at this loop order, which together characterize the space of functions beyond polylogarithms to which the 5PM integrals evaluate. | ポストミンコフスキー展開（PM）における5次の2つのブラックホールの散乱、すなわち4つのループに関連するファインマン積分幾何学の完全な分類を提供する。 この解析には、保存的ダイナミクスと散逸的ダイナミクスの両方に関連する積分、および自己力展開（SF）におけるすべての順序、すなわち0SF、1SF、および2SF順序に関連する積分が含まれる。 異なるループ順序と積分族にわたる積分幾何学を関連付けることにより、潜在的に寄与する16,596の積分位相のうち、詳細に解析する必要があるのはわずか70個であることがわかった。 ループごとのバイコフ表現を用いてそれらの主要特異点をさらに計算することにより、このループ順序では2つの異なる3次元カラビ・ヤウ幾何学と2つの異なるK3面しか出現しないことを示します。 これらは、5PM積分が評価する多重対数を超える関数の空間を特徴付けます。 |
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| The Atacama Cosmology Telescope (ACT) has recently reported updated measurements of the scalar spectral index $n_s$, which exhibit tension with predictions from many conventional inflationary models when combined with other observational data. In this work, we adopt a parameterization of the spectral index of the form $n_s = 1 - p/(N + \alpha)$ and reconstruct an inflationary potential that is consistent with the latest ACT data. The resulting potential takes the form of an inverse-power plateau, $V(\phi)=V_0[1-(M/\phi)^n]$, where the power index is given $n = 2(p-1)/(2-p)$. To match ACT constraints, $n$ can be chosen as $1$, $2$, $3$, $4$, or $5$. The corresponding tensor-to-scalar ratio is $r \approx 16(p-1)/[C (N+\alpha)^p]$ with $C= 2^{2p-1} \left[\sqrt{p-1}/(2-p)\right]^{2p-2} /M^{2p-2}$. The reconstructed potential corresponds to the form of the Polynomial $\alpha$-attractor potential. Since the reconstruction is model-independent, any inflationary model yielding predictions of the form $n_s = 1 - p/(N + \alpha)$ and satisfying observational constraints will exhibit a potential profile at the slow-roll region closely resembling that of the Polynomial $\alpha$-attractor. | アタカマ宇宙論望遠鏡（ACT）は最近、スカラースペクトル指数$n_s$の最新測定値を報告した。 この値は、他の観測データと組み合わせると、多くの従来のインフレーションモデルの予測と矛盾する。 本研究では、スペクトル指数のパラメータ化として$n_s = 1 - p/(N + \alpha)$を採用し、最新のACTデータと整合するインフレーションポテンシャルを再構築する。 得られたポテンシャルは逆べき乗プラトーの形を取り、$V(\phi)=V_0[1-(M/\phi)^n]$となる。 ここで、べき乗指数は$n = 2(p-1)/(2-p)$で与えられる。 ACTの制約に合わせるため、$n$は$1$、$2$、$3$、$4$、または$5$に選択できる。 対応するテンソル対スカラー比は$r \approx 16(p-1)/[C (N+\alpha)^p]$で、$C= 2^{2p-1} \left[\sqrt{p-1}/(2-p)\right]^{2p-2} /M^{2p-2}$である。 再構成されたポテンシャルは、多項式$\alpha$アトラクターポテンシャルの形に対応する。 再構成はモデル非依存であるため、$n_s = 1 - p/(N + \alpha)$の形を予測し、観測制約を満たすインフレーションモデルは、スローロール領域において多項式$\alpha$アトラクターのポテンシャルプロファイルに酷似する。 |
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| Black hole quasinormal modes (QNMs) can exhibit resonant excitations associated with avoided crossings in their complex frequency spectrum. Such resonance phenomena can serve as novel signatures for probing new physics, where additional degrees of freedom are commonly introduced. Motivated by this possibility, we investigate QNMs in systems where multiple degrees of freedom are coupled with each other, and introduce a definition of excitation factors suitable for such systems. To demonstrate our formulation, we apply it to a black hole in the Einstein-Maxwell-axion theory, where we find that avoided crossings can appear even between longest-lived modes originating from the fundamental modes of different degrees of freedom, in contrast to the Kerr case in General Relativity. We show that the excitation factors are indeed amplified as a manifestation of resonance at parameter values corresponding to the avoided crossings. | ブラックホール準基準モード（QNM）は、複素周波数スペクトルにおける回避交差に関連する共鳴励起を示すことがある。 このような共鳴現象は、新たな自由度が一般的に導入される新しい物理を探るための新たな指標となり得る。 この可能性に着目し、我々は複数の自由度が互いに結合した系におけるQNMを調査し、そのような系に適した励起因子の定義を導入する。 この定式化を証明するために、我々はそれをアインシュタイン-マクスウェル-アクシオン理論のブラックホールに適用する。 そこでは、一般相対性理論におけるカーの場合とは対照的に、異なる自由度の基本モードに由来する最長寿命モード間でも回避交差が出現する可能性があることがわかった。 我々は、回避交差に対応するパラメータ値において、共鳴の現れとして励起因子が実際に増幅されることを示す。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We assess the impact of accurate, self-consistent modelling of thermal effects in neutron-star merger remnants in the context of third-generation gravitational-wave detectors. This is done through the usage, in Bayesian model selection experiments, of numerical-relativity simulations of binary neutron star (BNS) mergers modelled through: a) nuclear, finite-temperature (or ``tabulated'') equations of state (EoSs), and b) their simplifed piecewise (or ``hybrid'') representation. These cover four different EoSs, namely SLy4, DD2, HShen and LS220. Our analyses make direct use of the Newman-Penrose scalar $\psi_4$ outputted by numerical simulations. Considering a detector network formed by three Cosmic Explorers, we show that differences in the gravitational-wave emission predicted by the two models are detectable with a natural logarithmic Bayes Factor $\log{\cal{B}}\geq 5$ at average distances of $d_L \simeq 50$Mpc, reaching $d_L \simeq 100$Mpc for source inclinations $\iota \leq 0.8$, regardless of the EoS. This impact is most pronounced for the HShen EoS. For low inclinations, only the DD2 EoS prevents the detectability of such modelling differences at $d_L \simeq 150$Mpc. Our results suggest that the usage a self-consistent treatment of thermal effects is crucial for third-generation gravitational wave detectors. | 第三世代重力波検出器の枠組みにおいて、中性子星合体残骸における熱効果の正確かつ自己無撞着なモデリングの影響を評価する。 これは、ベイズモデル選択実験において、以下の方法でモデル化された連星中性子星（BNS）合体の数値相対論シミュレーションを用いることで行われる。 a) 核有限温度（または「表形式」）状態方程式（EoS）、およびb) その簡略化された区分的（または「ハイブリッド」）表現。 これらは、SLy4、DD2、HShen、およびLS220という4つの異なるEoSをカバーしている。 私たちの解析では、数値シミュレーションによって出力されるニューマン・ペンローズ・スカラー$\psi_4$を直接利用する。 3機の宇宙探査機（Cosmic Explorer）で構成される検出器ネットワークを考察した結果、2つのモデルによって予測される重力波放射の差は、平均距離$d_L \simeq 50$Mpcでは自然対数ベイズ係数$\log{\cal{B}}\geq 5$で検出可能であり、EoSに関わらず、源傾斜角$\iota\leq 0.8$では$d_L \simeq 100$Mpcに達することが示された。 この影響はHShenのEoSで最も顕著である。 傾斜角が低い場合、DD2のEoSのみが$d_L \simeq 150$Mpcでのこのようなモデル化の違いの検出を妨げている。 我々の結果は、熱効果の自己無撞着な取り扱いが第三世代重力波検出器にとって重要であることを示唆している。 |
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| Domain walls represent two-dimensional topological defects that emerge from the spontaneous breaking of discrete symmetries in various new physics models. In this study, we undertake the first calculation of gravitational waves produced by scalar perturbations generated from the gravitational wave network. Our findings indicate that the gravitational wave spectrum is notably distinct from that of other sources. This opens up a promising avenue for future gravitational wave experiments aimed at exploring the role of domain walls in the early universe. | ドメインウォールは、様々な新しい物理モデルにおける離散的対称性の自発的破れから生じる2次元のトポロジカル欠陥を表す。 本研究では、重力波ネットワークから発生するスカラー摂動によって生成される重力波の計算を初めて行った。 我々の発見は、重力波スペクトルが他の発生源のものと著しく異なることを示している。 これは、初期宇宙におけるドメインウォールの役割を探ることを目的とした将来の重力波実験への有望な道を開くものである。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Correlated time-of-arrival measurements by pulsar timing arrays (PTAs) have provided a new means of constraining astrophysical or cosmological models that produce a gravitational wave (GW) background. For this work, we discuss the implications of PTA observations for Gauss-Bonnet (GB) inflationary models through the production and propagation of inflationary GWs. We show that our GB inflationary scenario is consistent with present PTA and cosmological data. A blue-tilted tensor power spectrum supported by PTAs can be naturally accommodated in GB inflation. Using observational constraints, we derive general conditions for the inflaton potential and the GB coupling function, suggesting that in GB inflation, the inflaton must climb up the potential before rolling downhill and reaching the end of inflation. We provide two concrete GB inflationary models to demonstrate the viability of this mechanism. | パルサータイミングアレイ（PTA）による相関到着時刻測定は、重力波背景を生成する天体物理学的あるいは宇宙論的モデルを制限する新たな手段を提供してきた。 本研究では、インフレーション重力波の生成と伝播を通して、PTA観測がガウス・ボネ（GB）インフレーションモデルに及ぼす影響について議論する。 我々のGBインフレーションシナリオは、現在のPTAおよび宇宙論的データと整合することを示す。 PTAによって支持される青傾斜テンソルパワースペクトルは、GBインフレーションに自然に適応できる。 観測的制約を用いて、インフレーションポテンシャルとGB結合関数の一般条件を導出し、GBインフレーションにおいて、インフレーションは坂を転がり落ちてインフレーションの終点に達する前に、ポテンシャルを登らなければならないことを示唆する。 このメカニズムの実現可能性を示すために、2つの具体的なGBインフレーションモデルを提示する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We study the emergence of decoherent histories in isolated systems based on exact numerical integration of the Schr\"odinger equation for a Heisenberg chain. We reveal that the nature of the system, which we switch from (i) chaotic to (ii) interacting integrable to (iii) non-interacting integrable, strongly impacts decoherence \new{of coarse spin observables}. From a finite size scaling law we infer a strong exponential suppression of coherences for (i), a weak exponential suppression for (ii) and no exponential suppression for (iii) on a relevant short (nonequilibrium) time scale. Moreover, for longer times we find stronger decoherence for (i) but the opposite for (ii), hinting even at a possible power-law decay for (ii) at equilibrium time scales. This behaviour is encoded in the multi-time properties of the quantum histories and it can not be explained by environmentally induced decoherence. Our results suggest that chaoticity plays a crucial role in the emergence of classicality in finite size systems. | ハイゼンベルク鎖に対するシュレーディンガー方程式の正確な数値積分に基づき、孤立系におけるデコヒーレント履歴の出現を研究する。 系の性質を(i)カオスから(ii)相互作用する可積分系、そして(iii)非相互作用する可積分系へと変化させることで、デコヒーレンス\new{粗いスピン観測量の}に強く影響することを明らかにする。 有限サイズのスケーリング則から、関連する短い（非平衡）時間スケールにおいて、(i)についてはコヒーレンスの強い指数関数的抑制、(ii)については弱い指数関数的抑制、(iii)については指数関数的抑制が見られないことがわかる。 さらに、より長い時間スケールでは、(i)についてはより強いデコヒーレンスが見られるが、(ii)についてはその逆であり、平衡時間スケールにおいて(ii)についてはべき乗則的な減衰が生じる可能性さえ示唆される。 この挙動は、量子履歴の多時間特性に符号化されている。 そして それは環境誘起のデコヒーレンスでは説明できません。 私たちの研究結果は、有限サイズ系における古典性の出現において、カオス性が重要な役割を果たしていることを示唆しています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this paper, we examine gravitational collapse of matter fields in $n$-dimensional general relativity. The matter energy-momentum tensor under consideration includes dust, perfect fluids with equations of state and matter admitting bulk and shear viscosity. By adjusting various parameters of the matter energy-momentum tensor, we determine the trapped region and spherical marginally trapped surfaces in homogeneous and inhomogeneous models of collapse. We show that, as expected, the time development of marginally trapped tube is intricately related to the initial velocity and density profiles of the collapsing matter configuration. This study clarifies the role of initial data in the formation of spacetime singularity during gravitational collapse and implies that, under generic conditions on the matter profiles, the central spacetime singularity is always covered by a horizon. | 本論文では、n次元一般相対論における物質場の重力崩壊を考察する。 対象とする物質エネルギー運動量テンソルには、ダスト、状態方程式を持つ完全流体、そして体積粘性および剪断粘性を許容する物質が含まれる。 物質エネルギー運動量テンソルの様々なパラメータを調整することにより、均質および非均質な崩壊モデルにおける捕捉領域と球状の周辺捕捉面を決定する。 予想通り、周辺捕捉チューブの時間発展は、崩壊する物質配置の初期速度および密度プロファイルと複雑に関連していることを示す。 本研究は、重力崩壊中の時空特異点の形成における初期データの役割を明らかにし、物質プロファイルに関する一般的な条件下では、中心時空特異点は常に地平線によって覆われることを意味する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We use data from the Gravitational Wave Transient Catalog 3.0 to update constraints on parameterized deviations from General Relativity, as encountered in pseudo-complex general relativity (pcGR) theory and models of dirty black holes. The pcGR framework extends Einstein's theory of general relativity by introducing additional parameters that diverge from standard predictions in the strong-field regime, potentially excluding black hole horizons for specific parameter choices. We analyze gravitational wave signals from coalescing compact objects to obtain new bounds on these parameters. Our results modify existing constraints and identify previously unexplored regions of parameter space, exploring the observational viability of dirty black holes and horizonless solutions in pcGR. We confirm the exclusion of 1PN deviations sufficient to avoid a horizon, and for the first time rule out 1.5PN as well. We also discuss implications for current and future gravitational wave observations in refining these constraints | 我々は重力波トランジェントカタログ3.0のデータを用いて、擬複素一般相対論（pcGR）理論やダーティーブラックホールモデルに見られるような、一般相対論からのパラメータ化された偏差に対する制約条件を更新する。 pcGR枠組みは、強磁場領域における標準的な予測から逸脱する追加パラメータを導入することでアインシュタインの一般相対論を拡張し、特定のパラメータ選択においてブラックホールの地平線が排除される可能性がある。 我々は、合体するコンパクト天体からの重力波信号を解析し、これらのパラメータの新たな境界値を得る。 我々の結果は既存の制約条件を修正し、これまで未踏であったパラメータ空間領域を特定し、pcGRにおけるダーティーブラックホールと地平線のない解の観測的実現可能性を探る。 地平線を回避するのに十分な1PN偏差が排除されることを確認し、初めて1.5PNも排除した。 また、これらの制約条件を精緻化することで、現在および将来の重力波観測にどのような影響が及ぶかについても議論する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| This paper explores gravitational phenomena associated with a non-commutative black hole. Geodesic equations are derived, and a thin accretion disk is analyzed to model the black hole shadow image, considering an optically thin, radiating, and infalling gas. Retrolensing effects are examined to trace photon emission configurations, while gravitational lensing is investigated through weak and strong deflection limits, with lensing equations and observables applied to Sagittarius A*. The study also includes calculations of time delay, energy deposition rate from neutrino annihilation, phase and probability of neutrino oscillation, and neutrino gravitational lensing. | 本論文では、非可換ブラックホールに関連する重力現象を探求する。 測地線方程式を導出し、薄い降着円盤を解析することで、光学的に薄く、放射しながら落下するガスを考慮したブラックホールの影像をモデル化する。 光子放出構成を追跡するためにレトロレンズ効果を調べる一方、重力レンズ効果は、いて座A*にレンズ方程式と観測量を適用し、弱い偏向極限と強い偏向極限を通して調査する。 本研究では、時間遅延、ニュートリノ消滅によるエネルギー付与率、ニュートリノ振動の位相と確率、ニュートリノ重力レンズ効果の計算も行う。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We propose new noncommutative models of quantum phase spaces, containing a pair of $\kappa$-deformed Poincar\'e algebras, with two independent double ($\kappa,\tilde{\kappa}$)-deformations in space-time and four-momenta sectors. The first such quantum phase space can be obtained by contractions $M,R\to \infty$ of recently introduced doubly $\kappa$-deformed $(\kappa,\tilde{\kappa})$-Yang models, with the parameters $M,R$ describing inverse space-time and four-momenta curvatures and constant four-vectors $a_\mu, b_\mu$ determining nine types of $(\kappa,\tilde{\kappa})$-deformations. The second considered model is provided by the nonlinear doubly $\kappa$-deformed TSR algebra spanned by 14 coset $\hat{o}(1,5)/\hat {o}(2)$ generators. The basic algebraic difference between the two models is the following: the first one, described by $\hat{o}(1,5)$ Lie algebra can be supplemented by the Hopf algebra structure, while the second model contains the quantum phase space commutators $[\hat{x}_\mu,\hat{q}_\nu]$, with the standard numerical $i\hbar\eta_{\mu\nu}$ term; therefore it describes the quantum-deformed Heisenberg algebra relations which cannot be equipped with the Hopf algebra. | 我々は、時空セクターと4元運動量セクターに2つの独立な二重($\kappa,\tilde{\kappa}$)変形を持つ、一対の$\kappa$変形ポアンカレ代数を含む、量子位相空間の新しい非可換モデルを提案する。 このような最初の量子位相空間は、最近導入された二重$\kappa$変形$(\kappa,\tilde{\kappa})$ヤンモデルの縮約$M,R\to \infty$によって得られる。 ここで、パラメータ$M,R$は逆時空曲率と4元運動量曲率を記述し、定数4元ベクトル$a_\mu, b_\mu$は9種類の$(\kappa,\tilde{\kappa})$変形を決定する。 2番目に検討するモデルは、14個の剰余類$\hat{o}(1,5)/\hat{o}(2)$生成子によって張られる非線形二重$\kappa$変形TSR代数によって提供される。 2つのモデルの基本的な代数的差異は以下の通りである。 $\hat{o}(1,5)$リー代数によって記述される最初のモデルはホップ代数構造によって補完できるのに対し、2番目のモデルは標準的な数値項$i\hbar\eta_{\mu\nu}$を伴う量子位相空間交換子$[\hat{x}_\mu,\hat{q}_\nu]$を含む。 したがって、ホップ代数では表現できない量子変形ハイゼンベルク代数関係を記述する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The recent detections of bright optical/infrared kilonova signals following two long-duration gamma-ray bursts (LGRBs), GRB 211211A and GRB 230307A, have significantly challenged the traditional classification of GRBs. These merger-driven LGRBs may represent a distinct GRB population. Since traditional GRB classification methods often struggle to distinguish merger-driven LGRBs from traditional merger-driven short-duration GRBs resulting from compact object mergers and collapse-driven LGRBs produced by massive stars, this work aims to explore the shared properties in terms of hardness, energy, and duration among currently observed merger-driven LGRB events, thereby identifying their observed differences from the traditional GRB population. We collect a sample of merger-driven LGRBs with known redshifts, including observed information on their main emission (ME) and whole emission (WE) phases. Treating ME and WE properties as two independent sets of information, we apply several GRB classification methodologies to explore their potential shared properties. Using the phenomenologically defined Energy-Hardness (EH) parameter, we identify a probable universal linear correlation across merger-driven LGRBs, regardless of whether their ME or WE phases are considered. We propose that such shared properties of merger-driven LGRBs are unlikely to arise from the low-redshift selection effect and they become particularly intriguing when compared with the relatively weak correlations or lack of correlation observed in traditional merger-driven short-duration GRBs (with or without extended emissions) and collapse-driven LGRBs. Our newly proposed correlation highlights the necessity for further investigation into the observations of merger-driven LGRBs and the physical mechanisms underlying the empirical correlation. | 2つの長時間ガンマ線バースト（LGRB）、GRB 211211AとGRB 230307Aに続く明るい可視光線/赤外線キロノバ信号の最近の検出は、GRBの従来の分類に大きな疑問を投げかけています。 これらの合体駆動型LGRBは、独自のGRB種族を代表する可能性があります。 従来のGRB分類法では、合体駆動型LGRBを、コンパクト天体の合体に起因する従来の合体駆動型短持続時間GRBや大質量星による重力崩壊駆動型LGRBと区別することがしばしば困難であるため、本研究では、現在観測されている合体駆動型LGRBイベントの硬さ、エネルギー、および持続時間に関する共通特性を調査し、それによって従来のGRB種族との観測上の差異を特定することを目的としています。 本研究では、赤方偏移が既知の合体駆動型LGRBのサンプルを収集し、主放射（ME）および全放射（WE）位相に関する観測情報も収集しました。 MEとWEの特性を2つの独立した情報セットとして扱い、いくつかのGRB分類手法を適用して、それらの潜在的な共通特性を探索する。 現象論的に定義されたエネルギー硬度（EH）パラメータを用いて、ME相とWE相のどちらを考慮しているかに関わらず、合体駆動型LGRB間に普遍的な線形相関が存在する可能性が高いことを特定する。 合体駆動型LGRBのこのような共通特性は、低赤方偏移選択効果から生じる可能性は低く、従来の合体駆動型短時間GRB（拡張放出の有無にかかわらず）や重力崩壊駆動型LGRBで観測される比較的弱い相関、あるいは相関の欠如と比較すると特に興味深いものとなると提案する。 我々が新たに提案した相関は、合体駆動型LGRBの観測と、その経験的相関の背後にある物理的メカニズムのさらなる調査の必要性を浮き彫りにする。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Double Field Theory (DFT) has emerged as a comprehensive framework for gravity, presenting a testable and robust alternative to General Relativity (GR), rooted in the $\mathbf{O}(D,D)$ symmetry principle of string theory. These lecture notes aim to provide an accessible introduction to DFT, structured in a manner similar to traditional GR courses. Key topics include doubled-yet-gauged coordinates, Riemannian versus non-Riemannian parametrisations of fundamental fields, covariant derivatives, curvatures, and the $\mathbf{O}(D,D)$-symmetric augmentation of the Einstein field equation, identified as the unified field equation for the closed string massless sector. By offering a novel perspective, DFT addresses unresolved questions in GR and enables the exploration of diverse physical phenomena, paving the way for significant future research. | 二重場理論（DFT）は、重力理論の包括的な枠組みとして登場し、弦理論の$\mathbf{O}(D,D)$対称性原理に根ざした一般相対論（GR）に代わる、検証可能で堅牢な代替理論を提示しています。 本講義ノートは、従来の一般相対論コースと同様の構成で、DFTへの分かりやすい入門を提供することを目的としています。 主要なトピックには、二重ゲージ座標、基本場のリーマンパラメータ化と非リーマンパラメータ化、共変微分、曲率、そして閉じた弦の質量ゼロセクターに対する統一場方程式として同定されたアインシュタイン場方程式の$\mathbf{O}(D,D)$対称拡大が含まれます。 DFTは、新たな視点を提供することで、一般相対論における未解決の疑問に取り組み、多様な物理現象の探究を可能にし、将来の重要な研究への道を開きます。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate nonradial $f$-mode oscillations of protoneutron stars in full general relativity, employing equations of state described by the Brueckner-Hartree-Fock theory or the relativistic mean field model, while assuming isentropy and fixed lepton fractions for the internal structure. The validity of various universal relations for cold neutron stars involving $f$-mode characteristics and macroscopic properties of the star is confirmed for those isentropic protoneutron stars. Prospects of observations are also discussed. According to simulation results, we then model details of the thermal and trapping profiles in a PNS with the canonical mass. The corresponding $f$-mode frequencies and gravitational-wave strain amplitudes are presented. The validity of the universal relations during the evolution to the formation of a cold neutron star is confirmed. | 我々は、ブリュックナー・ハートリー・フォック理論または相対論的平均場モデルで記述される状態方程式を用い、内部構造として等エントロピーと固定レプトン比を仮定し、一般相対論における原始中性子星の非動径$f$モード振動を解析する。 $f$モード特性と星の巨視的性質を含む様々な普遍的関係式が、等エントロピー原始中性子星において妥当であることを確認する。 観測の見通しについても議論する。 次に、シミュレーション結果に基づき、標準質量を持つPNSにおける熱および捕捉プロファイルの詳細をモデル化する。 対応する$f$モード周波数と重力波歪み振幅を示す。 冷中性子星の形成までの進化過程における普遍的関係式の妥当性を確認する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Within the framework of hybrid metric-Palatini gravity, we incorporate non-localities introduced via the inverse of the d'Alembert operators acting on the scalar curvature. We analyse the dynamical structure of the theory and, adopting a scalar-tensor perspective, assess the stability conditions to ensure the absence of ghost instabilities. Focusing on a special class of well-defined hybrid actions -- where local and non-local contributions are carried by distinct types of curvature -- we investigate the feasibility of inflation within the resulting Einstein-frame multi-field scenario. We examine how the non-minimal kinetic couplings between the fields, reflecting the non-local structure of the original frame, influence the number of e-folds and the field trajectories. To clarify the physical interpretation of our results, we draw analogies with benchmark single-field inflation scenarios that include spectator fields. | ハイブリッド計量-パラティーニ重力の枠組みにおいて、スカラー曲率に作用するダランベール作用素の逆関数によって導入される非局所性を組み込む。 理論の動的構造を解析し、スカラー-テンソルの観点から、ゴースト不安定性が存在しないことを保証するための安定条件を評価する。 局所的寄与と非局所的寄与が異なる種類の曲率によって担われる、明確に定義されたハイブリッド作用の特別なクラスに焦点を当て、結果として得られるアインシュタイン座標系の多場シナリオにおけるインフレーションの実現可能性を調査する。 元の座標系の非局所構造を反映した、場間の非最小運動学的結合が、e-foldの数と場の軌跡にどのように影響するかを調べる。 結果の物理的解釈を明確にするために、スペクテイター場を含むベンチマークとなる単一場インフレーションシナリオとの類似性を示す。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Ultralight bosons, proposed as candidates for dark matter (DM), are predicted by various new physics models. In the presence of bosons with suitable masses, superradiant (SR) instability can naturally transform a spinning black hole (BH) into a gravitational atom (GA). Here we study the dynamics of intermediate mass-ratio inspirals (IMRIs) around a GA formed by ultralight vector field saturated in its SR ground state. We employ a perturbative model at the leading Newtonian order to consistently account for both the conservative effect of cloud gravity and the dissipative effect of cloud ionization. We find the cloud can make a sizable negative contribution to the secular periastron precession at binary separations comparable to the gravitational Bohr radius. Meanwhile, the backreaction of ionization could significantly accelerate the process of orbital decay and circularization. Considering reasonably small vector boson masses, we examine the adiabatic orbital evolution and gravitational waveforms of eccentric inspirals. The results indicate that vector GAs might be detectable through observations of low-frequency IMRIs by the future space-based gravitational-wave detectors, such as LISA and Taiji. | 暗黒物質（DM）の候補として提案されている超軽量ボソンは、様々な新しい物理モデルによって予測されています。 適切な質量を持つボソンが存在する場合、超放射（SR）不安定性によって、回転するブラックホール（BH）が重力原子（GA）へと自然に変化します。 本研究では、SR基底状態で飽和した超軽量ベクトル場によって形成されるGAの周囲における中間質量比インスパイラル（IMRI）のダイナミクスを研究します。 雲の重力による保存効果と雲の電離による散逸効果の両方を整合的に考慮するために、ニュートン力学の主要次数における摂動モデルを用います。 その結果、連星間の距離が重力ボーア半径に匹敵する距離にある場合、雲は永年近点歳差運動にかなりの負の寄与をする可能性があることが分かりました。 一方、電離の反作用は、軌道の崩壊と円形化のプロセスを大幅に加速する可能性があります。 比較的小さいベクトルボソン質量を考慮し、断熱軌道進化と偏心インスパイラルの重力波形を調べた。 結果は、ベクトルGAが、LISAやTaijiといった将来の宇宙重力波検出器による低周波IMRIの観測を通じて検出できる可能性があることを示唆している。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this note, we show that several self-dual spacetimes previously studied in the context of celestial and twisted holography arise as limits of a certain Taub-NUT AdS$_4$ metric, the Pedersen metric, in which their Mass, NUT charge and cosmological constant obey a self-duality relation. In particular, self-dual Taub-NUT, a singular double cover of Eguchi-Hanson space, Euclidean AdS$_4$, and non-compact $\mathbb{CP}^2$, which is conformally equivalent to Burns space, arise as special limits of the Pedersen metric. The Pedersen metric can be derived from a curved twistor space which we conjecture to arise from a backreaction of self-dual gravity in the presence of a cosmological constant when coupled to a defect operator wrapping a certain $\mathbb{CP}^1$ at infinity. The curved twistor space gives rise to a $2$-parameter deformation of the celestial symmetry algebra $Lw_\wedge$ which reduces to previously studied algebras in various limits. | 本稿では、これまで天体ホログラフィーやツイストホログラフィーの文脈で研究されてきたいくつかの自己双対時空が、あるタウブ-NUT AdS$_4$計量、すなわちペダーセン計量の極限として現れることを示す。 これらの計量において、質量、NUT電荷、そして宇宙定数は自己双対関係に従う。 特に、自己双対タウブ-NUT、江口-ハンソン空間の特異二重被覆、ユークリッドAdS$_4$、そしてバーンズ空間と共形的に同値な非コンパクト$\mathbb{CP}^2$は、ペダーセン計量の特別な極限として現れる。 ペダーセン計量は、ある$\mathbb{CP}^1$を無限遠で包む欠陥演算子と結合した際に、宇宙定数が存在する場合の自己双対重力の反作用から生じると予想される曲がったツイスター空間から導くことができる。 曲がったツイスター空間は、天体対称代数$Lw_\wedge$の$2$パラメータ変形を生じ、これは様々な極限においてこれまでに研究された代数に帰着する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate the interaction between a non-rotating black hole and incoming gravitational waves using the characteristic formulation of the Einstein field equations, framed as a Bondi problem. By adopting retarded time as the null coordinate and recognizing that the final state is invariably a black hole, we show that an apparent horizon forms once sufficient mass accretes onto the black hole. We derive the evolution of the Bondi mass and compute its final value, enabling us to quantify the fraction of the incident mass absorbed by the black hole. Additionally, we establish a nonextensive relation for the absorbed mass as a function of initial parameters, such as the amplitude of the gravitational wave data. | 我々は、アインシュタイン場の方程式の特性定式化を用いて、ボンディ問題として捉え、回転しないブラックホールと入射する重力波との相互作用を調べる。 遅延時間を零座標として採用し、最終状態が常にブラックホールであることを認識することで、十分な質量がブラックホールに集積すると、見かけの地平線が形成されることを示す。 ボンディ質量の変化を導出し、その最終値を計算する。 これにより、ブラックホールに吸収される入射質量の割合を定量化することができる。 さらに、重力波データの振幅などの初期パラメータの関数として、吸収質量に関する非示量的な関係を確立する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Dark matter (DM) search is one of the greatest challenges in physics. If DM consists of particles, it may form a spike around supermassive black holes (BH) prevalent in galaxy centers. This spike could be potentially observed by altering the orbits of Extreme Mass Ratio Inspirals (EMRIs), one of LISA's main targets. Meanwhile, the effects of EMRI on the DM spike have also been explored. In this study, we focus on the tidal resonances between DM particles and EMRI secondary. As the EMRI orbit evolves via gravitational wave backreaction, each DM particle experiences a significant number of resonances. Although the effect of each individual resonance is small, their cumulative impact might significantly alter the DM particle's orbit. To examine this possibility, we explicitly derive the interaction Hamiltonian for tidal resonances and conducted numerical calculations. | 暗黒物質（DM）の探索は物理学における最大の課題の一つです。 DMが粒子で構成されている場合、銀河中心に広く分布する超大質量ブラックホール（BH）の周囲にスパイクを形成する可能性があります。 このスパイクは、LISAの主なターゲットの一つである極限質量比インスパイラル（EMRI）の軌道を変化させることで観測できる可能性があります。 一方、EMRIがDMスパイクに与える影響も研究されています。 本研究では、DM粒子とEMRI二次粒子間の潮汐共鳴に注目します。 EMRI軌道が重力波反作用によって変化するにつれて、各DM粒子は多数の共鳴を経験します。 個々の共鳴の影響は小さいものの、それらの累積的な影響はDM粒子の軌道を大きく変化させる可能性があります。 この可能性を検証するために、潮汐共鳴の相互作用ハミルトニアンを明示的に導出し、数値計算を行いました。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We derive a coordinate-invariant expression for the photon deflection angle in the strong deflection limit (SDL) of stationary axisymmetric spacetimes. The key logarithmic-divergence coefficient is shown to depend only on quantities locally measurable by a zero-angular-momentum observer -- curvature scalars, the circumferential radius, and the proper angular velocity. The same coefficient governs the damping rate of quasinormal modes (QNMs) in the eikonal limit, establishing a curvature-based, model-independent connection between QNMs and lensing in the SDL near rotating compact objects. | 定常軸対称時空の強偏向極限（SDL）における光子偏向角の座標不変な表現を導出した。 重要な対数発散係数は、ゼロ角運動量観測者によって局所的に測定可能な量、すなわち曲率スカラー、円周半径、および固有角速度のみに依存することが示された。 同じ係数がアイコナール極限における準正規モード（QNM）の減衰率を支配し、回転するコンパクト天体近傍のSDLにおけるQNMとレンズ効果との間に、曲率に基づくモデル非依存な関係を確立した。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The abundances resulting from $r$-process nucleosynthesis as predicted by simulations of binary neutron star (BNS) mergers remain an open question as the current state of the art is still restricted to three-species neutrino transport. We present the first BNS merger simulations employing a moment-based general-relativistic neutrino transport with five neutrino species, thus including (anti)muons and advanced muonic $\beta$-processes, and contrast them with traditional three-neutrino-species simulations. Our results show that a muonic trapped-neutrino equilibrium is established, forming a different trapped-neutrino hierarchy akin to the electronic equilibrium. The formation of (anti)muons and the muonization via muonic $\beta$-processes enhance the neutrino luminosity, leading to rapid cooling in the early postmerger phase. Since muonic processes redirect part of the energy otherwise used for protonization by electronic processes, they yield a cooler remnant and disk, together with neutrino-driven winds that are more neutron-rich. Importantly, the unbound ejected mass is smaller than three-species simulations, and, because of its comparatively smaller temperature and proton fraction, it can enhance lanthanide production and reduce the overproduction of light $r$-process elements for softer equations of state. This finding underlines the importance of muonic interactions and five neutrino species in long-lived BNS remnants. | 連星中性子星（BNS）合体シミュレーションによって予測される$r$過程元素合成に起因する存在比は、現状の最先端の研究が3種ニュートリノ輸送に限定されているため、未解決の問題として残されている。 我々は、（反）ミューオンと高度なミューオン$\beta$過程を含む5種ニュートリノを用いたモーメントベースの一般相対論的ニュートリノ輸送を用いた初のBNS合体シミュレーションを提示し、従来の3種ニュートリノシミュレーションと比較する。 我々の結果は、ミューオン捕捉ニュートリノ平衡が確立され、電子平衡に類似した異なる捕捉ニュートリノ階層を形成することを示している。 （反）ミューオンの形成とミューオン$\beta$過程によるミューオン化はニュートリノの光度を増大させ、合体後早期の段階で急速な冷却をもたらす。 ミューオン過程は、電子過程による陽子化に使われるエネルギーの一部を別のエネルギーに転用するため、より低温の残骸と円盤、そしてより中性子に富むニュートリノ駆動風を生み出す。 重要なのは、放出される非束縛質量が3種シミュレーションよりも小さく、比較的温度と陽子比が低いため、より軟らかい状態方程式においてランタニド生成を促進し、軽いr過程元素の過剰生成を減らすことができることである。 この発見は、長寿命BNS残骸におけるミューオン相互作用と5種のニュートリノ種の重要性を強調している。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this study, we explore a relativistic quantum Otto heat engine with a qutrit as the working substance interacting with a quantum scalar field in curved spacetime. Unlike qubits, which extract work by simply expanding or shrinking a single energy gap, qutrits allow multiple energy gaps to be adjusted independently, enabling more versatile work extraction in the quantum Otto cycle. We derive a general positive work condition in terms of the effective temperature that each pair of energy levels perceives. Moreover, we discuss additional subtleties that are absent when using a qubit, such as the generation of coherence terms in the density matrix due to interactions. | 本研究では、曲がった時空において量子スカラー場と相互作用する量子トリットを作業物質とする相対論的量子オットー熱機関を探求する。 単一のエネルギーギャップを単純に拡大または縮小することで仕事を抽出する量子ビットとは異なり、量子トリットでは複数のエネルギーギャップを独立に調整できるため、量子オットーサイクルにおいてより多様な仕事抽出が可能となる。 我々は、各エネルギー準位ペアが感知する有効温度の観点から、一般的な正の仕事条件を導出する。 さらに、相互作用による密度行列におけるコヒーレンス項の生成など、量子ビットを用いた場合には見られないさらなる微細な点についても議論する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We provide a study of the effects of the Effective Field Theory (EFT) generalisation of stochastic inflation on the production of primordial black holes (PBHs) in a model-independent single-field context. We demonstrate how the scalar perturbations' Infra-Red (IR) contributions and the emerging Fokker-Planck equation driving the probability distribution characterise the Langevin equations for the ``soft" modes in the quasi-de Sitter background. Both the classical-drift and quantum-diffusion-dominated regimes undergo a specific analysis of the distribution function using the stochastic-$\delta N$ formalism, which helps us to evade a no-go theorem on the PBH mass. Using the EFT-induced alterations, we evaluate the local non-Gaussian parameters in the drift-dominated limit. | 我々は、モデルに依存しない単一場の文脈において、有効場理論（EFT）による確率的インフレーションの一般化が原始ブラックホール（PBH）の生成に及ぼす影響について研究する。 スカラー摂動の赤外（IR）寄与と、確率分布を駆動するフォッカー・プランク方程式の出現が、擬ド・ジッター背景における「ソフト」モードのランジュバン方程式をどのように特徴付けるかを示す。 古典ドリフト支配領域と量子拡散支配領域の両方において、確率的$\delta N$形式を用いた分布関数の具体的な解析を行う。 これは、PBH質量に関するno-go定理を回避するのに役立つ。 EFTによって誘起される変化を用いて、ドリフト支配極限における局所的な非ガウスパラメータを評価する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| This study explores the dynamics and phase-space behavior of a multi-component dark energy model, where the dark sector consists of a minimally coupled canonical scalar field and the cosmological constant, using a dynamical system analysis setup for various types of potential for which a general parameterization of the scalar field potentials has been considered. Several fixed points with different cosmological behaviors have been identified. A detailed stability analysis has been done and possible late-time attractors have been found. For this multi-component dark energy model, the late-time attractors are either fully dominated by the cosmological constant or represent a scenario where a combination of the scalar field and the cosmological constant dominates the universe. In this type of model, there is a possibility that the scalar field can become dynamical quite early compared to the standard era of dark energy domination. However, our analysis indicates that this early time contribution of the scalar field occurs deep in the matter-dominated era, not before the recombination era. | 本研究では、暗黒セクターが最小結合した正準スカラー場と宇宙定数から構成される多成分ダークエネルギーモデルのダイナミクスと位相空間挙動を、スカラー場ポテンシャルの一般的なパラメータ化を考慮した様々なタイプのポテンシャルに対する力学系解析セットアップを用いて調査する。 異なる宇宙論的挙動を示す複数の固定点が特定された。 詳細な安定性解析が行われ、可能性のある後期アトラクターが発見された。 この多成分ダークエネルギーモデルでは、後期アトラクターは宇宙定数によって完全に支配されるか、スカラー場と宇宙定数の組み合わせが宇宙を支配するシナリオを表す。 この種のモデルでは、ダークエネルギー支配の標準的な時代と比較して、スカラー場がかなり早い段階で動的になる可能性がある。 しかし、我々の解析によれば、スカラー場のこの初期の寄与は、再結合期以前ではなく、物質優位期の深部に発生することが示唆されている。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We present a family of charged, traversable wormhole solutions in the presence of a cosmological constant. In de Sitter spacetime, two types of wormhole throats can exist--referred to as typical and cosmological throat--located at small and large radial values, respectively. In anti-de Sitter spacetime, the throat geometry allows for positive, zero, or negative curvature, enabling the possibility of an infinite throat area. We analyze the flare-out condition, a key requirement for the existence of traversable wormholes, which imposes constraints on the equation of state parameters governing the supporting matter. These solutions are shown to be of Petrov type D. Furthermore, we examine radial geodesics of null and timelike particles. In the de Sitter case, particles traverse the wormhole, passing from one throat to the other. In contrast, in the anti-de Sitter case, particles exhibit recurrent oscillatory motion between two asymptotic regions, cyclically disappearing and reappearing across the throats. | 我々は、宇宙定数が存在する場合の、荷電を持ち通過可能なワームホール解の族を提示する。 ド・ジッター時空には、それぞれ小さい半径値と大きい半径値に位置する、典型的なスロートと宇宙論的スロートと呼ばれる2種類のワームホール・スロートが存在する。 反ド・ジッター時空では、スロートの形状は正、ゼロ、または負の曲率を許容し、無限のスロート面積の可能性を可能にする。 我々は、通過可能なワームホールの存在にとって重要な要件であるフレアアウト条件を解析する。 この条件は、支持物質を支配する状態方程式パラメータに制約を課す。 これらの解はペトロフ型Dであることが示される。 さらに、ヌル粒子と時間的粒子の放射状測地線を調べる。 ド・ジッターの場合、粒子はワームホールを通過（一方のスロートからもう一方のスロートへ）する。 対照的に、反ド・ジッターの場合、粒子は2つの漸近領域の間を周期的に振動し、スロートを横切って周期的に消失と再出現を繰り返します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate the interaction between the dark sectors from the point of view of a dynamical system analysis. A general setup for interacting dark energy models that incorporates both quintessence and phantom fields through a switch parameter, allowing an interaction in the dark sectors, has been considered. In the first part of our analysis, we have not assumed any specific form of the interaction, and in the second part, we invoked examples in a general framework of the interaction. The potentials of the scalar field are classified into two broad classes of potentials: exponential and non-exponential. We identify the potential late-time attractors of the system, which have a complete dark energy domination. From our analysis, it is evident there could be an interaction between the dark sector. The interaction, if any, weakens over time. We find for the quintessence field the transfer of energy from dark matter to dark energy can flip the direction, and on the contrary, for the phantom field, it is only from dark matter to dark energy. | 我々は、ダークセクター間の相互作用を力学系解析の観点から調査する。 ダークセクターにおける相互作用を可能にするスイッチパラメータを介してクインテッセンス場とファントム場の両方を組み込んだ、相互作用するダークエネルギーモデルの一般的な設定について検討した。 解析の前半では、相互作用の特定の形態を仮定せず、後半では、相互作用の一般的な枠組みにおける例を挙げた。 スカラー場のポテンシャルは、指数関数型と非指数関数型の2つの大まかなクラスに分類される。 我々は、ダークエネルギーが完全に支配する、システムの潜在的な後期アトラクターを特定する。 解析から、ダークセクター間に相互作用が存在する可能性があることは明らかである。 相互作用は、もし存在するとしても、時間の経過とともに弱まる。 クインテッセンス場の場合、暗黒物質から暗黒エネルギーへのエネルギーの移動は方向を反転させることができ、逆にファントム場の場合、方向は暗黒物質から暗黒エネルギーへのみ反転することがわかりました。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The latest findings from the DESI (Dark Energy Spectroscopic Instrument) data release 1 (DR1) [1], combined with data from the cosmic microwave background and supernovae, suggest a preference for dynamical dark energy over the cosmological constant. This study has considered the Chevallier-Polarski- Linder (CPL) parameterization for the dark energy equation of state (EoS) and has indicated a possible phantom barrier crossing in the recent past. Despite CPL being the most commonly used parameterization, recent research has pointed out issues with its prior selection and parameter degeneracies. In this paper, we propose an alternative two-parameter parameterization of the dark energy equation of state (EoS). At higher redshifts, it behaves like the cosmological constant. At redshifts z < 1, this parameterization closely approximates the CPL form but deviates from it at lower redshifts. Our findings also indicate that the current value of the EoS of dark energy resembles quintessence, with evidence of a recent crossing of the phantom barrier, supporting the conclusions in [1]. Furthermore, our model significantly reduces the Hubble tension to about 2.8{\sigma} when compared to Hubble Space Telescope and SH0ES data [2], and to 1.6{\sigma} with standardized TRGB and Type Ia supernova data [3]. Bayesian model selection using Bayes factors and Akaike Information Criteria (ACI), shows a strong preference for our parameterization over the {\Lambda} CDM model, aligned with the DESI2024 results and favoring dynamical dark energy. | DESI（暗黒エネルギー分光装置）データリリース1（DR1）[1]の最新の知見は、宇宙マイクロ波背景放射および超新星のデータと組み合わせることで、宇宙定数よりも動的暗黒エネルギーが優先されることを示唆している。 本研究では、暗黒エネルギー状態方程式（EoS）のシュヴァリエ・ポラスキー・リンダー（CPL）パラメータ化を検討し、近年、ファントムバリアクロッシングの可能性を示唆した。 CPLは最も一般的に使用されているパラメータ化であるにもかかわらず、最近の研究では、その事前選択およびパラメータの退化に関する問題が指摘されている。 本論文では、暗黒エネルギー状態方程式（EoS）の代替的な2パラメータパラメータ化を提案する。 高赤方偏移では、EoSは宇宙定数のように振る舞う。 赤方偏移z < 1では、このパラメータ化はCPL形式に近似するが、低赤方偏移ではCPL形式から逸脱する。 我々の調査結果は、ダークエネルギーのEoSの現在の値がクインテッセンスに類似していることを示しており、最近ファントム障壁を越えた証拠を示しており、[1]の結論を裏付けています。 さらに、我々のモデルは、ハッブル宇宙望遠鏡とSH0ESのデータ[2]と比較した場合、ハッブル張力を約2.8{\sigma}まで大幅に低減し、標準化されたTRGBとIa型超新星データ[3]と比較した場合、ハッブル張力を1.6{\sigma}まで低減します。 ベイズ係数と赤池情報量基準(ACI)を用いたベイズモデル選択では、我々のパラメータ化が{\Lambda} CDMモデルよりも強く優先されることが示され、DESI2024の結果と一致し、動的ダークエネルギーを優先しています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We introduce Scale Factorized-Quantum Field Theory (SF-QFT), a framework that performs path-integral factorization of ultraviolet (UV) and infrared (IR) momentum modes at a physical scale $Q^*$ before perturbative expansion. This approach yields a UV-finite effective action whose Wilson coefficients $C_i(Q)$ and coupling $a_{\mathrm{eff}}(Q)$ are fixed by matching to experiment. Because the two-loop $\beta$-function is universal in massless QCD, $a_{\mathrm{eff}}(Q)$ evolves with a scheme-independent equation, with higher-order $\beta$-coefficients absorbed into the $C_i$. Applying SF-QFT to the inclusive ratio $R_{e^{+}e^{-}}$ gives $R^{\mathrm{SF-QFT}}(31.6\,\mathrm{GeV}) = 1.04911 \pm 0.00084$, in excellent agreement with experiment ($R^{\mathrm{exp}}(31.6\,\mathrm{GeV})= 1.0527 \pm 0.005$) while requiring orders of magnitude fewer calculations than a conventional four-loop $\overline{\mathrm{MS}}$ approach. We find universal algebraic recursion relations that generate all higher-order contributions without additional Feynman diagrams, yielding scheme-invariant predictions with remarkable convergence. SF-QFT provides a rigorous proof for the existence of a positive mass gap in Yang-Mills theory, resolving one of the Millennium Prize Problems by demonstrating how non-perturbative effects emerge naturally from the path-integral factorization. For QED, the same formalism integrates out high-energy modes above $Q^*$, producing scheme-independent predictions for the electron anomalous magnetic moment with unprecedented precision ($a_e^{\text{theory}} = 0.001~159~652~183~56(76)$). SF-QFT heralds a paradigm shift in quantum field theory, replacing the pursuit of ever-higher loop orders with a unified framework that handles both perturbative and non-perturbative physics while maintaining manifest gauge invariance and eliminating renormalization ambiguities. | 我々はスケール因子化量子場理論（SF-QFT）を導入する。 これは、摂動展開の前に、物理スケール$Q^*$における紫外（UV）および赤外（IR）運動量モードの経路積分因子分解を実行する枠組みである。 このアプローチは、ウィルソン係数$C_i(Q)$と結合$a_{\mathrm{eff}}(Q)$が実験値との整合によって固定された、紫外有限有効作用を与える。 2ループ$\beta$関数は質量ゼロQCDにおいて普遍的であるため、$a_{\mathrm{eff}}(Q)$はスキームに依存しない方程式で発展し、高次の$\beta$係数は$C_i$に吸収される。 SF-QFTを包括比$R_{e^{+}e^{-}}$に適用すると、$R^{\mathrm{SF-QFT}}(31.6\,\mathrm{GeV}) = 1.04911 \pm 0.00084$となり、実験値($R^{\mathrm{exp}}(31.6\,\mathrm{GeV})= 1.0527 \pm 0.005$)と非常によく一致する。 しかも、従来の4ループ$\overline{\mathrm{MS}}$アプローチよりも桁違いに少ない計算量で済む。 我々は、追加のファインマン図なしにすべての高次寄与を生成する普遍的な代数的再帰関係を発見し、スキーム不変な予測を驚くべき収束性でもたらす。 SF-QFTは、ヤン＝ミルズ理論における正の質量ギャップの存在を厳密に証明し、経路積分分解から非摂動論的効果が自然に現れることを実証することで、ミレニアム賞問題の一つを解決しました。 QEDの場合、同じ形式論が$Q^*$以上の高エネルギーモードを積分し、スキームに依存しない電子異常磁気モーメントを前例のない精度で予測します($a_e^{\text{theory}} = 0.001~159~652~183~56(76)$)。 SF-QFTは量子場の理論におけるパラダイムシフトの先駆けであり、ますます高次のループ次数の追求を、ゲージ不変性を維持し、繰り込みの曖昧さを排除しながら、摂動論的物理と非摂動論的物理の両方を扱う統一的な枠組みに置き換えます。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We present an updated reconstruction of the various dark energy equation of state (EoS), $w(a)$, employing the newly released DESI DR2 Baryon Acoustic Oscillation data. This analysis constrains the cosmological scenarios influenced by these equations through the joint examination of a range of recently available cosmological probes, specifically the Pantheon+ sample and the DESY5 sample of Type Ia Supernovae, baryon acoustic oscillations, Hubble parameter measurements derived from cosmic chronometers, and cosmic microwave background distance priors based on the Planck 2018 data. Furthermore, we provide a concise perspective on the dynamical evolution of all models and the interrelations among them. A Bayesian inference procedure is adopted to estimate the model parameters that yield the best fit to the data. The EoS remains within the phantom regime at higher redshifts, while favoring the quintessence regime in the current epoch. In this context, we propose a new Gaussian form EoS, termed BellDE, which avoids phantom behavior (\(w \geq -1\)) at higher redshifts while remaining precisely calibrated at lower redshifts. Interestingly, BellDE exhibits a transient phantom nature (\(w < -1\)) only around the transition redshift \(z \sim 0.5\), subsequently evolving into a quintessential regime (\(w > -1\)), as indicated by comparisons with the Chevallier-Polarski-Linder (CPL) and other parameterized EoS forms. | 我々は、新たに公開されたDESI DR2重粒子音響振動データを用いて、様々なダークエネルギー状態方程式（EoS）$w(a)$の最新の再構成を提示する。 この解析では、最近利用可能な様々な宇宙論的プローブ、具体的にはIa型超新星のPantheon+サンプルとDESY5サンプル、重粒子音響振動、宇宙クロノメータから得られたハッブルパラメータの測定値、そしてPlanck 2018データに基づく宇宙マイクロ波背景放射の距離事前分布を総合的に検討することにより、これらの方程式が影響を与える宇宙論的シナリオに制約を与える。 さらに、全てのモデルの力学的進化とそれらの相互関係について簡潔な視点を提供する。 データに最も適合するモデルパラメータを推定するために、ベイズ推論の手法を採用する。 EoSは高赤方偏移ではファントム領域に留まりますが、現在のエポックではクインテセンス領域を好みます。 この文脈において、我々はBellDEと呼ばれる新しいガウス型EoSを提案します。 これは、高赤方偏移ではファントム挙動（\(w \geq -1\)）を回避し、低赤方偏移では正確に較正された状態を維持します。 興味深いことに、BellDEは遷移赤方偏移\(z \sim 0.5\)付近でのみ過渡的なファントム特性（\(w < -1\)）を示し、その後、Chevallier-Polarski-Linder（CPL）型やその他のパラメータ化されたEoS型との比較からわかるように、クインテセンス領域（\(w > -1\)）へと進化します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Future gravitational wave observation in space will demand improvement in the sensitivity of the local sensor for the drag-free control. This paper presents the proposal, design, and demonstration of a new laser interferometric sensor named Quadrature Interferometric Metrology of Translation and Tilt (QUIMETT) for the drag-free local sensor. QUIMETT enables simultaneous measurements of both translational displacement and tilts of a reflective object with a single interferometer package. QUIMETT offers a characteristic feature where the sensitivity to tilt is independent of the interference condition while maintaining the ability to measure the translational displacement for a range greater than the laser wavelength. The tilt-sensing function has been demonstrated in a prototype experiment. The tilt sensitivity remained unchanged in different interference conditions and stayed at 10 nrad/Hz$^{1/2}$ at 0.1 Hz. | 将来の宇宙における重力波観測には、ドラッグフリー制御のための局所センサの感度向上が求められる。 本稿では、ドラッグフリー局所センサ用の新しいレーザー干渉計センサ、QUIMETT（Quadrature Interferometric Metrology of Translation and Tilt）の提案、設計、および実証について述べる。 QUIMETTは、単一の干渉計パッケージで反射物体の並進変位と傾斜の同時測定を可能にする。 QUIMETTは、干渉条件に依存せず、レーザー波長よりも長い範囲の並進変位を測定できるという特徴を持つ。 傾斜検知機能はプロトタイプ実験で実証されている。 傾斜感度は異なる干渉条件下においても変化せず、0.1 Hzで10 nrad/Hz$^{1/2}$を維持した。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We constrain the evolution of dark matter energy density over time, specifically focusing on deviation from the standard model represented by the equation $\rho_{m}\propto(1+z)^{3-\varepsilon}$, where $\varepsilon$ is a constant parameter. Utilizing a diverse array of observational datasets, including baryon acoustic oscillations (BAO) data from the first release of the Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI), distance priors derived from cosmic microwave background (CMB) observations by the Planck satellite, Hubble rate data obtained through the cosmic chronometers (CC) method, type Ia supernova (SNIa) data from the Panthon sample, and the data from the redshift space distortion (RSD) measurements ($f\sigma_8$), we derive stringent constraints on the deviation parameter. We find that for the model under consideration, the deviation parameter is constrained to be $\varepsilon = -0.0073^{+0.0029}_{-0.0033}$, indicating a deviation of approximately $2.4\sigma$ from the scenario where dark matter and vacuum dark energy do not interact. When compared with previous studies and alternative analyses, our findings provide corroborative evidence for an interaction between dark matter and vacuum dark energy, particularly in light of the release of BAO data from DESI. | 我々は、暗黒物質エネルギー密度の時間的変化を制約する。 特に、式 $\rho_{m}\propto(1+z)^{3-\varepsilon}$ で表される標準モデルからの偏差に焦点を当てる。 ここで、$\varepsilon$ は定数パラメータである。 暗黒エネルギー分光装置 (DESI) の初リリースからの重粒子音響振動 (BAO) データ、プランク衛星による宇宙マイクロ波背景放射 (CMB) 観測から得られた距離事前分布、宇宙クロノメータ (CC) 法によって得られたハッブル宇宙望遠鏡の速度データ、パントンサンプルからの Ia 型超新星 (SNIa) データ、および赤方偏移空間歪み (RSD) 測定データ ($f\sigma_8$) など、多様な観測データセットを用いて、偏差パラメータに対する厳格な制約を導出する。 検討中のモデルでは、偏差パラメータは$\varepsilon = -0.0073^{+0.0029}_{-0.0033}$に制限され、暗黒物質と真空暗黒エネルギーが相互作用しないシナリオから約$2.4\sigma$の偏差を示すことが分かりました。 先行研究や他の解析と比較すると、特にDESIから公開されたBAOデータを考慮すると、我々の研究結果は暗黒物質と真空暗黒エネルギーの相互作用を裏付ける証拠となります。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this essay, we argue that an observer outside the horizon can reconstruct the geometry of a black hole's interior through external measurements. This procedure builds on recent studies of the holographic duality of timelike entanglement entropy and its connection to spacelike entanglement entropy. Furthermore, we propose that this phenomenon reveals a fundamental correlation between the degrees of freedom inside and outside the black hole at the level of classical spacetime. | 本論文では、地平線の外側にいる観測者が、外部測定によってブラックホール内部の形状を再構成できると主張する。 この手法は、時間的エンタングルメント・エントロピーのホログラフィック双対性と、その空間的エンタングルメント・エントロピーとの関連性に関する最近の研究に基づいている。 さらに、この現象は、古典時空レベルにおけるブラックホールの内外の自由度の間に根本的な相関関係があることを明らかにすると提案する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Bialynicki-Birula and Charzynski argued that a gravitational wave emitted during the merger of a black hole binary may be approximated by a circularly polarized wave which may in turn trap particles [1]. In this paper we consider particle motion in a class of gravitational waves which includes, besides circularly polarized periodic waves (CPP) [2], also the one proposed by Lukash [3] to study anisotropic cosmological models. Both waves have a 7-parameter conformal symmetry which contains, in addition to the generic 5-parameter (broken) Carroll group, also a 6th isometry. The Lukash spacetime can be transformed by a conformal rescaling of time to a perturbed CPP problem. Bounded geodesics, found both analytically and numerically, arise when the Lukash wave is of Bianchi type VI. Their symmetries can also be derived from the Lukash-CPP relation. Particle trapping is discussed. | Bialynicki-BirulaとCharzynskiは、ブラックホール連星の合体時に放出される重力波は、円偏波波で近似でき、粒子を捕捉できる可能性があると主張した[1]。 本論文では、円偏波周期波（CPP）[2]に加えて、ルカシュが異方性宇宙論モデルを研究するために提唱した[3]を含む重力波のクラスにおける粒子の運動を考察する。 どちらの波も7パラメータの共形対称性を持ち、一般的な5パラメータの（破れた）キャロル群に加えて、6番目の等長対称性も含む。 ルカシュ時空は、摂動を受けたCPP問題への時間の共形リスケーリングによって変換できる。 解析的にも数値的にも発見された有界測地線は、ルカシュ波がビアンキVI型である場合に生じる。 これらの対称性は、ルカシュ-CPP関係からも導かれます。 粒子のトラッピングについて議論します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Future mHz gravitational wave (GW) interferometers will precisely probe massive black hole environments, such as accretion discs, cold dark matter overdensities, and clouds of ultralight bosons, as long as we can accurately model the dephasing they induce on the waveform of extreme mass-ratio inspirals (EMRIs). Most existing models rely on extrapolations from Newtonian results to model the interaction of the small black hole in an EMRI system with the environment surrounding the massive black hole. Here, we present a fully relativistic formalism to model such interaction with collisionless environments, focusing on the case of cold dark matter overdensities, like 'spikes' and 'mounds'. We implement our new formalism in the FastEMRIWaveforms framework and show that the resulting waveforms are significantly different from those based on a Newtonian treatment of environmental effects. Our results indicate that a fully relativistic treatment is essential to capture the environmental dephasing of GW signals from EMRIs accurately. | 将来のmHz重力波（GW）干渉計は、極限質量比インスパイラル（EMRI）の波形に誘起される位相ずれを正確にモデル化できれば、降着円盤、冷たい暗黒物質の過密度、超軽量ボソンの雲といった大質量ブラックホール環境を正確に探査するでしょう。 既存のモデルのほとんどは、EMRIシステム内の小さなブラックホールと大質量ブラックホールを取り巻く環境との相互作用をモデル化するために、ニュートン力学の結果からの外挿に依存しています。 本稿では、「スパイク」や「マウンド」のような冷たい暗黒物質の過密度の場合に焦点を当て、衝突のない環境とのこのような相互作用をモデル化するための完全な相対論的形式を提示します。 この新しい形式をFastEMRIWaveformsフレームワークに実装し、結果として得られる波形が、環境効果をニュートン力学で扱った場合の波形とは大きく異なることを示します。 我々の研究結果は、電磁磁気共鳴画像（EMRI）から得られる重力波の環境による位相ずれを正確に捉えるには、完全な相対論的処理が不可欠であることを示している。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Our current understanding of the Universe relies on the hypothesis that, when observed at sufficiently large scales, it looks statistically identical regardless of location or direction of observation. Consequently, the Universe should exhibit mirror-reflection symmetry. In this essay, we show that gravitational-wave astronomy provides a unique, observer-independent test of this hypothesis. In particular, we analyze the average circular polarization emitted by an ensemble of binary black hole mergers detected by LIGO-Virgo, which we compute using a novel geometric and chiral observable in general relativity. We discuss current results and future prospects with upcoming detections and technical advancements. Moreover, we show that this circular polarization and the helicity of the remnant black hole are linearly correlated, drawing a conceptual parallel with Wu experiment in particle physics. | 我々の現在の宇宙理解は、「十分に大きなスケールで観測すると、観測場所や方向に関わらず、統計的に同一に見える」という仮説に基づいています。 したがって、宇宙は鏡面対称性を示すはずです。 本論文では、重力波天文学が、この仮説を観測者に依存しない唯一の検証方法であることを示します。 特に、LIGO-Virgoで検出された連星ブラックホール合体集団から放出される平均円偏光を解析します。 これは、一般相対論における新たな幾何学的およびカイラル観測量を用いて計算されます。 本論文では、現在の結果と、今後の検出および技術進歩による将来展望について議論します。 さらに、この円偏光と残骸ブラックホールのヘリシティは線形相関していることを示すことで、素粒子物理学におけるウーの実験と概念的に類似しています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Ultralight bosons (ULBs) can form macroscopic superradiant clouds around spinning black holes. We show that for scalar ULB masses $\mu \sim 10^{-22}-10^{-21}$ eV boson cloud dynamical friction drives supermassive black hole (SMBH) final-parsec evolution in $\lesssim 1$ Gyr and suppresses the nanohertz gravitational wave background with turnover. Considering century-monitored OJ287 system, we place novel bounds restricting ULB mass range $\mu \simeq (8.5-22) \times 10^{-22}$ eV independent of any dark matter assumptions and show ULB drag can also efficiently reconcile any future confirmations of the debated orbital decay excess. Forthcoming pulsar timing array data and precise SMBH orbital timings will decisively test this scenario. | 超軽量ボソン（ULB）は、回転するブラックホールの周囲に巨視的な超放射雲を形成することができる。 我々は、スカラーULB質量$\mu \sim 10^{-22}-10^{-21}$ eVにおいて、ボソン雲の動的摩擦が超大質量ブラックホール（SMBH）の最終パーセク進化を$\lesssim 1$ Gyrで駆動し、ナノヘルツ重力波背景放射をターンオーバーによって抑制することを示す。 1世紀にわたって観測されてきたOJ287系を考慮し、暗黒物質の仮定に依存せずにULB質量範囲を$\mu \simeq (8.5-22) \times 10^{-22}$ eVに制限する新たな境界を設定し、ULB抵抗が、議論されている軌道崩壊過剰に関する将来の確認を効果的に調和させることができることを示す。 今後得られるパルサータイミングアレイデータと精密なSMBH軌道タイミングは、このシナリオを決定的に検証することになるだろう。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In holography, the isometry group of the bulk spacetime corresponds to the symmetries of the boundary theory. We thus approach the question of whether (and when) scale invariance in combination with Poincar\'e invariance implies full conformal invariance in quantum field theory from a holographic bulk perspective. To do so, we study bulk spacetimes that include a warped extra dimension and in which the isometry group corresponds to scale without conformal invariance. Firstly, we show that the bulk Weyl tensor plays a pivotal role in distinguishing those metrics exhibiting conformal invariance (Weyl=0) from those merely exhibiting scale invariance (Weyl$\neq$0). Based on this, we then prove the following theorem: For putative boundary theories with $n\geq2$ dimensions, the bulk metric can not exhibit scale without conformal invariance if its warped extra dimension is compact and the null energy condition is required to hold. For $n=1$, we discuss that a more general ansatz for the bulk metric must be made, a detailed analysis of which is left for future research. | ホログラフィーにおいて、バルク時空の等長群は境界理論の対称性に対応する。 そこで我々は、スケール不変性とポアンカレ不変性の組み合わせが量子場の理論における完全な共形不変性を意味するかどうか（そしていつ意味するか）という問題に、ホログラフィック・バルクの観点からアプローチする。 そのために、我々は、歪んだ余剰次元を含み、等長群が共形不変性のないスケールに対応するバルク時空を研究する。 まず、バルク・ワイルテンソルが、共形不変性を示す計量（ワイル=0）と、単にスケール不変性を示す計量（ワイル$\neq$0）を区別する上で重要な役割を果たすことを示す。 これに基づいて、以下の定理を証明する。 $n\geq2$次元を持つ仮想的な境界理論において、歪んだ余剰次元がコンパクトで、ヌルエネルギー条件が成立する必要がある場合、バルク計量は共形不変性のないスケールを示すことはできない。 $n=1$ の場合、バルク計量に対するより一般的な仮説を立てる必要があることを議論するが、その詳細な分析は今後の研究に委ねられる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Cosmic censorship posits spacetime singularities remain concealed behind event horizons, preserving the determinism of General Relativity. While quantum gravity is expected to resolve singularities, we argue that cosmic censorship remains necessary whenever spacetime has a reliable semi-classical description. Using holography to construct exact solutions to semi-classical gravity, we show backreaction of quantum matter generates horizons -- quantum censors -- to thwart potential violations of censorship. Along with a quantum Penrose inequality, this provides compelling evidence cosmic censorship is robust, even nonperturbatively, in semi-classical gravity. | 宇宙検閲は、時空特異点は事象の地平線の背後に隠蔽されたままであり、一般相対論の決定論を維持すると仮定する。 量子重力は特異点を解決すると期待されるが、我々は時空が信頼できる半古典的記述を持つ限り、宇宙検閲は依然として必要であると主張する。 ホログラフィーを用いて半古典的重力の厳密解を構築し、量子物質の反作用が地平線（量子検閲子）を生成し、検閲の潜在的な違反を阻止することを示す。 これは量子ペンローズ不等式と併せて、半古典的重力において宇宙検閲が非摂動的であってもロバストであることの説得力のある証拠となる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| It has been recently shown that regular black holes arise as the unique spherically symmetric solutions of broad families of generalizations of Einstein gravity involving infinite towers of higher-curvature corrections in $D\geq 5$ spacetime dimensions. In this paper we argue that such regular black holes arise as the byproduct of the gravitational collapse of pressureless dust stars. We show that, just like for Einstein gravity, the modified junction conditions for these models impose that the dust particles on the star surface follow geodesic trajectories on the corresponding black hole background. Generically, in these models the star collapses until it reaches a minimum size (and a maximum density) inside the inner horizon of the black hole it creates. Then, it bounces back and reappears through a white hole in a different universe, where it eventually reaches its original size and restarts the process. Along the way, we study FLRW cosmologies in the same theories that regularize black hole singularities. We find that the cosmological evolution is completely smooth, with the big bang and big crunch singularities predicted by Einstein gravity replaced by cosmological bounces. | 最近、正則ブラックホールは、$D\geq 5$ 時空次元における高曲率補正の無限塔を含むアインシュタイン重力の広範な一般化の族の唯一の球対称解として発生することが示されました。 本論文では、このような正則ブラックホールは、圧力のないダスト星の重力崩壊の副産物として発生することを主張します。 アインシュタイン重力の場合と同様に、これらのモデルの修正された接合条件により、星表面のダスト粒子は、対応するブラックホール背景上で測地線軌道をたどることを示します。 一般に、これらのモデルでは、星は自身が作り出したブラックホールの内地平線の内側で最小サイズ（および最大密度）に達するまで崩壊します。 その後、星は跳ね返り、別の宇宙のホワイトホールを通して再び現れ、そこで最終的に元の大きさに戻り、プロセスを再開します。 その過程で、我々はブラックホール特異点を正規化するのと同じ理論を用いてFLRW宇宙論を研究しました。 その結果、宇宙論的進化は完全に滑らかであり、アインシュタインの重力によって予測されたビッグバンとビッグクランチの特異点が宇宙論的バウンスに置き換えられていることが分かりました。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We demonstrate some very special features of the Dirac-Born-Infeld--like (DBI) gravitational counter-term in AdS$_4$ spacetime, in the context of holography with a sharp radial cut-off. We show that the three-sphere partition function is not only independent of a constant radial cut-off, but also remains unchanged under deformations of the cut-off surface. We also consider the renormalized holographic entanglement entropy for an equatorial Ryu-Takayanagi surface with a cut-off with an arbitrary shape and show that it can also be independent of the cut-off under a special condition. We also numerically study the behavior of the renormalized entropy with different counter-terms and relate the results to monotonicity properties under holographic renormalization group flow. The DBI counter-term is always seen to be associated with integrating out fewer degrees of freedom compared to other counter-terms. | 我々は、AdS$_4$時空におけるディラック-ボルン-インフェルト型(DBI)重力カウンター項のいくつかの非常に特殊な性質を、鋭いラジアルカットオフを持つホログラフィーの文脈で示す。 三球面分配関数は、一定のラジアルカットオフに依存しないだけでなく、カットオフ面の変形によっても変化しないことを示す。 また、任意の形状のカットオフを持つ赤道リュウ-高柳面の再正規化されたホログラフィックエンタングルメントエントロピーを考察し、特殊な条件下では、それがカットオフに依存しないことを示す。 さらに、異なるカウンター項を持つ再正規化されたエントロピーの挙動を数値的に調べ、その結果をホログラフィック再正規化群フローの下での単調性特性と関連付ける。 DBIカウンター項は、他のカウンター項と比較して、常により少ない自由度を積分することと関連していることがわかる。 |