本ウェブサイトはあくまで非公式です．
研究に用いる場合には，必ず原論文を読んでください．このウェブサイトはあくまで情報収集をサポートするためのものであり，正確性を保証するものではありません．
掲載されている論文の著作権は各論文の著者にあります．
本ウェブサイトで利用しているメタデータ（タイトルやアブストラクト等）はCC0 1.0の下で利用が許可されています．
本ウェブサイトの利用によって生じたあらゆる損害について管理人は責任を負いません．
Thank you to arXiv for use of its open access interoperability. This service was not reviewed or approved by, nor does it necessarily express or reflect the policies or opinions of, arXiv.
本ウェブページの作成にはarXiv APIを使用しています.arXivのオープンアクセスな相互運用性を利用できることについて,arXivに心より感謝申し上げます.このウェブサイトはarXivによってレビューまたは承認されたものではなく，必ずしもarXivの方針または意見を表明または反映するものではありません．
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| Recently, zero-point length cosmology has shown some positive insights into some non-singular aspects of the early Universe. In addition, topological defects are known to play a significant role by its presence as a part of the total energy in the very early Universe. We investigate the stability issue of the Einstein static phase in the emergent scenario of the Universe in a generalized framework of zero-point length cosmology in the presence of topological defects in the very early times. We derive the modified Friedmann equations, where the matter sector includes an extra energy density term arising from $n$-dimensional topological defects. We have studied the possibility of graceful exit of emergent scenario and its stability using dynamical system analysis and against homogeneous scalar perturbation. We also analysed the stability against inhomogeneous density perturbation, vector perturbation and tensor perturbation. Through the stability analysis, it has been shown that the model parameters associated with zero-point length setting and $n$-dimensional topological defects play a visible role in the phase transition process from the ESU to the inflationary regime. Also, interestingly it is found that there exists a mutual interplay between the zero-point length parameter, and the dimension of topological defect on the stability of the ESU on the basis of inhomogeneous density perturbation. Finally, the stability is also tested against vector and tensor perturbation, which shows that the ESU is stable against such perturbations. | 最近、ゼロ点長宇宙論は初期宇宙の非特異な側面について肯定的な洞察を示している。 さらに、トポロジカル欠陥は、極初期宇宙の全エネルギーの一部として存在することで、重要な役割を果たしていることが知られている。 我々は、極初期にトポロジカル欠陥が存在するゼロ点長宇宙論の一般化された枠組みにおいて、宇宙の創発シナリオにおけるアインシュタインの静的位相の安定性の問題を調査する。 我々は、物質セクターがn次元のトポロジカル欠陥に起因する余分なエネルギー密度項を含む修正フリードマン方程式を導出する。 我々は、力学系解析と一様スカラー摂動を用いて、創発シナリオからのスムーズな脱出の可能性とその安定性を研究した。 また、非一様密度摂動、ベクトル摂動、テンソル摂動に対する安定性も解析した。 安定性解析を通して、零点長設定とn次元位相欠陥に関連するモデルパラメータが、ESUからインフレーション領域への相転移過程において顕著な役割を果たすことが示された。 また興味深いことに、不均一密度摂動に基づくESUの安定性において、零点長パラメータと位相欠陥の次元との間に相互作用が存在することがわかった。 最後に、ベクトル摂動およびテンソル摂動に対する安定性も検証され、ESUがそのような摂動に対して安定であることが示された。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| Robustly measuring binary black hole spins via gravitational waves is key to understanding these systems' astrophysical origins, but remains challenging -- especially for high-mass systems, whose signals are short and dominated by the merger. Nonetheless, events like GW190521 show that strong spin precession can indeed be gleaned from high-mass systems. In this work, we track how spin precession imprints on simulated high-mass binary black hole signals cycle-by-cycle using time-domain inference. We investigate a suite of signals, all with the same spins and (near-unity) mass ratio but different signal-to-noise ratios, total masses, and extrinsic angles, which affect the observed waveform morphology. We truncate each signal at various times and infer source parameters using only the data before or after each cutoff. The resultant posterior allows us to identify which time segments of each signal inform its spin precession constraints. We find that at a sufficiently high post-peak signal-to-noise ratio (SNR, $\rho\sim 20$), spin precession can be constrained by the {\sc NRSur7dq4} waveform model when just the post-peak data (i.e., ringdown) is visible. Similarly, at a large enough pre-cutoff SNR ($\rho\sim 10$), spin precession can be constrained using only pre-peak data (i.e., inspiral); this occurs for signals with detector-frame total mass $\lesssim 100 M_{\odot}$ at GW190521's SNR. Finally, we vary the inclination, polarization, and phase angles, finding that their configuration need not be fine-tuned to measure spin precession, even for very high-mass and short signals with 2-3 observable cycles. We do not find that the same morphological features consistently drive precession constraints: in some signals, precession inference hinges on the relationship between a loud merger and quiet pre-merger cycle, as was the case for GW190521, but this is not generically true. | 重力波を用いて連星ブラックホールのスピンをロバストに測定することは、これらの系の天体物理学的起源を理解する鍵となるものの、依然として困難を極めています。 特に、信号が短く、合体によって支配される高質量系においてはなおさらです。 しかしながら、GW190521のような事象は、高質量系から強いスピン歳差運動を確かに検出できることを示しています。 本研究では、時間領域推論を用いて、シミュレートされた高質量連星ブラックホールの信号にスピン歳差運動がどのように刻み込まれるかを、サイクルごとに追跡します。 我々は、同じスピンと（ほぼ1の）質量比を持ちながら、観測される波形形態に影響を与える信号対雑音比、全質量、および外在角が異なる一連の信号を調査します。 各信号を様々な時点で打ち切り、各打ち切りの前後のデータのみを用いて信号源パラメータを推定します。 得られた事後分布により、各信号のどの時間セグメントがスピン歳差運動の制約に寄与しているかを特定することができます。 ピーク後信号対雑音比（SNR、$\rho\sim 20$）が十分に高い場合、ピーク後データ（すなわちリングダウン）のみが観測される場合、{\sc NRSur7dq4}波形モデルによってスピン歳差運動を制約できることが分かりました。 同様に、カットオフ前SNRが十分に高い場合（$\rho\sim 10$）、ピーク前データ（すなわちインスパイラル）のみを用いてスピン歳差運動を制約できます。 これは、GW190521のSNRにおいて、検出器フレーム全質量が$\lesssim 100 M_{\odot}$以下の信号で発生します。 最後に、傾斜角、偏光、位相角を変化させ、観測周期が2～3周期の非常に高質量で短い信号であっても、スピン歳差運動を測定するためにこれらの構成を微調整する必要がないことを発見した。 同じ形態学的特徴が一貫して歳差運動の制約を左右するわけではない。 一部の信号では、歳差運動の推定は、GW190521の場合のように、大きな衝突と衝突前の静かな衝突周期の関係に左右されるが、これは一般的には当てはまらない。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| We study the behavior of the vacuum in Euclidean dynamical triangulations (EDT). Algorithmic improvements and better lattice spacing determinations allow us to test the properties of the emergent de Sitter geometries of our simulations to higher precision than previously possible. Although the agreement with de Sitter is good, the improved precision reveals deviations that can be interpreted as non-trivial vacuum dynamics, well-described by a cosmological constant that runs with scale. The simulations show that the dominant running is quadratic and that the scale can be identified with the Hubble rate. Several key cross-checks support this picture, including consistent results across multiple lattice spacings and the fact that the null energy condition is not violated. The parameters of the running are fully determined by simulations, enabling predictions when extrapolated to the scales relevant for our universe. This leads to a model for dark energy that is compatible with current observations, but which predicts deviations from $\Lambda$CDM at the ${\cal O}(10^{-3})$ level in cosmological observables that could be tested with future improvements in precision measurements. | 我々は、ユークリッド動的三角測量（EDT）における真空の振る舞いを研究する。 アルゴリズムの改良と格子間隔のより正確な決定により、シミュレーションで得られたド・ジッター幾何学の特性を、これまで以上に高精度に検証することが可能になった。 ド・ジッターとの一致は良好であるものの、精度向上によって、スケールとともに変化する宇宙定数によってよく記述される、非自明な真空ダイナミクスとして解釈できる偏差が明らかになった。 シミュレーションは、支配的な変化が2次関数的であり、そのスケールはハッブル宇宙速度と同一視できることを示している。 複数の格子間隔にわたって一貫した結果が得られることや、ヌルエネルギー条件が破られていないことなど、いくつかの重要なクロスチェックがこの描像を裏付けている。 変化のパラメータはシミュレーションによって完全に決定されており、我々の宇宙に関連するスケールに外挿することで予測が可能となる。 この結果から、現在の観測結果と整合するダークエネルギーモデルが導き出されるが、このモデルは、宇宙論的観測量において、$\Lambda$CDMからの偏差が${\cal O}(10^{-3})$レベルで予測されるが、これは将来の精密測定の改善によって検証できる可能性がある。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| Light, though massless, does not travel in a perfectly straight line when it passes near a massive object. Instead, it follows the curvature of spacetime - a phenomenon predicted by Einstein's general theory of relativity. This effect, known as gravitational lensing, occurs because massive bodies like stars, galaxies, or black holes distort the fabric of spacetime around them, bending the path of light much like a lens bends rays in optics. In this work, we study gravitational lensing using the gauge theory of unified gravity [Rep. Prog. Phys. 88, 057802 (2025)] based on four one-dimensional unitary gauge symmetries and formulated as a quantum field theory in the Minkowski spacetime extending the Standard Model to include gravity. The dynamical equation of light in unified gravity contains explicit coupling to the gravity gauge field whereas, in general relativity, gravitational coupling is only implicitly described through the metric. Despite this fundamental difference, unified gravity can be used to calculate the curved metric of the locally measurable spacetime and to obtain the observable deflection of light near astrophysical objects. Without a single free parameter, perfect agreement between unified gravity and general relativity is obtained for the deflection angle of light in the first power of the gravitational constant. However, the second-order contribution to the deflection angle reveals a measurable relative difference of $1/15\approx6.7$% between the predictions of unified gravity and general relativity. Therefore, detailed observations of gravitational lensing or gravitational wave data are expected to enable experimentally differentiating between the two theories in the near future, thus revealing the profound symmetry principles of the Universe. | 光は質量がないにもかかわらず、質量の大きい物体の近くを通過する際、完全に直線的に進むわけではありません。 時空の曲率に沿って進みます。 これはアインシュタインの一般相対性理論によって予言された現象です。 重力レンズ効果として知られるこの効果は、星、銀河、ブラックホールなどの質量の大きい物体が周囲の時空構造を歪ませ、光学においてレンズが光線を曲げるように光の進路を曲げることによって発生します。 本研究では、4つの1次元ユニタリーゲージ対称性に基づき、標準模型を拡張して重力を含むようにミンコフスキー時空における量子場の理論として定式化した統一重力ゲージ理論 [Rep. Prog. Phys. 88, 057802 (2025)] を用いて重力レンズ効果を研究します。 統一重力における光の力学方程式は重力ゲージ場との明確な結合を含むが、一般相対論では重力との結合は計量を通してのみ暗黙的に記述される。 この根本的な違いにもかかわらず、統一重力は局所的に測定可能な時空の曲がった計量を計算し、天体近傍における観測可能な光の偏向を得るために用いることができる。 自由パラメータを一つも持たない場合でも、統一重力と一般相対論は重力定数の1乗における光の偏向角に関して完全に一致する。 しかし、偏向角への2次の寄与は、統一重力と一般相対論の予測の間に、約6.7%という測定可能な相対差を示す。 したがって、重力レンズ効果や重力波データの詳細な観測によって、近い将来、2つの理論を実験的に区別することが可能になり、宇宙の深遠な対称性原理が明らかになると期待されています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| We present a novel approach to constructing gravitational instantons based on the observation that the gravitational action of general relativity in its teleparallel formulation can be expressed as a product of the torsion and excitation forms. We introduce a new class of solutions where these two forms are equal, which we term the self-excited instantons, and advocate for their use over the self-dual instantons of Eguchi and Hanson. These new self-excited instantons exhibit striking similarities to BPST instantons in Yang-Mills theory, as their action reduces to a topological Nieh-Yan term, which allows us to identify the axial torsion as a topological current and show that the gravitational action is given by a topological charge. | 一般相対論の重力作用がテレパラレル定式化において捩れと励起の形の積として表せるという観察に基づき、重力インスタントンを構成するための新しいアプローチを提示する。 我々は、これら二つの形が等しい新しいクラスの解を導入し、これを自己励起インスタントンと名付け、江口とハンソンの自己双対インスタントンよりも自己励起インスタントンの使用を推奨する。 これらの新しい自己励起インスタントンは、ヤン＝ミルズ理論におけるBPSTインスタントンと顕著な類似性を示す。 それは、その作用が位相的なニーヤン項に縮減されるからである。 これにより、軸捩れを位相的なカレントとして同定し、重力作用が位相的な電荷によって与えられることを示すことができる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| The ER=EPR conjecture states that quantum entanglement between boundary degrees of freedom leads to the emergence of bulk spacetime itself. Although this has been tested extensively in String Theory for asymptotically anti-de Sitter spacetimes, its implications for an accelerating universe, such as our own, remain less explored. Assuming a cosmic version of ER=EPR for de Sitter space, we explore computational complexity corresponding to long-range entanglement responsible for bulk states on spacelike hypersurfaces. Rather remarkably, we find that the complexity (per unit volume) of the Euclidean vacuum, as an entangled state over two boundary CFT vacua, is finite both in the UV and the IR, which provides additional evidence for cosmic ER=EPR. Our result seems to be a universal feature of spacetimes with horizons and, moreover, hints at new features of the thermofield double state for studying thermalization of any quantum system. | ER=EPR予想は、境界自由度間の量子エンタングルメントがバルク時空そのものの出現につながるというものである。 この予想は弦理論において漸近的に反ド・ジッター時空に対して広く検証されてきたが、我々の宇宙のような加速宇宙への示唆についてはまだ十分に探究されていない。 我々は、ド・ジッター空間におけるER=EPRの宇宙版を仮定し、時空的超曲面上のバルク状態を担う長距離エンタングルメントに対応する計算複雑性を探求する。 驚くべきことに、2つの境界CFT真空上のエンタングルメント状態としてのユークリッド真空の計算複雑性（単位体積あたり）は、紫外域と赤外域の両方で有限であることがわかった。 これは宇宙ER=EPRのさらなる証拠となる。 我々の結果は、地平線を持つ時空の普遍的な特徴であるように思われ、さらに、あらゆる量子系の熱化を研究するための熱場二重状態の新たな特徴を示唆している。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| A new approach for embedding the renormalization group running of Newton's constant and cosmological constant in gravity is proposed. This approach is based on a gravitational Lagrangian that gives rise to a new class of modified gravity theories where $G$ and $\Lambda$ are spacetime-dependent functions. The Lagrangian formulation can be interpreted as an effective gravitational action that encapsulates the scale dependence of $G$ and $\Lambda$, arising from quantum effects in the early universe. We show that the new formalism can be discussed using partially the framework and results of Horndeski modified gravity, excluding the equations of motion of the scalar field. The study explores aspects of this new gravity action. We also analyze an interesting non-singular cosmological solution featuring power-law inflation and we discuss the generation of scalar and tensor perturbations within this framework. | ニュートン定数と宇宙定数の繰り込み群実行を重力に埋め込むための新しいアプローチを提案する。 このアプローチは、$G$と$\Lambda$が時空依存関数である新しいクラスの修正重力理論を生み出す重力ラグランジアンに基づいている。 このラグランジアン定式化は、初期宇宙における量子効果から生じる$G$と$\Lambda$のスケール依存性を包含する有効重力作用として解釈できる。 我々は、スカラー場の運動方程式を除外したHorndeski修正重力の枠組みと結果を部分的に用いて、この新しい形式論を議論できることを示す。 本研究では、この新しい重力作用の側面を探求する。 また、べき乗則インフレーションを特徴とする興味深い非特異宇宙解を解析し、この枠組み内でのスカラーおよびテンソル摂動の生成について議論する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| We study the one-loop partition function of superstrings in the $\mathrm{AdS}_3 \times \mathbf{S}^3 \times \mathbf{S}^3 \times \mathbf{S}^1$ background. Specifically, we show that the supergravity spectrum, which contains non-chiral primary states unlike other similar $\mathrm{AdS}_3$ backgrounds, can be recovered by this partition function in the semiclassical limit. We also show how the boundary currents are encoded in the string spectrum. Furthermore, we discuss the effect of these boundary currents in the quantum partition function of near-extremal black holes in theories with large $\mathcal{N} = (4,4)$ supersymmetry, recovering results consistent with the analysis of the near-horizon (super-)Schwarzian theory. In particular, we show how the BPS index of the large $\mathcal{N} = (4,4)$ theory, which turns out to be temperature dependent, captures the spectrum of excitations around supersymmetric BTZ black holes. Finally, we comment on the limit when the AdS curvature radius is string scale, which is directly accessible within the RNS formalism for this compactification. The spectrum of the limiting theory we obtain differs from the tensionless string spectrum derived in the literature, suggesting that there is not a unique worldsheet CFT for this value of parameters. | 我々は、$\mathrm{AdS}_3 \times \mathbf{S}^3 \times \mathbf{S}^3 \times \mathbf{S}^1$ 背景における超弦理論の1ループ分割関数を研究する。 具体的には、他の類似の $\mathrm{AdS}_3$ 背景とは異なり、非カイラルな一次状態を含む超重力スペクトルが、半古典的極限においてこの分割関数によって復元できることを示す。 また、境界電流が弦理論のスペクトルにどのように符号化されるかを示す。 さらに、大きな $\mathcal{N} = (4,4)$ 超対称性を持つ理論における近極限ブラックホールの量子分割関数におけるこれらの境界電流の効果を議論し、近地平線（超）シュワルツ理論の解析と整合する結果を導き出す。 特に、温度依存であることが判明した大きな$\mathcal{N} = (4,4)$理論のBPS指数が、超対称BTZブラックホール周囲の励起スペクトルをどのように捉えるかを示す。 最後に、AdS曲率半径が弦スケールであるときの極限についてコメントする。 これは、このコンパクト化に対するRNS形式から直接得られる。 我々が得た極限理論のスペクトルは、文献で導かれた張力のない弦スペクトルとは異なり、このパラメータ値に対して一意な世界面CFTが存在しないことを示唆している。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| In this note, we study the holographic CFT in the de Sitter static patch at finite temperature $T$ and chemical potential. We find that butterfly velocity $v_B$ in such field theory degenerates for all values of the Hubble parameter $H$ and $T$. We interpret this as a chaos disruption caused by the interplay between the expansion of chaotic correlations constrained by $v_B$ and effects caused by de Sitter curvature. The chemical potential restores healthy butterfly velocity for some range of temperatures. Also, we provide some analogy of this chaos suppression with the Schwinger effect in de Sitter and black hole formation from shock wave collision. | 本稿では、有限温度$T$および化学ポテンシャルにおけるド・ジッター静的パッチにおけるホログラフィックCFTを考察する。 このような場の理論におけるバタフライ速度$v_B$は、ハッブルパラメータ$H$および$T$のあらゆる値に対して縮退することを見いだした。 我々はこれを、$v_B$によって制約されるカオス相関の拡大とド・ジッター曲率によって引き起こされる効果との相互作用によって引き起こされるカオスの破壊として解釈する。 化学ポテンシャルは、ある温度範囲においてバタフライ速度を健全な状態に戻す。 また、このカオス抑制と、ド・ジッターにおけるシュウィンガー効果、および衝撃波衝突によるブラックホール形成との類似性を示す。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| It has been suggested that a $dS_{d+1}$ spacetime of radius $R_{ds}$ has a holographic dual, living at future space-like infinity ${\cal I}^+$, with the bulk wave function being dual to the partition function of the boundary theory, [arXiv:astro-ph/0210603v5]. We consider some aspects of this correspondence. For under damped scalars with mass $M^2R_{ds}^2>{d^2\over4}$, belonging to the principal series, we show that for the Bunch Davies vacuum a suitable source in the boundary theory can be identified in terms of the coherent state representation of the wave function. We argue that terms in the resulting correlation functions, which are independent of the late time cut-off, satisfy the Ward identities of a conformal field theory. We also discuss other ways to identify sources, both in the under damped and the over damped case, where $M^2R_{ds}^2<{d^2\over4}$, and argue that these too can lead to correlators satisfying the Ward identities of a CFT. Some comments on the violation of reflection positivity, and the cut-off dependent terms, along with some explicit checks and sample calculations, are also included. | 半径$R_{ds}$の$dS_{d+1}$時空には、未来空間的無限遠${\cal I}^+$に存在するホログラフィック双対があり、バルク波動関数は境界理論の分配関数と双対であることが示唆されている[arXiv:astro-ph/0210603v5]。 我々はこの対応のいくつかの側面を検討する。 主系列に属する、質量$M^2R_{ds}^2>{d^2\over4}$の減衰不足スカラーに対して、バンチ・デイヴィス真空に対して、境界理論における適切な源が波動関数のコヒーレント状態表現によって同定できることを示す。 結果として得られる相関関数の項は、後期時間カットオフに依存しないが、共形場理論のウォード恒等式を満たすことを主張する。 また、$M^2R_{ds}^2<{d^2\over4}$ の条件を満たす、減衰不足および減衰過剰の両方のケースにおける音源同定の他の方法についても議論し、これらもCFTのWard恒等式を満たす相関関数を導くことができることを主張する。 反射正値性の破れ、カットオフ依存項に関するコメント、および明示的なチェックとサンプル計算もいくつか含まれている。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| The article is dedicated to a discussion regarding the role of Barrow's ''Zero Universes'' in quantum cosmology. In particular, we demonstrate that if quantum gravity effects are modeled by the quantum potential method associated with the ''many interacting universes'' (MIU) model, then the mere presence of the universes with a zero scale factor (the ``Zero universes'') produces a veritably remarkable outcome: the classical cosmological singularities of Big Bang, Big Crunch and Big Rip all fail to arise. In other words, those universes that are considered ill-posed at the classical level may turn out to be a necessary and sought-after ingredient in a future internally consistent quantum theory of gravity. Finally, we argue that the MIU quantization method might shed light on a number of other cosmological mysteries; for example, it might account for a decoherence which preceded the eternal inflation, and elucidate how the quantum superposition of vacuum decays occurring at different places might give birth to actual bubble universes there. In addition, the new method might help explain why our universe was born in an extremely low-entropy initial state required to trigger the initial inflation. | 本稿は、バローの「ゼロ宇宙」が量子宇宙論において果たす役割について議論する。 特に、量子重力効果を「相互作用する多宇宙」（MIU）モデルに関連する量子ポテンシャル法でモデル化すると、スケール係数がゼロの宇宙（「ゼロ宇宙」）が存在するだけで、実に驚くべき結果が得られることを示す。 すなわち、ビッグバン、ビッグクランチ、ビッグリップといった古典的宇宙論的特異点はすべて発生しないということである。 言い換えれば、古典レベルでは不適正とみなされるこれらの宇宙は、将来の内部的に整合した量子重力理論において、必要かつ切望される要素となる可能性がある。 最後に、MIU量子化法が他の多くの宇宙論的謎を解明する可能性があると主張する。 例えば、この手法は、永遠のインフレーションに先立つデコヒーレンスを説明できる可能性があり、異なる場所で起こる真空崩壊の量子重ね合わせが、どのようにしてそこに実際のバブル宇宙を生み出すのかを解明するかもしれません。 さらに、この新しい手法は、私たちの宇宙が、初期のインフレーションを引き起こすために必要な、極めて低エントロピーの初期状態で誕生した理由を説明するのに役立つかもしれません。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| The physics of gravitational waves and other classical fields on specifically four-dimensional backgrounds of black holes exhibits electric-magnetic-like dualities. In this paper, we discuss the structure of such dualities in terms of geometrical quantities with a physically-intuitive interpretation. In turn, we explain the interplay between the algebraic structure of black hole spacetimes and their associated dualities. For large classes of black hole geometries, explicit constructions are presented. We then use these results and apply them to the holographic study of three-dimensional conformal field theories (CFTs), discussing how such dualities place stringent constraints on the thermal spectra of correlators. In particular, the dualities enforce the recently-developed spectral duality relation along with a multitude of implications for the physics of thermal CFTs. A number of numerical results supporting our conclusions is also presented, including a demonstration of how the longitudinal spectrum of quasinormal modes determines the transverse spectrum, and vice versa. | ブラックホールの特に4次元背景における重力波やその他の古典場の物理学は、電磁気的双対性を示す。 本論文では、このような双対性の構造を、物理的に直観的な解釈を伴う幾何学的量の観点から議論する。 次に、ブラックホール時空の代数構造とそれに伴う双対性の相互作用を説明する。 ブラックホールの幾何学の大部分について、明示的な構成を示す。 次に、これらの結果を用いて3次元共形場理論（CFT）のホログラフィック研究に適用し、このような双対性が相関子の熱スペクトルにどのように厳しい制約を課すかを議論する。 特に、これらの双対性は、最近開発されたスペクトル双対性関係を強制するとともに、熱CFTの物理学に対する多くの示唆を与える。 我々の結論を裏付けるいくつかの数値結果も提示されており、その中には、準正規モードの縦スペクトルが横スペクトルを決定し、またその逆も成り立つことの実証も含まれている。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| We deepen the analysis of the cosmological acceleration produced by quantum gravity dynamics in the formalism of group field theory condensate cosmology, treated at the coarse-grained level via a phenomenological model, in the language of hydrodynamics on minisuperspace. Specifically, we conduct a detailed analysis of the late-time evolution, which shows a phantom-like phase followed by an asymptotic De Sitter expansion. We argue that the model indicates a recent occurrence of the phantom crossing and we extract a more precise expression for the effective cosmological constant, linking its value to other parameters in the model and to the scale of the quantum bounce in the early universe evolution. Additionally, we show how the phantom phase produced by our quantum gravity dynamics increases the inferred value of the current Hubble parameter based on observed data, indicating a possible quantum gravity mechanism for alleviating the Hubble tension. Our results represent a concrete example of how quantum gravity can provide an explanation for large-scale cosmological puzzles, in an emergent spacetime scenario. | 量子重力ダイナミクスによって生じる宇宙加速の解析を、粗視化レベルで現象論的モデルを用いて扱われる群場理論凝縮宇宙論の形式主義、およびミニ超空間上の流体力学の言語を用いて深める。 具体的には、ファントムのような位相に続いて漸近的ド・ジッター展開を示す後期進化の詳細な解析を行う。 モデルはファントム交差の最近の発生を示していると主張し、有効宇宙定数のより正確な表現を導き出し、その値をモデル内の他のパラメータおよび初期宇宙進化における量子バウンスのスケールと関連付ける。 さらに、量子重力ダイナミクスによって生じるファントム位相が、観測データに基づく現在のハッブルパラメータの推定値をどのように増加させるかを示し、ハッブル張力を緩和する可能性のある量子重力メカニズムを示唆する。 我々の研究結果は、創発的な時空シナリオにおいて、量子重力がどのようにして大規模な宇宙論的パズルを説明できるかを示す具体的な例である。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| It was proposed that five-dimensional (5D) inflation can blow up the size of a compact dimension from the 5D Planck length to the micron size, as required by the dark dimension proposal, relating the weakness of the actual gravitational force to the size of the observable universe. Moreover, it was shown that 5D inflation can generate the (approximate) flat power spectrum of primordial density fluctuations consistent with present observations. Here we compute the bispectrum of primordial scalar perturbations and show that unlike the power spectrum, it differs from the four-dimensional case at all angular distances, due to the fact that in contrast to global dilatations, invariance under special conformal transformations is not restored at late times. Moreover there is an additional enhancement in the squeezed limit. | 5次元（5D）インフレーションは、ダークディメンション提案で要求されるように、コンパクトディメンションのサイズを5次元プランク長からミクロンサイズまで膨張させることができると提案され、実際の重力の弱さと観測可能な宇宙のサイズを関連付けています。 さらに、5次元インフレーションは、現在の観測結果と整合する原始密度揺らぎの（近似的に）平坦なパワースペクトルを生成できることが示されました。 本研究では、原始スカラー摂動のバイスペクトルを計算し、パワースペクトルとは異なり、すべての角度距離において4次元の場合とは異なることを示します。 これは、グローバルディラテーションとは異なり、特殊な共形変換に対する不変性が後期には回復しないという事実によるものです。 さらに、スクイーズ極限にはさらなる増強があります。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| The hyperfine structure absorption lines of neutral hydrogen in spectra of high-redshift radio sources, known collectively as the 21-cm forest, have been demonstrated as a sensitive probe to the small-scale structures governed by the dark matter (DM) properties, as well as the thermal history of the intergalactic medium regulated by the first galaxies during the epoch of reionization. By statistically analyzing these spectral features, the one-dimensional (1D) power spectrum of the 21-cm forest can effectively break the parameter degeneracies and constrain the properties of both DM and the first galaxies. However, conventional parameter inference methods face challenges due to computationally expensive simulations for 21-cm forest and the non-Gaussian signal characteristics. To address these issues, we introduce generative normalizing flows for data augmentation and inference normalizing flows for parameters estimation. This approach efficiently estimates parameters from minimally simulated datasets with non-Gaussian signals. Using simulated data from the upcoming Square Kilometre Array (SKA), we demonstrate the ability of the deep learning-driven likelihood-free approach to generate accurate posterior distributions, providing a robust and efficient tool for probing DM and the cosmic heating history using the 1D power spectrum of 21-cm forest in the era of SKA. This methodology is adaptable for scientific analyses with other unevenly distributed data. | 高赤方偏移電波源のスペクトルにおける中性水素の超微細構造吸収線（総称して21cmフォレスト）は、暗黒物質（DM）特性によって支配される小規模構造、および再電離期に最初の銀河によって規定された銀河間物質の熱履歴に対する高感度プローブであることが実証されている。 これらのスペクトル特性を統計的に解析することにより、21cmフォレストの1次元（1D）パワースペクトルはパラメータ退化を効果的に打破し、DMと最初の銀河の両方の特性を制限することができる。 しかし、従来のパラメータ推論法は、21cmフォレストのシミュレーションの計算コストの高さと非ガウス信号特性のために課題に直面している。 これらの問題に対処するため、我々はデータ拡張のための生成正規化フローとパラメータ推定のための推論正規化フローを導入する。 このアプローチは、非ガウス分布を持つ最小限のシミュレーションデータセットからパラメータを効率的に推定します。 近々導入されるスクエア・キロメートル・アレイ（SKA）のシミュレーションデータを用いて、深層学習に基づく尤度フリーアプローチが正確な事後分布を生成する能力を実証します。 これにより、SKA時代の21cmフォレストの1次元パワースペクトルを用いて、DMと宇宙の加熱履歴を調査するための堅牢で効率的なツールが提供されます。 この手法は、他の不均一分布データを用いた科学的分析にも適応可能です。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| We argue that there exists an operational way to establish the observability of the notions of space and time. Specifically, we propose a theory-independent protocol for a gedanken-experiment, whose outcome is a signal establishing the observability of the spacetime manifold, without a priori assuming its existence. The experimental signal contains the information about the dimension and the topology of spacetime (with the currently achievable precision), and establishes its manifold structure, while respecting its underlying diffeomorphism symmetry. We also introduce and discuss appropriate criteria for the concept of emergence of spacetime, which any tentative theoretical model of physics must satisfy in order to claim that spacetime does emerge from some more fundamental concepts. | 我々は、空間と時間の概念の観測可能性を確立するための操作的方法が存在すると主張する。 具体的には、理論に依存しないゲダンケン実験のためのプロトコルを提案する。 この実験の結果として、時空多様体の観測可能性を確立する信号が得られるが、その存在を事前に仮定する必要はない。 実験信号は、時空の次元と位相に関する情報（現在達成可能な精度で）を含み、その基礎にある微分同相対称性を尊重しながら、その多様体構造を確立する。 また、時空の創発という概念のための適切な基準を導入し、議論する。 これは、時空がより基本的な概念から創発すると主張するために、物理学のあらゆる暫定的な理論モデルが満たさなければならない基準である。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| We investigate the role of both magnetic field and chemical potential on the emergence of chaotic dynamics in the QCD confining string from the holographic principle. An earlier developed bottom-up model of Einstein-Maxwell-dilaton gravity, which mimics QCD features quite well, is used. The qualitative information about the chaos is obtained using the Poincar\'{e} sections and Lyapunov exponents. We find signatures of chaos in energetically disfavored string configurations, that are closer to the horizon, whereas no chaos is observed in energetically favored string configurations that are away from the horizon. Our results depend quite strongly on the frame we consider in the analysis. In the string frame, the chemical potential and the magnetic field suppress the chaotic dynamics in both parallel and perpendicular orientations of the string with respect to the magnetic field. Meanwhile, in the Einstein frame, the magnetic field suppresses/enhances the chaotic dynamics when the string is orientated perpendicular/parallel to the magnetic field, while the chemical potential enhances the chaotic dynamics for both orientations. The reported Lyapunov exponents are consistent with a classical analogue of the MSS bound in the parameter space of the model and we find it to be always satisfied in both frames. | 我々は、ホログラフィック原理に基づき、QCD閉じ込め弦におけるカオスダイナミクスの出現に対する磁場と化学ポテンシャルの両方の役割を調査する。 QCDの特徴を非常によく模倣する、以前に開発されたアインシュタイン-マクスウェル-ディラトン重力のボトムアップモデルを用いる。 カオスに関する定性的な情報は、ポアンカレ_{e}断面とリアプノフ指数を用いて得られる。 地平線に近い、エネルギー的に不利な弦構成においてカオスの兆候が見られるのに対し、地平線から離れた、エネルギー的に有利な弦構成ではカオスは観測されない。 我々の結果は、解析に用いるフレームに大きく依存する。 弦フレームにおいては、化学ポテンシャルと磁場は、磁場に対して弦が平行および垂直な方向の両方において、カオスダイナミクスを抑制する。 一方、アインシュタイン座標系では、弦が磁場に対して垂直／平行に配向されているとき、磁場はカオス的ダイナミクスを抑制／増強しますが、化学ポテンシャルはどちらの配向においてもカオス的ダイナミクスを増強します。 報告されているリアプノフ指数は、モデルのパラメータ空間におけるMSS境界の古典的な類似物と一致しており、どちらの座標系でも常に満たされることが分かりました。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| Combining multiple events into population analyses is a cornerstone of gravitational-wave astronomy. A critical component of such studies is the assumed population model, which can range from astrophysically motivated functional forms to non-parametric treatments that are flexible but difficult to interpret. In practice, the current approach is to fit the data multiple times with different population models to identify robust features. We propose an alternative strategy: assuming the data have already been fit with a flexible model, we present a practical recipe to reconstruct the population distribution of a different model. As our procedure postprocesses existing results, it avoids the need to access the underlying gravitational-wave data again and handle selection effects. Additionally, our reconstruction metric provides a goodness-of-fit measure to compare multiple models. We apply this method to the mass distribution of black-hole binaries detected by LIGO/Virgo/KAGRA. Our work paves the way for streamlined gravitational-wave population analyses by fitting the data once and for all with advanced non-parametric methods and careful handling of selection effects, while the astrophysical interpretation is then made accessible using our reconstruction procedure on targeted models. The key principle is that of conceptually separating data description from data interpretation. | 複数のイベントをポピュレーション解析に統合することは、重力波天文学の基礎です。 このような研究の重要な要素は、仮定されたポピュレーションモデルです。 これは、天体物理学的な動機に基づく関数形から、柔軟だが解釈が難しいノンパラメトリックな処理まで多岐にわたります。 実際には、現在のアプローチでは、堅牢な特徴を特定するために、異なるポピュレーションモデルでデータを複数回フィッティングします。 私たちは代替戦略を提案します。 データが既に柔軟なモデルでフィッティングされていると仮定し、異なるモデルのポピュレーション分布を再構築するための実用的な方法を提示します。 私たちの手順は既存の結果を後処理するため、基礎となる重力波データに再度アクセスして選択効果を処理する必要がなくなります。 さらに、私たちの再構築指標は、複数のモデルを比較するための適合度の尺度を提供します。 私たちはこの手法を、LIGO/Virgo/KAGRAによって検出されたブラックホール連星の質量分布に適用します。 私たちの研究は、高度なノンパラメトリック手法と選択効果の慎重な取り扱いを用いてデータを一度でフィッティングすることにより、合理化された重力波ポピュレーション解析への道を開くものであり、同時に、対象モデルにおける再構成手法を用いることで、天体物理学的解釈へのアクセスを可能にする。 鍵となる原則は、データ記述とデータ解釈を概念的に分離することである。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| The dipole anisotropy induced by our peculiar motion in the sky distribution of cosmologically distant sources is an important consistency test of the standard FLRW cosmology. In this work, we formalize how to compute the kinematic matter dipole in redshift bins. Apart from the usual terms arising from angular aberration and flux boosting, there is a contribution from the boosting of the redshifts that becomes important when considering a sample selected on observed redshift, leading to non-vanishing correction terms. We discuss examples and provide expressions to incorporate arbitrary redshift selection functions. We also discuss the effect of redshift measurement uncertainties in this context, in particular in upcoming surveys for which we provide estimates of the correction terms. Depending on the shape of a sample's redshift distribution and on the applied redshift cuts, the correction terms can become substantial, even to the degree that the direction of the dipole is reversed. Lastly, we discuss how cuts on variables correlated with observed redshift, such as color, can induce additional correction terms. | 宇宙論的に遠方の天体の天空分布における特異な運動によって引き起こされる双極子異方性は、標準的なFLRW宇宙論の重要な整合性テストである。 本研究では、赤方偏移ビンにおける運動学的物質双極子の計算方法を定式化する。 角収差とフラックスブースティングから生じる通常の項とは別に、観測された赤方偏移に基づいて選択されたサンプルを考慮する際に重要となる赤方偏移ブースティングの寄与があり、補正項がゼロにならない。 本研究では例を挙げて議論し、任意の赤方偏移選択関数を組み込むための式を提供する。 また、この文脈における赤方偏移測定の不確かさの影響についても議論し、特に補正項の推定値を提供する今後のサーベイにおいて、その影響について議論する。 サンプルの赤方偏移分布の形状と適用される赤方偏移カットに依存して、補正項は双極子の方向が反転するほど大きくなる可能性がある。 最後に、観測された赤方偏移と相関のある変数（例えば色）のカットによって、追加の補正項がどのように誘発されるかについて議論します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| In this paper, we explore the possibility of using galaxy cluster catalogues to provide redshift support for a gravitational-wave dark standard siren measurement of the Hubble constant $H_0$. We adapt the cosmology inference pipeline gwcosmo to handle galaxy cluster catalogues. Together with binary black holes from the GWTC-3, we use galaxy cluster data from the PSZ2 and the eRASS catalogues. With these catalogues, we obtain $H_0 = 77^{+10}_{-10}$ and $81^{+8}_{-8}\, \text{km}\, \text{s}^{-1}\, \text{Mpc}^{-1}$ respectively, which demonstrates improvements on precision by factors of 10% and 38% respectively over the traditional galaxy catalogue result. This exploratory work paves the way towards precise and accurate cosmography making use of distant compact binary mergers from upcoming observing runs of the LIGO-Virgo-KAGRA detector network and future gravitational-wave observatories. | 本論文では、銀河団カタログを用いて、重力波暗黒標準サイレンによるハッブル定数$H_0$の赤方偏移測定をサポートする可能性を検討する。 宇宙論推論パイプラインgwcosmoを銀河団カタログの処理に適応させる。 GWTC-3の連星ブラックホールに加え、PSZ2カタログとeRASSカタログの銀河団データを使用する。 これらのカタログを用いて、それぞれ$H_0 = 77^{+10}_{-10}$と$81^{+8}_{-8}\, \text{km}\, \text{s}^{-1}\, \text{Mpc}^{-1}$を得た。 これは、従来の銀河カタログの結果と比較して、それぞれ10%と38%の精度向上を示している。 この探究的研究は、LIGO-Virgo-KAGRA検出器ネットワークと将来の重力波観測所による今後の観測から得られる遠方のコンパクト連星合体を利用した、精密で正確な宇宙論への道を開くものである。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| The detection of quantum gravity effects is highly limited in both macroscopic and microscopic scenarios: The small quantum parameter makes most large-scale observations practically indistinguishable from general relativity. While at the Planck scale, where the effect of quantum gravity is undoubtedly significant, the energy requirement is remarkably high for any test particle as a probe. In this work, by focusing on the inner-most stable circular orbit (ISCO) of both massless and massive particles around a microscopic loop quantum black hole, we show that given the current knowledge of ultra-high-energy particles, quantum corrections of relative scale $>10^{-10}$ can appear when the radius of the black hole horizon remains larger than the wavelength of high-energy Gamma rays, where the classical photon trajectory may still hold to a certain degree. In addition, more significant corrections can be observed when considering low velocity massive particles. Potentially, our results could suggest a new area for testing the effects of quantum gravity. | 量子重力効果の検出は、巨視的および微視的シナリオの両方において非常に限られている。 量子パラメータが小さいため、ほとんどの大規模観測は一般相対論と実質的に区別がつかない。 一方、量子重力効果が間違いなく顕著なプランクスケールでは、プローブとして用いるテスト粒子に必要なエネルギーは著しく高い。 本研究では、微視的ループ量子ブラックホールの周りの質量ゼロ粒子と質量を持つ粒子の両方の最内安定円軌道（ISCO）に焦点を当てることで、超高エネルギー粒子に関する現在の知見を前提とすると、ブラックホールの地平線の半径が高エネルギーガンマ線の波長よりも大きい場合、相対スケール$>10^{-10}$の量子補正が現れる可能性があることを示す。 この場合、古典的な光子の軌道はある程度維持される可能性がある。 さらに、低速度の質量を持つ粒子を考慮すると、より顕著な補正が観測される可能性がある。 潜在的に、私たちの研究結果は、量子重力の影響を検証するための新たな分野を示唆する可能性があります。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| The Frolov black hole (BH) is a charged extension of the Hayward BH, having regularity at the central point $r = 0$ and an asymptotically Schwarzschild form for large values of $r$. Such a BH is parameterized by a length scale parameter, \( \alpha_0 \). In this paper, we analyze the thermodynamic properties, null and timelike geodesics, and shadows of a Frolov BH immersed in a quintessence field. Our results indicate that the smaller BH is locally thermodynamically stable yet globally unstable at all horizon radii. Neither the quintessence parameter nor the other model parameters like the charge $q$ and length scale parameter $\alpha_0$ change this global instability. We extend the study of the null and timelike geodesics to the vicinity of the BH by analyzing how the geodesic motion depends on the model parameters. Finally, we analyze the shadow of the BH system and find that the shadow radii are sensitively dependent on model parameters. In contrast, the influence of the quintessence parameter itself on the size of the shadow is found to be rather weak. | フロロフ・ブラックホール（BH）はヘイワード・ブラックホールの荷電拡張であり、中心点 $r = 0$ でレギュラリティを持ち、大きな $r$ の値に対して漸近的にシュワルツシルト形式をとる。 このような BH は長さスケールパラメータ \( \alpha_0 \) によってパラメータ化される。 本稿では、クインテッセンス場に浸されたフロロフ・ブラックホールの熱力学的特性、ヌル測地線および時間的測地線、および影を解析する。 得られた結果は、より小さな BH は局所的には熱力学的に安定であるが、すべての地平半径において大域的には不安定であることを示している。 クインテッセンスパラメータも、荷電 $q$ や長さスケールパラメータ $\alpha_0$ などの他のモデルパラメータも、この大域的不安定性を変化させない。 本稿では、測地線運動がモデルパラメータにどのように依存するかを解析することにより、ヌル測地線および時間的測地線の研究を BH 近傍まで拡張する。 最後に、BHシステムの影を解析し、影の半径がモデルパラメータに敏感に依存することを明らかにした。 対照的に、クインテッセンスパラメータ自体が影の大きさに与える影響は比較的弱いことがわかった。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| We use 47 gravitational-wave (GW) standard sirens from the third Gravitational-Wave Transient Catalog to calibrate distances in the strong gravitational lensing (SGL) system RXJ1131-1231 and constrain the Hubble constant ($H_0$) via the distance sum rule, without assuming a specific cosmological model. For $\Omega_K = 0$, we obtain $H_0 = 73.22^{+5.95}_{-5.43}$ ${\rm km}~{\rm s}^{-1}~{\rm Mpc}^{-1}$ and $H_0 = 70.40^{+8.03}_{-5.60}$ ${\rm km}~{\rm s}^{-1}~{\rm Mpc}^{-1}$ by breaking the mass-sheet transform using lens galaxy's mass models and stellar kinematics, respectively. Allowing $\Omega_K$ to vary increases the central value of $H_0$ and reduces its precision. We find that GW dark sirens have significant potential for calibrating SGL systems, due to their relatively higher redshifts. By combining 42 binary black holes and RXJ1131-1231, we obtain an $H_0$ constraint with a precision approximately $40\%$ better than the measurement from GW170817 using the Hubble law. This suggests that high-precision, model-independent $H_0$ measurements can be achieved with this method as the redshift range of GW dark sirens expands, even without the need for GW bright sirens. | 我々は、第3次重力波トランジェントカタログから47個の重力波標準サイレンを用いて、強い重力レンズ効果（SGL）系RXJ1131-1231の距離を較正し、特定の宇宙論モデルを仮定することなく、距離和則によってハッブル定数（$H_0$）を制限する。 $\Omega_K = 0$ の場合、レンズ銀河の質量モデルと恒星の運動学を用いて質量シート変換を破ると、それぞれ $H_0 = 73.22^{+5.95}_{-5.43}$ ${\rm km}~{\rm s}^{-1}~{\rm Mpc}^{-1}$ と $H_0 = 70.40^{+8.03}_{-5.60}$ ${\rm km}~{\rm s}^{-1}~{\rm Mpc}^{-1}$ が得られる。 $\Omega_K$ を変化させると、$H_0$ の中心値は増加し、その精度は低下する。 重力波のダークサイレンは比較的高い赤方偏移を持つため、SGL システムの較正に大きな可能性を秘めていることがわかる。 42個の連星ブラックホールとRXJ1131-1231を組み合わせることで、ハッブルの法則を用いたGW170817の測定よりも約40%優れた精度でH_0の制約条件を得ることができました。 これは、重力波の暗黒サイレンの赤方偏移範囲が拡大するにつれて、重力波の明黒サイレンを必要とせずとも、この方法によって高精度でモデルに依存しないH_0の測定が可能になることを示唆しています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| We present a systematic analysis of the Weak Cosmic Censorship Conjecture (WCCC) through Gedankenexperiments involving black hole perturbations induced by test particles. Our approach allows for the calculation of perturbations to any order for a general class of black holes that admit the zero-temperature extremal limit. We find that the WCCC for extremal and near-extremal black holes is hinged upon the positive sign of only one quantity, namely $W=\left( \frac{\partial S}{\partial T} \right)_{Q_\alpha ; T=0}$, which is indeed positive for all the well-known black holes. | 我々は、テスト粒子によって誘起されるブラックホール摂動を含むゲダンケン実験を通して、弱い宇宙検閲予想（WCCC）の体系的な解析を行う。 このアプローチは、零温度極限を許容する一般的なブラックホールのクラスに対して、任意のオーダーの摂動を計算することを可能にする。 極限ブラックホールおよび近極限ブラックホールのWCCCは、$W=\left( \frac{\partial S}{\partial T} \right)_{Q_\alpha; T=0}$という唯一の量の正の符号に依存しており、これは既知のブラックホールすべてにおいて実際に正である。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| The inner shadow of a black hole, as a projection of the event horizon, is regarded as a potential tool for testing gravitational theories and constraining system parameters. Whether this holds in the case of a tilted accretion disk warrants further investigation. In this paper, we employ a ray-tracing algorithm to simulate images of the Kerr black hole illuminated by a tilted thin accretion disk, with particular attention to the relationship between the inner shadow and system parameters. Our findings reveal that in the case of an equatorial accretion disk, the Kerr black hole exhibits a minimum inner shadow size of $S_{\textrm{min}} = 13.075$ M$^{2}$, where M denotes the black hole mass. This minimum is achieved when the viewing angle is $0^{\circ}$ and the spin parameter approaches $1$. However, with a non-zero disk tilt, the inner shadow exhibits novel configurations -- taking on petal, crescent, or eyebrow shapes -- significantly smaller than $S_{\textrm{min}}$ across various parameter spaces. This indicates that the inner shadow is highly sensitive to the accretion environment, suggesting that caution is needed when using it as a diagnostic tool for black holes. Notably, an observed inner shadow smaller than $S_{\textrm{min}}$ would either indicate the presence of a tilted accretion disk or support the viability of modified gravity. Moreover, in certain parameter spaces, we identify the emergence of a dual-shadow structure, which could also serve as a probe for the tilted accretion disk. | ブラックホールの内側の影は、事象の地平線の投影として、重力理論を検証し、システムパラメータを制限するための潜在的なツールと考えられている。 傾斜した降着円盤の場合にもこれが当てはまるかどうかは、さらなる調査が必要である。 本論文では、光線追跡アルゴリズムを用いて、傾斜した薄い降着円盤によって照らされたカーブラックホールの像をシミュレートし、特に内側の影とシステムパラメータの関係に注目する。 その結果、赤道降着円盤の場合、カーブラックホールは最小の内側の影のサイズ$S_{\textrm{min}} = 13.075$ M$^{2}$を示すことが明らかになった。 ここで、Mはブラックホールの質量を表す。 この最小値は、視野角が$0^{\circ}$で、スピンパラメータが$1$に近づくときに達成される。 しかし、ディスクの傾きがゼロでない場合、内側の影は、様々なパラメータ空間において$S_{\textrm{min}}$よりも大幅に小さい、花びら型、三日月型、または眉毛型といった新しい形状を示す。 これは、内側の影が降着環境に非常に敏感であることを示しており、ブラックホールの診断ツールとして使用する際には注意が必要であることを示唆している。 特に、観測された内側の影が$S_{\textrm{min}}$よりも小さい場合、傾斜した降着ディスクの存在を示唆するか、修正重力の可能性を支持するかのいずれかとなる。 さらに、特定のパラメータ空間では、傾斜した降着ディスクの探査機として機能する可能性のある二重影構造の出現を確認した。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| The possibility of extending the canonical formulation of quantum mechanics (QM) to a space-time symmetric form has recently attracted wide interest. In this context, a recent proposal has shown that a spacetime symmetric many-body extension of the Page and Wootters mechanism naturally leads to the so-called Quantum Action (QA) operator, a quantum version of the action of classical mechanics. In this work, we focus on connecting the QA with the well-established Feynman's Path Integral (PI). In particular, we present a novel formalism which allows one to identify the "sum over histories" with a quantum trace, where the role of the classical action is replaced by the corresponding QA. The trace is defined in the extended Hilbert space resulting from assigning a conventional Hilbert space to each time slice and then taking their tensor product. The formalism opens the way to the application of quantum computation protocols to the evaluation of PIs and general correlation functions, and reveals that different representations of the PI arise from distinct choices of basis in the evaluation of the same trace expression. The Hilbert space embedding of the PIs also discloses a new approach to their continuum time limit. Finally, we discuss how the ensuing canonical-like version of QM inherits many properties from the PI formulation, thus allowing an explicitly covariant treatment of spacetime symmetries. | 量子力学の正準定式化（QM）を時空対称形式に拡張する可能性は、最近、広く関心を集めています。 この文脈において、最近の提案は、Page-Wootters機構の時空対称多体拡張が、古典力学の作用の量子版である、いわゆる量子作用（QA）作用素に自然に導くことを示しています。 本研究では、QAを、確立されたFeynmanの経路積分（PI）と関連付けることに焦点を当てます。 特に、古典作用の役割を対応するQAに置き換えることで、「履歴の和」を量子トレースと同一視することを可能にする新しい形式論を提示します。 このトレースは、各時間スライスに従来のヒルベルト空間を割り当て、それらのテンソル積をとることで得られる拡張ヒルベルト空間で定義されます。 この形式論は、量子計算プロトコルをPIおよび一般相関関数の評価に適用する道を開き、同じトレース表現を評価する際に異なる基底を選択することで、PIの異なる表現が生じることを明らかにする。 PIのヒルベルト空間への埋め込みはまた、それらの連続時間極限に対する新しいアプローチを明らかにする。 最後に、結果として得られる量子力学の正準版がPI定式化から多くの性質を継承し、それによって時空対称性の明示的な共変的扱いを可能にする方法について議論する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| We compute families of solutions to the Einstein vacuum equations of the type of Brill waves, but with slow fall-off towards spatial infinity. We prove existence and uniqueness of solutions for physical data and numerically construct some representative solutions. We numerically construct an explicit example with slow-off which does not exhibit antipodal symmetry at spatial infinity. | ブリル波型であるが、空間無限大に向かって緩やかに減衰するアインシュタイン真空方程式の解の族を計算する。 物理データに対する解の存在と一意性を証明し、いくつかの代表的な解を数値的に構築する。 空間無限大で対蹠対称性を示さない、緩やかに減衰する明示的な例を数値的に構築する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| We investigate traversable wormhole solutions in four-dimensional Einstein-Gauss-Bonnet (EGB) gravity coupled with a generalized string fluid background. Our analysis reveals that zero-tidal solutions meet all geometric criteria for traversability while avoiding singularities, with the Gauss-Bonnet coupling $\alpha$ modulating the throat geometry and asymptotic behavior. Varying the parameters $\alpha$ and $\varepsilon$ significantly affects curvature both near the throat and at large distances, maintaining finite values throughout spacetime. We demonstrate that the null energy condition (NEC) can be satisfied for high values of $\alpha$ ($\gtrsim 1$) and low string fluid density $\varepsilon$ ($\lesssim 0.1$), greatly reducing the exotic matter requirement compared to general relativistic wormholes. The string fluid's behavior approaches that of a cloud of strings for large $\alpha$ or $\varepsilon$. Additionally, the volume integral quantifier and complexity factor analyses show that increasing $\alpha$ reduces gravitational complexity and exotic matter content near the throat, aligning with NEC preservation. Our results establish that the combined influence of Gauss-Bonnet gravity and string-like matter can support traversable wormholes while minimizing unphysical energy conditions, offering new insights for constructing viable wormhole geometries in modified gravity. | 一般化された弦流体背景と結合した4次元アインシュタイン-ガウス-ボネ（EGB）重力における通過可能なワームホール解を解析する。 解析の結果、潮汐力ゼロの解は、特異点を回避しながら通過可能性に関するすべての幾何学的基準を満たし、ガウス-ボネ結合$\alpha$がスロート形状と漸近的挙動を変化させることが明らかになった。 パラメータ$\alpha$と$\varepsilon$を変化させると、スロート近傍と遠距離の両方で曲率に大きな影響が及ぶが、時空全体にわたって有限値を維持する。 我々は、高い$\alpha$値（$\gtrsim 1$）と低い弦流体密度$\varepsilon$値（$\lesssim 0.1$）においてヌルエネルギー条件（NEC）を満たすことができ、一般相対論的ワームホールと比較してエキゾチック物質の必要量が大幅に減少することを示す。 弦流体の挙動は、$\alpha$ または $\varepsilon$ が大きい場合、弦の雲の挙動に近づきます。 さらに、体積積分量指定子と複雑性因子分析により、$\alpha$ の増加により、重力複雑性とスロート付近のエキゾチック物質含有量が減少し、NEC の保存と一致することが示されました。 私たちの結果は、ガウス・ボネ重力と弦状物質の複合的な影響により、非物理的なエネルギー条件を最小限に抑えながら、通過可能なワームホールを形成できることを確立し、修正重力下で実現可能なワームホール形状を構築するための新たな知見を提供します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| As one of the primary detection targets for contemporary gravitational wave (GW) observatories, the stochastic gravitational wave background (SGWB) holds significant potential for enhancing our understanding of the early universe's formation and evolution. Studies indicate that the SGWB spectrum from cosmic strings can span an extraordinarily broad frequency range, extending from extremely low frequencies up to the microwave band. This work specifically investigates the detectability of cosmic string SGWB signals in an electromagnetic (EM) resonance system at GHz frequency. We present a systematic analysis encompassing: (1) the response of high frequency gravitational waves (HFGW) in such EM resonance system. (2) the development and application of fundamental data processing protocols in the EM resonance system. Our results demonstrate that the EM system shows promising sensitivity to detect cosmic string SGWB signals with tension parameters $G\mu\geq 10^{-10}$, while potentially establishing new constraints for $G\mu\leq 10^{-10}$ in the microwave band. These findings would complement existing multi-band SGWB observations and provide additional constraints on cosmic-string tension parameters in GHz frequency regimes. | 現代の重力波（GW）観測所の主要な検出ターゲットの一つである確率的重力波背景放射（SGWB）は、初期宇宙の形成と進化に関する理解を深める上で大きな可能性を秘めています。 研究によると、宇宙ひもからのSGWBスペクトルは、極めて低い周波数からマイクロ波帯に至るまで、非常に広い周波数範囲に及ぶことが示されています。 本研究では特に、GHz周波数の電磁（EM）共鳴システムにおける宇宙ひもSGWB信号の検出可能性を調査します。 本研究では、(1)このようなEM共鳴システムにおける高周波重力波（HFGW）の応答、(2)EM共鳴システムにおける基本的なデータ処理プロトコルの開発と応用を含む体系的な解析を行います。 我々の研究結果は、EMシステムが張力パラメータ$G\mu\geq 10^{-10}$を持つ宇宙弦SGWB信号を検出する有望な感度を示すことを実証するとともに、マイクロ波帯における$G\mu\leq 10^{-10}$に対する新たな制約を確立する可能性を示している。 これらの知見は、既存のマルチバンドSGWB観測を補完し、GHz周波数領域における宇宙弦張力パラメータに対する新たな制約を与えるものとなるだろう。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| Fast radio bursts (FRBs) can be explained by collapsing axion stars, imposing constraints on the axion parameter space and providing valuable guidance for experimental axion searches. In the traditional post-inflationary model, axion stars could constitute up to $75\%$ of the dark matter component, suggesting that some axion stars may exist within the Solar System. Photons with energy half the axion mass can stimulate axion decay. Thus, directing a powerful radio beam at an axion star could trigger its stimulated decay, producing a detectable echo. Using this method, we find it is possible to test the existence of dilute axion stars with maximum masses ranging from $6.21\times10^{-12}M_\odot$ to $2.61\times10^{-10}M_\odot$, as constrained by FRBs, within the Solar System. The resulting echo from axion stars constrained by FRBs could be detectable by terrestrial telescopes. Detecting such an echo would confirm the existence of axion stars, unravel the mystery of dark matter, and provide key evidence that some FRBs originate from collapsing axion stars. Furthermore, FRBs produced by axion star collapses could serve as standard candles, aiding in the resolution of the Hubble tension. If no echo is detected using this method, it would place constraints on the abundance of dark matter in the form of dilute axion stars with maximum masses in the range of $6.21\times10^{-12}M_\odot$ to $2.61\times10^{-10}M_\odot$. | 高速電波バースト（FRB）は、崩壊するアクシオン星によって説明でき、アクシオンパラメータ空間に制約を課し、実験的なアクシオン探索に貴重な指針を提供します。 従来のポストインフレーションモデルでは、アクシオン星は暗黒物質成分の最大75%を占める可能性があり、太陽系内にアクシオン星が存在する可能性があることを示唆しています。 アクシオン質量の半分のエネルギーを持つ光子は、アクシオンの崩壊を刺激することができます。 したがって、強力な電波ビームをアクシオン星に照射すると、その誘導崩壊が引き起こされ、検出可能なエコーが生成される可能性があります。 この方法を用いることで、FRBによって制限される最大質量が$6.21\times10^{-12}M_\odot$から$2.61\times10^{-10}M_\odot$の範囲にある希薄アクシオン星が太陽系内に存在するかどうかを検証できることが分かりました。 FRB によって制限されたアクシオン星からのエコーは、地上望遠鏡で検出できる可能性があります。 このようなエコーを検出できれば、アクシオン星の存在を確認し、暗黒物質の謎を解き明かし、一部の FRB が崩壊するアクシオン星に由来するという重要な証拠が得られます。 さらに、アクシオン星の崩壊によって生成される FRB は標準光源として機能し、ハッブル張力の解決に役立ちます。 この方法でエコーが検出されない場合、最大質量が $6.21\times10^{-12}M_\odot$ から $2.61\times10^{-10}M_\odot$ の範囲にある希薄アクシオン星の形で存在する暗黒物質の量に制限が課せられます。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| We formulate a model for quantum gravity based on the local Lorentz symmetry and general coordinate invariance. A key idea is the irreversible vierbein postulate that a tree-level action for the model at a certain energy scale does not contain an inverse vierbein. Under this postulate, only the spinor becomes a dynamical field, and no gravitational background field is introduced in the tree-level action. In this paper, after explaining the transformation rules of the local Lorentz and general-coordinate transformations in detail, a tree-level action is defined. We show that fermionic fluctuations can induce a nonvanishing gravitational background field. | 我々は、局所ローレンツ対称性と一般座標不変性に基づいて量子重力モデルを定式化する。 鍵となるアイデアは、あるエネルギースケールにおけるモデルに対するツリーレベル作用は逆ヴィアバインを含まないという不可逆ヴィアバイン公理である。 この公理の下では、スピノルのみが力学場となり、ツリーレベル作用には重力背景場は導入されない。 本論文では、局所ローレンツ変換と一般座標変換の変換則を詳細に説明した上で、ツリーレベル作用を定義する。 フェルミオン揺らぎが非零の重力背景場を誘起することを示す。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| In a recent article (Ref. \cite{AOP}), the authors obtained a static, cylindrically symmetric Anti-de Sitter (AdS) black string (BS) solutions, which are cylindrical generalizations of black holes (BHs), surrounded by a cloud of strings (CS) and the quintessence field (QF), and discussed its properties. In the present study, we present a comprehensive analysis of cylindrically symmetric AdS BSs surrounded by CS and QF. Our analysis yields several significant results. We demonstrate that the presence of CS (parameter $\alpha$) and QF (parameters $c$ and $w$) reduces the radius of circular photon orbits (CPO) and BH shadow size, with measurements constrained by Event Horizon Telescope (EHT) observations of Sagittarius A*. We find that time-like particle orbits show increased energy with higher $\alpha$ and $c$ values. We calculate that C-energy, representing gravitational energy within cylindrical radius, decreases with radial distance but exhibits distinct responses to CS and QF parameters. We observe that scalar perturbation potential increases $r$ for specific $\alpha$ and $c$ values, indicating stronger field-spacetime interactions away from the BS. We determine that Hawking temperature increases linearly with Schwarzschild radius, with parameter-dependent behavior varying based on QF state parameter $w$. These results demonstrate how CS and QF significantly modify the geodesic, perturbative, and thermodynamic properties of AdS BS, with potential observational implications for gravitational lensing, accretion disk dynamics, and BH evaporation signatures in future astronomical observations. | 最近の論文（Ref. \cite{AOP}）において、著者らは静的で円筒対称な反ド・ジッター（AdS）ブラックストリング（BS）解を得た。 これはブラックホール（BH）の円筒状の一般化であり、ストリング雲（CS）とクインテッセンス場（QF）に囲まれており、その特性について議論した。 本研究では、CSとQFに囲まれた円筒対称なAdS BSの包括的な解析を示す。 解析からいくつかの重要な結果が得られた。 CS（パラメータ$\alpha$）とQF（パラメータ$c$と$w$）の存在が、円形光子軌道（CPO）の半径とBHシャドウサイズを減少させることを、イベント・ホライズン・テレスコープ（EHT）によるいて座A*の観測によって制限された測定値を用いて実証した。 時間的粒子軌道は、$\alpha$と$c$の値が高いほどエネルギーが増加することを発見した。 円筒半径内の重力エネルギーを表すCエネルギーは、半径距離とともに減少するが、CSおよびQFパラメータに対して異なる応答を示すことを計算により明らかにした。 スカラー摂動ポテンシャルは特定の$\alpha$および$c$値に対して$r$を増加させ、BSから離れた場所でより強い場-時空相互作用を示している。 ホーキング温度はシュワルツシルト半径とともに線形に増加し、パラメータ依存的な挙動はQF状態パラメータ$w$に基づいて変化することが判明した。 これらの結果は、CSおよびQFがAdS BSの測地線的、摂動的、および熱力学的特性をどのように大きく変化させるかを示しており、将来の天文観測における重力レンズ効果、降着円盤ダイナミクス、およびBH蒸発シグネチャーへの観測的意味合いを持つ可能性がある。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| The gravitational path integral on $S^2 \times S^2$ can be interpreted either as evaluating a contribution to the norm of the Hartle-Hawking wavefunction conditional on spatial $S^1 \times S^2$ topology, or the pair creation rate of black holes in de Sitter. Both interpretations are distinguished at the quantum level. The former requires the path integral to be real and the latter to be imaginary. We develop a formalism to efficiently compute the phase of the gravitational path integral on Einstein spaces. We apply it to a broad class of spacetimes and in particular $S^2\times S^{D-2}$, finding it to be real and positive. We generalize some of the analysis to cases with charge and rotation. | $S^2\timesS^2$ 上の重力経路積分は、空間 $S^1\timesS^2$ トポロジーを条件とするハートル-ホーキング波動関数のノルムへの寄与を評価するものとして、あるいはド・ジッターにおけるブラックホールの対生成率を評価するものとして解釈できる。 両方の解釈は量子レベルで区別される。 前者は経路積分が実数であることを必要とし、後者は虚数であることを必要とする。 我々はアインシュタイン空間上の重力経路積分の位相を効率的に計算するための形式論を開発する。 我々はこれを広範な時空クラス、特に $S^2\timesS^{D-2}$ に適用し、それが実数かつ正であることを示した。 我々は解析の一部を電荷と回転を伴うケースに一般化する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| Surrogate models of numerical relativity simulations of merging black holes provide the most accurate tools for gravitational-wave data analysis. Neural network-based surrogates promise evaluation speedups, but their accuracy relies on (often obscure) tuning of settings such as the network architecture, hyperparameters, and the size of the training dataset. We propose a systematic optimization strategy that formalizes setting choices and motivates the amount of training data required. We apply this strategy on NRSur7dq4Remnant, an existing surrogate model for the properties of the remnant of generically precessing binary black hole mergers and construct a neural network version, which we label NRSur7dq4Remnant_NN. The systematic optimization strategy results in a new surrogate model with comparable accuracy, and provides insights into the meaning and role of the various network settings and hyperparameters as well as the structure of the physical process. Moreover, NRSur7dq4Remnant_NN results in evaluation speedups of up to $8$ times on a single CPU and a further improvement of $2,000$ times when evaluated in batches on a GPU. To determine the training set size, we propose an iterative enrichment strategy that efficiently samples the parameter space using much smaller training sets than naive sampling. NRSur7dq4Remnant_NN requires $O(10^4)$ training data, so neural network-based surrogates are ideal for speeding-up models that support such large training datasets, but at the moment cannot directly be applied to numerical relativity catalogs that are $O(10^3)$ in size. The optimization strategy is available through the gwbonsai package. | 合体するブラックホールの数値相対論シミュレーションの代替モデルは、重力波データ解析のための最も正確なツールを提供します。 ニューラルネットワークベースの代替モデルは評価の高速化を約束しますが、その精度はネットワークアーキテクチャ、ハイパーパラメータ、学習データセットのサイズといった（しばしば分かりにくい）設定の調整に依存します。 本稿では、設定の選択を形式化し、必要な学習データの量を推論する体系的な最適化戦略を提案します。 この戦略を、一般的に歳差運動する連星ブラックホール合体の残骸の特性に関する既存の代替モデルであるNRSur7dq4Remnantに適用し、ニューラルネットワーク版を構築します。 これをNRSur7dq4Remnant_NNと名付けます。 体系的な最適化戦略により、同等の精度を持つ新しい代替モデルが生成され、様々なネットワーク設定とハイパーパラメータの意味と役割、そして物理プロセスの構造に関する洞察が得られます。 さらに、NRSur7dq4Remnant_NNは、単一CPUで最大8倍、GPUでバッチ評価した場合はさらに2,000倍高速化します。 トレーニングセットのサイズを決定するために、ナイーブサンプリングよりもはるかに小さなトレーニングセットを使用してパラメータ空間を効率的にサンプリングする反復的なエンリッチメント戦略を提案します。 NRSur7dq4Remnant_NNは$O(10^4)$のトレーニングデータを必要とするため、ニューラルネットワークベースの代替モデルは、このような大規模なトレーニングデータセットをサポートするモデルの高速化に最適ですが、現時点では、サイズが$O(10^3)$の数値相対論カタログに直接適用することはできません。 最適化戦略は gwbonsai パッケージを通じて利用できます。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| The 2023 second edition of a 2006 encyclopedia article on mathematical aspects of quantum field theory in curved spacetimes (QFTCST). Section-titles (with new sections indicated with stars) are: Introduction and preliminaries, Construction of a $*$-algebra for a real linear scalar field on globally hyperbolic spacetimes and some general theorems, *More about (quasifree) Hadamard states, Particle creation and the limitations of the particle concept, Theory of the stress-energy tensor, *More about the intersection of QFTCST with AQFT and the Fewster-Verch No-Go Theorem, Hawking and Unruh effects, *More about (classical and) quantum fields on black hole backgrounds, Non-globally hyperbolic spacetimes and the time-machine question, *More about QFT on non-globally hyperbolic spacetimes, Other related topics and some warnings. The article contains many references. It also includes a review of, and also compares and contrasts, recent results on the implications of QFTCST for the question of the instability of three sorts of Cauchy horizon -- first those inside black holes such as especially Reissner-Nordstr\"om-de Sitter and Kerr-de Sitter, second the compactly generated Cauchy horizons of spacetimes in which time-machines get manufactured, and third the Cauchy horizon of the spacetime which is believed to describe evaporating black holes and which underlies (one version of) the black hole information-loss puzzle. | 2006年に出版された曲がった時空における量子場の理論（QFTCST）の数学的側面に関する百科事典記事の2023年版第2版。 セクションタイトル（星印で新しいセクションを示しています）は、以下のとおりです。 序論と予備知識、大域的双曲的時空上の実線形スカラー場に対する$*$-代数の構築といくつかの一般定理、*（準自由）アダマール状態についての詳細、粒子生成と粒子概念の限界、ストレスエネルギーテンソルの理論、*QFTCSTとAQFTの交差、そしてFewster-VerchのNo-Go定理、ホーキング効果とUnruh効果についての詳細、*ブラックホール背景上の（古典場と）量子場についての詳細、非大域的双曲的時空とタイムマシン問題、*非大域的双曲的時空におけるQFTについての詳細、その他の関連トピックといくつかの注意事項。 この論文には多くの参考文献が含まれています。 また、QFTCSTが3種類のコーシー地平線の不安定性に関する最近の研究結果のレビューと比較対照も含まれています。 3種類のコーシー地平線とは、第一に、特にライスナー・ノルドストローム・ド・ジッターやカー・ド・ジッターといったブラックホール内部の地平線、第二に、タイムマシンが製造されるコンパクトに生成された時空のコーシー地平線、そして第三に、蒸発するブラックホールを記述すると考えられ、ブラックホールの情報損失パズル（の一つのバージョン）の根底にある時空のコーシー地平線です。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| Halilsoy and Chandrasekhar cylindrical standing gravitational waves correspond to two different classes of solutions to the vacuum Einstein equations. Both families satisfy the definition of standing gravitational waves proposed by Stephani, but only the latter class fulfills the stricter definition introduced by Chandrasekhar. The aim of this research is to compare both classes of solutions within the linear regime. We discover that the linearized Halilsoy and Chandrasekhar standing waves are gravitational analogues of two different types of electromagnetic polarization standing waves. | ハリルソイとチャンドラセカールの円筒定在重力波は、真空アインシュタイン方程式の2つの異なる解のクラスに対応する。 どちらのファミリーもステファニによって提唱された定在重力波の定義を満たすが、後者のクラスのみがチャンドラセカールによって導入されたより厳密な定義を満たす。 本研究の目的は、線形領域内で両方の解のクラスを比較することである。 線形化されたハリルソイとチャンドラセカールの定在波は、2つの異なるタイプの電磁分極定在波の重力アナログであることを発見した。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| Perturbative quantum chromodynamics (pQCD), while valid only at densities exceeding those found in the cores of neutron stars, could provide constraints on the dense-matter equation of state (EOS). In this work, we examine the impact of pQCD information on the inference of the EOS using a nonparametric framework based on Gaussian processes (GPs). We examine the application of pQCD constraints through a "pQCD likelihood," and verify the findings of previous works; namely, a softening of the EOS at the central densities of the most massive neutron stars and a reduction in the maximum neutron-star mass. Although the pQCD likelihood can be easily integrated into existing EOS inference frameworks, this approach requires an arbitrary selection of the density at which the constraints are applied. The EOS behavior is also treated differently either side of the chosen density. To mitigate these issues, we extend the EOS model to higher densities, thereby constructing a "unified" description of the EOS from the neutron-star crust to densities relevant for pQCD. In this approach the pQCD constraints effectively become part of the prior. Since the EOS is unconstrained by any calculation or data between the densities applicable to neutron stars and pQCD, we argue for maximum modeling flexibility in that regime. We compare the unified EOS with the traditional pQCD likelihood, and although we confirm the EOS softening, we do not see a reduction in the maximum neutron-star mass or any impact on macroscopic observables. Though residual model dependence cannot be ruled out, we find that pQCD suggests the speed of sound in the densest neutron-star cores has already started decreasing toward the asymptotic limit; we find that the speed of sound squared at the center of the most massive neutron star has an upper bound of $\sim 0.5$ at the $90\%$ level. | 摂動量子色力学（pQCD）は、中性子星の中心密度を超える密度でのみ有効であるものの、高密度物質状態方程式（EOS）に制約を与える可能性がある。 本研究では、ガウス過程（GP）に基づくノンパラメトリックな枠組みを用いて、pQCD情報がEOSの推論に与える影響を検証する。 「pQCD尤度」を用いてpQCD制約の適用を検証し、先行研究で得られた知見、すなわち、最も質量の大きい中性子星の中心密度におけるEOSの軟化と、中性子星の最大質量の減少を検証する。 pQCD尤度は既存のEOS推論枠組みに容易に統合できるが、このアプローチでは制約が適用される密度を任意に選択する必要がある。 また、EOSの挙動は、選択された密度の両側で異なる扱いを受ける。 これらの問題を軽減するために、我々はEOSモデルを高密度領域に拡張し、中性子星地殻からpQCDに関連する密度に至るまでのEOSの「統一的な」記述を構築する。 このアプローチでは、pQCDの制約条件は事実上事前分布の一部となる。 EOSは中性子星に適用可能な密度とpQCDの間のいかなる計算やデータにも制約されないため、我々はその領域におけるモデリングの柔軟性を最大限に高めることを主張する。 我々は統一EOSを従来のpQCD尤度と比較し、EOSの軟化を確認したものの、中性子星の最大質量の減少や巨視的観測量への影響は見られなかった。 残余モデル依存性を排除することはできないが、pQCDは、最も高密度の中性子星コアにおける音速が既に漸近極限に向かって減少し始めていることを示唆していることがわかる。 最も質量の大きい中性子星の中心における音速の2乗の上限は、90%レベルで$\sim 0.5$であることがわかりました。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| 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 |
|---|---|
| We give a brief review of the basic principles of inflationary theory and discuss the present status of the simplest inflationary models that can describe Planck/BICEP/Keck observational data by choice of a single model parameter. In particular, we discuss the Starobinsky model, Higgs inflation, and $\alpha$-attractors, including the recently developed $\alpha$-attractor models with $SL(2,\mathbb{Z})$ invariant potentials. We also describe inflationary models providing a good fit to the recent ACT data, as well as the polynomial chaotic inflation models with three parameters, which can account for any values of the three main CMB-related inflationary parameters $A_{s}$, $n_{s}$ and $r$. | インフレーション理論の基本原理を簡単に概説し、Planck/BICEP/Keckの観測データを単一のモデルパラメータで記述できる最も単純なインフレーションモデルの現状について議論する。 特に、スタロビンスキーモデル、ヒッグスインフレーション、そして$\alpha$アトラクター（$SL(2,\mathbb{Z})$不変ポテンシャルを持つ最近開発された$\alpha$アトラクターモデルを含む）について議論する。 また、最近のACTデータによく適合するインフレーションモデル、およびCMBに関連する3つの主要なインフレーションパラメータ$A_{s}$、$n_{s}$、$r$の任意の値を説明できる3パラメータ多項式カオスインフレーションモデルについても説明する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| In a recent paper, we computed the bispectrum of primordial density perturbations in CMB to second order in the slow-roll parameters of single field inflation, and found logarithmic infrared contributions that diverge in both large physical distances and squeezed limit where one momentum vanishes. In this work, we provide an independent test of the result by checking its conservation and the validity of the consistency relation between the squeezed limit of the bispectrum and the square of the power spectrum. Despite the violation of the main assumption for its general proofs which is the finiteness of the relevant observables in these limits, we find that the identity continues to hold in the vicinity of the squeezed limit and large time. | 最近の論文で、我々はCMBにおける原始的密度擾乱のバイスペクトルを、単一場インフレーションのスローロールパラメータにおける2次のオーダーまで計算し、大きな物理的距離と、一方の運動量がゼロになるスクイーズド極限の両方で発散する対数的な赤外線寄与を発見した。 本研究では、この結果の保存性と、バイスペクトルのスクイーズド極限とパワースペクトルの2乗との間の無矛盾性関係の妥当性をチェックすることにより、結果の独立した検証を提供する。 これらの極限における関連観測量の有限性という、一般的な証明の主要な仮定は破れているにもかかわらず、この恒等式はスクイーズド極限近傍と大きな時間において依然として成立することを発見した。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| We uncover novel features in the spectrum of BPS and near-BPS states in asymptotically $AdS_3 \times S^3 \times S^3 \times S^1$ spacetimes. This follows from a careful analysis of semiclassical and quantum black holes in this theory, which have peculiarities due to the nonlinear large $\mathcal{N}=4$ superconformal symmetry. Notably, we find that the $S^3 \times S^3$ angular momentum spectrum of BPS states in the Ramond sector exhibits discrete jumps as a function of the ratio between the radii of the two three-spheres. This phenomenon is a quantum gravity effect for which no microscopic derivation is currently known. In addition, we construct a family of non-extremal supersymmetric black holes that contribute to a supersymmetric index yet possess a temperature-dependent free energy. Analogous results apply to six-dimensional black holes with $AdS_2 \times S^2 \times S^2$ near-horizon geometries constructed in M-theory compactifications. | 我々は、漸近的に$AdS_3 \times S^3 \times S^3 \times S^1$時空におけるBPSおよび近傍BPS状態のスペクトルに新たな特徴を見出した。 これは、この理論における半古典的および量子ブラックホールの慎重な解析から導かれるものであり、これらのブラックホールは非線形の大きな$\mathcal{N}=4$超共形対称性に起因する特異性を持つ。 特に、ラモンドセクターにおけるBPS状態の$S^3 \times S^3$角運動量スペクトルは、2つの三元球の半径の比の関数として離散的なジャンプを示すことを発見した。 この現象は量子重力効果であり、その微視的導出は現在のところ知られていない。 さらに、我々は超対称指数に寄与しながらも温度依存の自由エネルギーを持つ、非極限超対称ブラックホールの族を構築する。 同様の結果は、M理論のコンパクト化で構築された$AdS_2 \times S^2 \times S^2$の近地平幾何学を持つ6次元ブラックホールにも当てはまる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| The Euclidean Einstein-Hilbert action is well-known to be unbounded below and thus to raise many questions regarding the definition of the gravitational path integral. A variety of works since the late 1980's have suggested that this problem disappears when one fixes a foliation of the spacetime and imposes the corresponding gravitational constraints. However, we show here that this approach fails with various classes of boundary conditions imposed on the foliation: compact slices without boundary, asymptotically flat, or asymptotically locally anti-de Sitter slices. We also discuss the idea of fixing the scalar curvature and Wick-rotating the conformal factor, and show that it also fails to produce an action bounded from below. | ユークリッド的アインシュタイン-ヒルベルト作用は下界非有界であることがよく知られており、そのため重力経路積分の定義に関して多くの疑問を提起する。 1980年代後半以降の様々な研究は、時空の葉理構造を固定し、それに対応する重力拘束条件を課すとこの問題は解消されることを示唆している。 しかしながら、本稿では、このアプローチが、葉理構造に課された様々な境界条件、すなわち境界のないコンパクトスライス、漸近平坦、あるいは漸近局所反ド・ジッタースライスに対してはうまくいかないことを示す。 また、スカラー曲率を固定し、共形因子をウィック回転させるというアイデアについても議論し、これも下界で有界な作用を生み出せないことを示す。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| Simulation-based inference (SBI) has emerged as a powerful tool for extracting cosmological information from galaxy surveys deep into the non-linear regime. Despite its great promise, its application is limited by the computational cost of running simulations that can describe the increasingly-large cosmological datasets. Recent work proposed a hybrid SBI framework (HySBI), which combines SBI on small-scales with perturbation theory (PT) on large-scales, allowing information to be extracted from high-resolution observations without large-volume simulations. In this work, we lay out the HySBI framework for galaxy clustering, a key step towards its application to next-generation datasets. We study the choice of priors on the parameters for modeling galaxies in PT analysis and in simulation-based analyses, as well as investigate their cosmology dependence. By jointly modeling large- and small-scale statistics and their associated nuisance parameters, we show that HySBI can obtain 20\% and 60\% tighter constraints on $\Omega_m$ and $\sigma_8$, respectively, compared to traditional PT analyses, thus demonstrating the efficacy of this approach to maximally extract information from upcoming spectroscopic datasets. | シミュレーションベース推論（SBI）は、非線形領域に深く入り込んだ銀河サーベイから宇宙論的情報を抽出するための強力なツールとして登場しました。 その大きな可能性にもかかわらず、その応用は、ますます大規模化する宇宙論データセットを記述できるシミュレーションを実行するための計算コストによって制限されています。 最近の研究では、小規模スケールのSBIと大規模スケールの摂動論（PT）を組み合わせたハイブリッドSBIフレームワーク（HySBI）が提案されており、大規模なシミュレーションなしに高解像度観測から情報を抽出できます。 本研究では、次世代データセットへの適用に向けた重要なステップとなる、銀河クラスタリングのためのHySBIフレームワークを提示します。 PT解析とシミュレーションベース解析における銀河のモデリングパラメータの事前分布の選択を研究し、それらの宇宙論依存性を調査します。 大規模および小規模統計とそれらに関連するニューサンスパラメータを共同でモデル化することにより、HySBIは従来のPT解析と比較して、$\Omega_m$と$\sigma_8$に対してそれぞれ20\%と60\%厳密な制約を得ることができることを示します。 これにより、このアプローチが今後の分光データセットから最大限の情報を抽出できることが実証されます。 |