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| Original Text | 日本語訳 |
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| We propose a scenario according to which the ultraviolet completion of General Relativity is realized through a stochastic gradient flow towards a topological BF theory. Specifically, we consider the stochastic gradient flow of a pre-geometric theory proposed by Wilczek. Its infrared limit exists, and corresponds to a fixed point where stochastic fluctuations vanish. Diffeomorphism symmetries are restored in this limit, where the theory is classical and expressed by the Einstein-Hilbert action. The infrared phase then corresponds to the classical theory of General Relativity, the quantization of which becomes meaningless. Away from the infrared limit, in the pre-geometric phase of the stochastic gradient flow, the relevant fields of the Wilczek theory undergo stochastic fluctuations. The theory can be quantized perturbatively, generating corrections to the classical Einstein-Hilbert action. The stochastic gradient flow also possesses an ultraviolet fixed point. The theory flows to a topological BF action, to which general non-perturbative quantization methods can be applied. Two phase transitions occur along the thermal time dynamics, being marked by: i) the breakdown of the topological BF symmetries in the ultraviolet regime, which originates the pre-geometric phase described by the Wilczek theory; ii) the breakdown of the parental symmetries characterizing the Wilczek theory, from which General Relativity emerges. The problem of quantizing the Einstein-Hilbert action of gravity finally becomes redundant. | 一般相対論の紫外完備化が、位相的BF理論への確率的勾配フローを通して実現されるというシナリオを提案する。 具体的には、ウィルチェクによって提案された前幾何学的理論の確率的勾配フローを考える。 この理論には赤外極限が存在し、これは確率的変動が消滅する固定点に対応する。 この極限において微分同相対称性が回復され、理論は古典的となり、アインシュタイン-ヒルベルト作用によって表現される。 すると、赤外位相は一般相対論の古典理論に対応し、その量子化は無意味になる。 赤外極限から離れると、確率的勾配フローの前幾何学的位相において、ウィルチェク理論の関連場は確率的変動を受ける。 この理論は摂動的に量子化することができ、古典的なアインシュタイン-ヒルベルト作用に対する補正を生成する。 確率的勾配フローもまた紫外固定点を持つ。 理論は位相的BF作用へと流れ、これに一般非摂動論的量子化法を適用することができる。 熱時間ダイナミクスに沿って2つの相転移が生じ、それは次の特徴を持つ：i) 紫外線領域における位相的BF対称性の破れ。 これはウィルチェク理論によって記述される前幾何学的相の起源となる。 ii) ウィルチェク理論を特徴付ける親対称性の破れ。 これは一般相対論の起源となる。 重力のアインシュタイン-ヒルベルト作用を量子化する問題は最終的に不要となる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We present a quantum response approach to momentum-space gravity in dissipative multiband systems, which dresses both the quantum geometry--through an interband Weyl transformation--and the equations of motion. In addition to clarifying the roles of the contorsion and symplectic terms, we introduce the three-state quantum geometric tensor and discuss the significance of the emergent terms from a gravitational point of view. We also identify a dual quantum geometric drag force in momentum space that provides an entropic source term for the multiband matrix of Einstein field equations. | 散逸多バンド系における運動量空間重力に対する量子応答アプローチを提示する。 これは、バンド間ワイル変換を介した量子幾何学と運動方程式の両方を扱うものである。 コントーション項とシンプレクティック項の役割を明らかにすることに加えて、3状態量子幾何学テンソルを導入し、重力の観点から出現項の重要性を議論する。 また、運動量空間における双対量子幾何学的抗力を特定し、これがアインシュタイン場の方程式の多バンド行列のエントロピー源項となることを明らかにする。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The so-called generalized Ellis-Bronnikov wormhole is a modification of the standard Ellis-Bronnikov solution, in which a parameter $m>2$ is introduced-recovering the original Ellis-Bronnikov geometry when $m=2$. In this work, we investigate the properties of this spacetime by analyzing its embedding diagrams and how they are affected by variations in the parameter $m$. Furthermore, we study the accretion of dust (a pressureless fluid) onto this geometry, showing that-unlike in black hole scenarios-the radial infall velocity of the dust decreases as it approaches the wormhole throat, with this deceleration becoming increasingly abrupt for larger values of $m$. As a main result, we demonstrate that this geometry arises as an exact solution of General Relativity when considering the combined presence of a phantom scalar field and a magnetic or electric source. | いわゆる一般化エリス・ブロニコフ・ワームホールは、標準的なエリス・ブロニコフ解の修正版であり、パラメータ$m>2$が導入され、$m=2$のときの元のエリス・ブロニコフ幾何学を復元する。 本研究では、埋め込み図を解析し、パラメータ$m$の変化がどのような影響を与えるかを調べることで、この時空の性質を調査する。 さらに、この幾何学へのダスト（無圧力流体）の集積を研究し、ブラックホールのシナリオとは異なり、ダストの半径方向の落下速度はワームホールの喉部に近づくにつれて減少し、この減速は$m$の値が大きいほど急激になることを示す。 主な結果として、この幾何学は、ファントム・スカラー場と磁場または電場の複合的な存在を考慮すると、一般相対性理論の厳密解として現れることを示す。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We study the cosmological dynamics of a class of symmetric teleparallel gravity theories known as ``newer general relativity'' using the methods of dynamical systems, restricted to the case of vacuum solutions with a spatially flat Friedmann-Lema\^itre-Robertson-Walker metric. For the most general class of theories, we study generic properties of the solutions, in particular their fixed points, asymptotic behavior and effective dark energy. We then apply this approach to two phenomenologically motivated subclasses of theories, which we study in full detail. For these theories, we derive the complete space of solutions and cosmological attractors, which we display in a number of phase diagram. Depending on the particular theory at hand, we find different possible scenarios, including a turnaround followed by a big crunch, a big rip and an eternally expanding universe whose Hubble parameter asymptotically approaches zero. It turns that this different behavior can be explained by the effective dark energy barotropic index, which shows either phantom or non-phantom behavior, depending on the theory, but does not change dynamically between these two possibilities. | 我々は、「新しい一般相対論」として知られる対称テレパラレル重力理論のクラスの宇宙論的ダイナミクスを、力学系の方法を用いて、空間的に平坦なフリードマン-レメートル-ロバートソン-ウォーカー計量を持つ真空解の場合に限定して研究する。 最も一般的なクラスの理論について、解の一般的な性質、特に不動点、漸近的挙動、有効ダークエネルギーを研究する。 次に、このアプローチを現象論的に動機付けられた2つの理論のサブクラスに適用し、詳細に研究する。 これらの理論について、解と宇宙論的アトラクターの完全な空間を導出し、いくつかの相図に示す。 個々の理論に応じて、ビッグクランチに続くターンアラウンド、ビッグリップ、そしてハッブルパラメータが漸近的にゼロに近づく永久膨張宇宙など、様々なシナリオが考えられる。 この異なる挙動は、有効ダークエネルギーの順圧指数によって説明できることが判明しました。 有効ダークエネルギー順圧指数は、理論に応じてファントム挙動または非ファントム挙動のいずれかを示しますが、これら2つの可能性の間で動的に変化することはありません。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Horizon Brightened Acceleration Radiation (HBAR) signifies a unique radiation process and provides a promising framework in exploring acceleration radiation in flat/ curved spacetime. Its construction primarily relies on the transition probability of an atom falling through a high-Q cavity while interacting with a quantum field. The HBAR effect has typically been explored in the context of minimal coupling between the atom and the field amplitude. However, the minimally coupled models are affected by the infrared (IR) divergences that arise in the massless limit of the quantum fields in (1+1) dimensions. Thus, in the present manuscript, we examine the HBAR process using both the point-like and finite size detectors coupled with the momentum of the field, which plays a crucial role in naturally resolving IR divergences. Our results suggest that the transition probability for the point-like detector is independent of its frequency. This can be interpreted as the influence of the local gravitational field which modifies the sensitivity of the detector to its frequency and broadens its effective frequency range. Through a comparative study based on the length of the detector, we find that for a detector with a smaller length, the steady state solution for the density matrix of the field vanishes. This may indicate the existence of a non equilibrium thermodynamic state under the condition of finite size detector-field interaction. These distinctive features are exclusive to the derivative coupling between the atom and the field, highlighting them as a compelling subject for future investigation. | 地平線輝度加速放射（HBAR）は、特異な放射過程を示し、平坦／曲がった時空における加速放射を探求する有望な枠組みを提供する。 その構成は主に、高Q空洞を落下する原子が量子場と相互作用する際の遷移確率に基づいている。 HBAR効果は、これまで原子と場の振幅との間の最小結合という文脈で研究されてきた。 しかし、最小結合モデルは、(1+1)次元の量子場の質量ゼロ極限で生じる赤外線（IR）発散の影響を受ける。 そこで本稿では、IR発散を自然に解消する上で重要な役割を果たす場の運動量と結合した点状検出器と有限サイズ検出器の両方を用いてHBAR過程を検証する。 我々の結果は、点状検出器の遷移確率がその周波数に依存しないことを示唆している。 これは、検出器の周波数感度を変化させ、有効周波数範囲を広げる局所重力場の影響として解釈できます。 検出器の長さに基づく比較研究により、検出器の長さが短い場合、場の密度行列の定常解が消滅することがわかりました。 これは、検出器と場の相互作用が有限サイズの場合、非平衡熱力学的状態が存在することを示唆している可能性があります。 これらの際立った特徴は、原子と場の間の微分結合に特有のものであり、今後の研究の重要な課題として注目されます。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In the context of the general effort to model black hole dynamics, and in particular their return-to-equilibrium through quasi-normal modes, it is crucial to understand how much test-field perturbations deviate from physical perturbations in modified gravity scenarios. On the one hand, physical perturbations follow the modified Einstein equations of the considered extension of general relativity. The complexity of those equations can quickly escalate with extra fields and non-linear couplings. On the other hand, test-field perturbations, with negligible back-reaction on the space-time geometry, describe the propagation of both matter fields and spin $s=2$ gravitational waves on the black hole geometry. They are not subject to the intricacies of the modified Einstein equations, and only probe the background spacetime metric. If their physics were to not deviate significantly from physical perturbations, they would be especially useful to investigate predictions from quantum gravity scenarios which lack explicit detailed Einstein equations. Here we focus on a specific modified gravity solution -- BCL black holes in scalar-tensor theories -- for which physical perturbations and related QNM frequencies have already been studied and computed numerically. We compute the test-field QNM frequencies and compare the two QNM spectra. This provides a concrete example of the significant differences arising between test-fields and physical perturbations, and flags unphysical deviations related to the test-field framework. | ブラックホールのダイナミクス、特に準基準モードによる平衡状態への回帰をモデル化する一般的な取り組みの文脈において、修正重力シナリオにおけるテストフィールド摂動が物理的摂動からどの程度逸脱するかを理解することは極めて重要である。 一方で、物理的摂動は、検討されている一般相対論の拡張における修正アインシュタイン方程式に従う。 これらの方程式の複雑さは、余分な場や非線形結合によって急速に増大する可能性がある。 他方、時空幾何への反作用が無視できるテストフィールド摂動は、ブラックホール幾何における物質場とスピン$s=2$重力波の両方の伝播を記述する。 それらは修正アインシュタイン方程式の複雑さの影響を受けず、背景時空計量のみを調べる。 もしそれらの物理が物理的摂動から大きく逸脱しないのであれば、明示的で詳細なアインシュタイン方程式を欠く量子重力シナリオからの予測を調査するのに特に有用であろう。 ここでは、物理的摂動と関連するQNM周波数が既に研究され、数値的に計算されている、特定の修正重力解、すなわちスカラー-テンソル理論におけるBCLブラックホールに焦点を当てる。 テストフィールドのQNM周波数を計算し、2つのQNMスペクトルを比較する。 これは、テストフィールドと物理的摂動の間に生じる大きな違いの具体的な例を示し、テストフィールドの枠組みに関連する非物理的な逸脱を警告する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Certain holographic dark energy (HDE) models allow for the possibility of a ``long freeze,'' in which the scale factor evolves to a constant in the long-time limit. Here we extend previous calculations by adding a nonrelativistic matter component. The addition of a matter component tends to destroy the long freeze behavior, driving the universe to recollapse. Long freeze evolution is still possible, but only for a limited set of HDE models. | 特定のホログラフィック・ダークエネルギー（HDE）モデルは、「長期凍結」の可能性を許容しています。 これは、スケール因子が長時間極限において定数へと進化する現象です。 本研究では、非相対論的な物質成分を追加することで、これまでの計算を拡張します。 物質成分の追加は、長期凍結の振る舞いを破壊し、宇宙を再崩壊へと導く傾向があります。 長期凍結進化は依然として可能ですが、限られたHDEモデルに限られます。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We show that some holographic dark energy models can lead to a future evolution of the universe in which the scale factor $a$ is asymptotically constant, while $\dot a \rightarrow 0$ and the corresponding energy and pressure densities also vanish. We provide specific examples of such models and general conditions that can lead to an asymptotically static universe, which we have called the ``long freeze." In some cases, such evolution can follow an arbitrarily long exponential expansion essentially identical to the asymptotic evolution of $\Lambda$CDM. When nonrelativistic matter is added to the holographic dark energy, it tends to destroy the long freeze behavior, driving the universe to recollapse. We show that a long freeze evolution is still possible, but only for a more limited set of HDE models. | いくつかのホログラフィック・ダークエネルギー模型は、スケール因子$a$が漸近的に一定である一方で、$\dot a \rightarrow 0$とそれに対応するエネルギー密度および圧力密度も消滅するような宇宙の将来の進化につながることを示す。 我々はそのような模型の具体的な例と、漸近的に静的な宇宙につながる一般的な条件を示し、これを「長期凍結」と呼ぶ。 場合によっては、そのような進化は、$\Lambda$CDMの漸近的進化と本質的に同一の、任意長の指数関数的膨張に従う。 非相対論的物質がホログラフィック・ダークエネルギーに加わると、長期凍結の振る舞いを破壊し、宇宙を再崩壊へと導く傾向がある。 我々は、長期凍結進化が依然として可能であることを示すが、それはより限定されたHDE模型の場合に限られる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We study the Wheeler-DeWitt quantization of a spatially flat Friedmann-Lema\^itre-Robertson-Walker (FLRW) universe with pressureless dust (modeled via the Brown-Kucha\v{r} formalism) and a dynamical cosmological constant $\Lambda$ treated in the unimodular gravity framework, where unimodular time serves as a relational clock. Remarkably, the quantum dynamics of this system exhibit a mathematical correspondence to a non-relativistic hydrogen atom -- $\Lambda$ maps to energy eigenvalues, the volume variable to the radial coordinate, and the dust energy density parameter to the Coulomb potential strength. This analogy yields a continuous spectrum for positive $\Lambda$, analogous to scattering states. For $\Lambda > 0$, we prove the self-adjointness of the unimodular Hamiltonian, guaranteeing unitary evolution in unimodular time. By constructing wave packets from normalized stationary states, we demonstrate a quantum bounce that resolves the classical Big Bang singularity. The dynamics transition from semiclassical behavior far from the bounce to quantum-dominated regions featuring characteristic "ringing" oscillations due to interference near the bounce. We quantify quantum effects through expectation values and fluctuations of cosmological observables, finding evidence for persistent quantum effects in the late universe. Thus our results suggest that quantum gravitational effects may leave imprints on late-time cosmology, even beyond the bounce. | 我々は、圧力ゼロのダスト（Brown-Kucha\v{r}形式論によりモデル化）とユニモジュラー重力枠組みで扱われる動的宇宙定数$\Lambda$を持つ、空間的に平坦なFriedmann-Lema\^itre-Robertson-Walker（FLRW）宇宙のWheeler-DeWitt量子化を研究する。 ここでは、ユニモジュラー時間は関係時計として機能する。 注目すべきことに、この系の量子ダイナミクスは非相対論的水素原子と数学的な対応を示す。 $\Lambda$はエネルギー固有値に、体積変数は動径座標に、ダストエネルギー密度パラメータはクーロンポテンシャル強度にマッピングされる。 このアナロジーは、散乱状態に類似した、正の$\Lambda$に対して連続スペクトルを与える。 $\Lambda > 0$に対して、ユニモジュラーハミルトニアンの自己随伴性を証明し、ユニモジュラー時間におけるユニタリー発展を保証する。 規格化された定常状態から波束を構築することにより、古典的なビッグバン特異点を解決する量子バウンスを実証する。 このダイナミクスは、バウンスから遠く離れた半古典的な振る舞いから、バウンス近傍の干渉による特徴的な「リンギング」振動を特徴とする量子支配領域へと遷移する。 我々は、期待値と宇宙論的観測量の変動を通して量子効果を定量化し、後期宇宙における永続的な量子効果の証拠を発見した。 したがって、我々の結果は、量子重力効果がバウンス後も、後期宇宙論に痕跡を残す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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| We discuss the geometry of three-dimensional warped Anti-de Sitter spaces and quotients thereof, paying special attention to their underlying group manifold nature. We perform a systematic analysis of warped Anti-de Sitter geometries, focusing on their global properties and illustrating their occurrence as special solutions of various three-dimensional gravity theories. | 我々は、3次元の歪んだ反ド・ジッター空間とその商の幾何学について、その基底群多様体の性質に特に注目しながら議論する。 歪んだ反ド・ジッター幾何学の体系的な解析を行い、その大域的性質に焦点を当て、様々な3次元重力理論の特殊解としてそれらが出現することを示す。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Extreme mass-ratio inspirals pose a difficult challenge in terms of both search and parameter estimation for upcoming space-based gravitational-wave detectors such as LISA. Their signals are long and of complex morphology, meaning they carry a large amount of information about their source, but are also difficult to search for and analyse. We explore how sequential simulation-based inference methods, specifically truncated marginal neural ratio estimation, could offer solutions to some of the challenges surrounding extreme-mass-ratio inspiral data analysis. We show that this method can efficiently narrow down the volume of the complex 11-dimensional search parameter space by a factor of $10^6-10^7$ and provide 1-dimensional marginal proposal distributions for non-spinning extreme-mass-ratio inspirals. We discuss the current limitations of this approach and place it in the broader context of a global strategy for future space-based gravitational-wave data analysis. | 極端質量比インスパイラルは、LISAのような将来の宇宙重力波検出器にとって、探索とパラメータ推定の両面で困難な課題を提起する。 その信号は長く複雑な形態をしているため、その発生源に関する膨大な情報を含んでいるが、探索と解析も困難である。 本研究では、逐次シミュレーションに基づく推論手法、特に切断型周辺ニューラル比推定法が、極端質量比インスパイラルデータ解析を取り巻く課題のいくつかにどのような解決策をもたらすかを検討する。 この手法は、複雑な11次元の探索パラメータ空間の体積を10の6乗から10の7乗倍に効率的に絞り込み、非回転極端質量比インスパイラルの1次元周辺提案分布を提供できることを示す。 我々は、このアプローチの現状における限界について議論し、将来の宇宙重力波データ解析のための世界戦略というより広い文脈の中でそれを位置づける。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We study the linear wave equation on a class of spatially homogeneous and isotropic Friedmann-Lema\^itre-Robertson-Walker (FLRW) spacetimes in the decelerated regime with spatial topology $\mathbb{R}^3$. Employing twisted $t$-weighted multiplier vector fields, we establish uniform energy bounds and derive integrated local energy decay estimates across the entire range of the decelerated expansion regime. Furthermore, we obtain a hierarchy of $r^p$-weighted energy estimates \`a la the Dafermos-Rodnianski $r^p$-method, which leads to energy decay estimates. As a consequence, we demonstrate pointwise decay estimates for solutions and their derivatives. In the wave zone, this pointwise decay is optimal in the "radiation" and "sub-radiation" cases, and almost optimal around the radiation case. | 我々は、空間位相が$\mathbb{R}^3$である減速領域における、空間的に一様かつ等方的なFriedmann-Lema\^itre-Robertson-Walker（FLRW）時空上の線形波動方程式を研究する。 ツイストされた$t$重み付き乗数ベクトル場を用いて、一様エネルギー境界を確立し、減速膨張領域の全範囲にわたって積分された局所エネルギー減衰推定値を導出する。 さらに、Dafermos-Rodnianski $r^p$法に倣った$r^p$重み付きエネルギー推定値の階層構造を得て、エネルギー減衰推定値を得る。 結果として、解とその導関数について点ごとの減衰推定値を示す。 波動領域において、この点ごとの減衰は「放射」および「準放射」の場合に最適であり、放射の場合の近傍ではほぼ最適である。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The worldline of an extended body in curved spacetime can be described by the Mathisson-Papapetrou-Dixon equations when its centroid, i.e., its center of mass, is fixed by a spin supplementary condition (SSC). Different SSC choices result in distinct worldlines. To examine the properties of these choices, we investigate the frequency of circular equatorial orbits of extended bodies within the pole-dipole-(spin-induced) quadrupole approximation moving around a Kerr black hole for the Tulzcyjew-Dixon (TD) and the Mathisson-Pirani (MP) SSCs. First, we examine similarities and discrepancies in the prograde and retrograde orbital frequencies by expanding these frequencies in power series of the spin without taking into account the fact that both the position of the centroid and the spin measure change under the transition from one SSC to another. Then, by taking into account the centroid transition laws we examine the orbital frequencies convergence between the non-helical MP frame to the TD frame. In particular, we demonstrate that, in analogy to the pole-dipole approximation, the transition from one circular orbit to another within the pole-dipole-(spin-induced)quadrupole approximation under a change in the SSC, results in convergence between the SSCs only up to certain terms in the spin expansion and does not extend to the entire power series. Finally, we discuss the innermost stable circular orbits (ISCOs) in the pole-dipole-(spin-induced)quadrupole approximation under TD and MP SSCs. | 曲がった時空における拡張物体の世界線は、その重心、すなわち質量中心がスピン補足条件（SSC）によって固定されている場合、マティソン・パパペトロウ・ディクソン方程式によって記述できる。 異なるSSCの選択は、異なる世界線をもたらす。 これらの選択の特性を調べるために、我々は、カーブラックホールの周りを回る極-双極子-（スピン誘起）四重極近似の範囲内での拡張物体の円赤道軌道の周波数を、トゥルツシジュ・ディクソン（TD）SSCとマティソン・ピラニ（MP）SSCについて調べる。 まず、順行軌道と逆行軌道の周波数をスピンのべき級数で展開することにより、それらの類似点と相違点を調べる。 ただし、あるSSCから別のSSCへの遷移において重心の位置とスピン測度の両方が変化するという事実は考慮しない。 次に、重心遷移則を考慮して、非らせんMP座標系からTD座標系への軌道周波数の収束を検証する。 特に、極双極子近似と同様に、SSCの変化下での極双極子-（スピン誘起）四重極子近似内のある円軌道から別の円軌道への遷移は、スピン展開の特定の項までのみSSC間の収束をもたらし、冪級数全体には及ばないことを示す。 最後に、TDおよびMP SSC下での極双極子-（スピン誘起）四重極子近似における最内安定円軌道（ISCO）について論じる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The phenomenology of in-vacuo dispersion, an effect such that quantum properties of spacetime slow down particles proportionally to their energies, has been a very active research area since the advent of the Fermi telescope. One of the assumptions made in this 15-year effort is that the phenomenology of in-vacuo dispersion has a particle-energy sweet spot: the energy of the particle should be large enough to render the analysis immune to source-intrinsic confounding effects but still small enough to facilitate the identification of the source of the particle. We use the gigantic energy of KM3-230213A as an opportunity to challenge this expectation. For a neutrino of a few hundred PeVs a transient source could have been observed at lower energies several years earlier, even assuming the characteristic scale of in-vacuo dispersion to be close to the Planck scale. We report that GRB090401B is in excellent directional agreement with KM3-230213A, and we discuss a strategy of in-vacuo-dispersion analysis suitable for estimating the significance of KM3-230213A as a GRB090401B-neutrino candidate. The $p$-value resulting from our analysis (0.015) is not small enough to warrant any excitement, but small enough to establish the point that a handful of such coincidences would be sufficient to meaningfully test in-vacuo dispersion. | 時空の量子特性が粒子のエネルギーに比例して減速させるという真空中分散の現象論は、フェルミ望遠鏡の登場以来、非常に活発な研究分野となっています。 この15年間の研究で立てられた仮定の一つは、真空中分散の現象論には粒子エネルギーのスイートスポットが存在するというものです。 つまり、粒子のエネルギーは、分析において発生源固有の交絡効果の影響を受けないほど十分に大きく、かつ粒子の発生源の特定を容易にするほど十分に小さい必要があります。 私たちは、KM3-230213Aの巨大なエネルギーを、この予想に挑戦する機会として用います。 数百PeVのニュートリノの場合、真空中分散の特性スケールがプランクスケールに近いと仮定したとしても、より低いエネルギーで数年前に過渡的発生源を観測できた可能性があります。 GRB090401BはKM3-230213Aと優れた方向一致を示すことを報告し、KM3-230213AがGRB090401Bニュートリノ候補としてどれほど重要であるかを推定するのに適した真空中分散解析の戦略について議論する。 我々の解析から得られたp値（0.015）は、興奮を呼ぶほど小さいものではないが、このような一致がいくつかあれば真空中分散を意味のある形で検証するのに十分であるという点を立証するには十分小さい。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Some previous studies based on IceCube neutrinos had found intriguing preliminary evidence that some of them might be GRB neutrinos with travel times affected by quantum properties of spacetime delaying them proportionally to their energy, an effect often labeled as "quantum-spacetime-induced in-vacuo dispersion". Those previous studies looked for candidate GRB neutrinos in a fixed (neutrino-energy-independent) time window after the GRB onset and relied rather crucially on crude estimates of the redshift of GRBs whose redshift has not been measured. We here introduce a complementary approach to the search of quantum-spacetime-affected GRB neutrinos which restricts the analysis to GRBs of sharply known redshift, and, in a way that we argue is synergistic with having sharp information on redshift, adopts a neutrino-energy-dependent time window. We find that knowing the redshift of the GRBs strengthens the analysis enough to compensate for the fact that of course the restriction to GRBs of known redshift reduces the number of candidate GRB neutrinos. And rather remarkably our estimate of the magnitude of the in-vacuo-dispersion effects is fully consistent with what had been found using the previous approach. Our findings are still inconclusive, since their significance is quantified by a $p$-value of little less than $0.01$, but provide motivation for monitoring the accrual of neutrino observations by IceCube and KM3NeT as well as for further refinements of the strategy of analysis here proposed. | アイスキューブニュートリノを用いたこれまでの研究では、その一部がGRBニュートリノである可能性を示す興味深い予備的証拠が見出されています。 そのニュートリノは時空の量子的性質によって移動時間が影響を受け、エネルギーに比例して遅延します。 この効果はしばしば「量子時空誘起真空中分散」と呼ばれます。 これらの先行研究では、GRB発生後の固定された（ニュートリノエネルギーに依存しない）時間枠内で候補となるGRBニュートリノを探索し、赤方偏移が測定されていないGRBの赤方偏移の粗い推定値に大きく依存していました。 本研究では、量子時空の影響を受けたGRBニュートリノの探索に対する補完的なアプローチを導入します。 このアプローチでは、解析対象を赤方偏移が明確にわかっているGRBに限定し、赤方偏移に関する明確な情報を持つことと相乗効果があると我々は主張しますが、ニュートリノエネルギーに依存する時間枠を採用します。 GRBの赤方偏移を知ることで、解析が十分に強化され、赤方偏移が既知のGRBに限定されることで候補となるGRBニュートリノの数が減少するという事実を補うことができることが分かりました。 そして驚くべきことに、真空中分散効果の大きさの推定値は、以前のアプローチを用いて得られた結果と完全に一致しています。 私たちの知見は、その有意性が$p$値で$0.01弱と定量化されているため、まだ決定的なものではありません。 しかし、IceCubeとKM3NeTによるニュートリノ観測の蓄積を監視し、ここで提案された解析戦略をさらに改良するための動機付けとなります。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Using dispersion relations of the scattering amplitudes and semi-definite programming, we calculate causality bounds on the Wilson coefficients in scalar-tensor effective field theories that include parity-violating operators. Particular attention has been paid to the dynamical-Chern-Simons (dCS) and scalar-Gauss-Bonnet (sGB) couplings, along with higher order coefficients, and the interplay between them. For the leading terms, the bounds on the parity-conserving and -violating coefficients are simply projections of the complex coefficients. Some parity-violating coefficients are found to be upper bounded by the parity-conserving counterparts, or the higher order parity-conserving coefficients. While the observational constraints on parity-violating coefficients are weaker than the parity-conserving counterparts, the causality bounds are of comparable strength and thus may play a more prominent role in constraining strong gravity effects in upcoming observations. | 散乱振幅の分散関係と半正定値計画法を用いて、パリティ非保存作用素を含むスカラー-テンソル有効場の理論におけるウィルソン係数の因果律上界を計算する。 特に、動的チャーン-サイモンズ結合（dCS）とスカラー-ガウス-ボネ結合（sGB）に加え、高次の係数、そしてそれらの相互作用に注目した。 主要項については、パリティ保存係数とパリティ非保存係数の上界は、複素係数の単なる射影である。 一部のパリティ非保存係数は、パリティ保存係数、あるいは高次のパリティ保存係数によって上界が制限されることがわかった。 パリティ非保存係数に対する観測的制約はパリティ保存係数に対する制約よりも弱いが、因果律の限界は同等の強さを持っているため、今後の観測において強い重力効果を制限する上でより重要な役割を果たす可能性がある。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We study in detail the effect of quantum decoherence in neutrino oscillations. We adopt a phenomenological approach that allows us to parametrize the energy dependence of the decoherence effects resulting from the modification of the neutrino dispersion relation. Using the open quantum system framework we derive decoherence parameters, which are usually connected to quantum gravitational effects. Furthermore, we study the sensitivity of decoherence on high-energy astrophysical neutrinos among all possible initial source compositions. We find that variation in the flux composition at neutrino telescopes can be a good probe to test such effects. Additionally, we show that a simple extension with heavy sterile neutrino decoherence produces verifiable signatures. | ニュートリノ振動における量子デコヒーレンスの効果を詳細に調べる。 ニュートリノ分散関係の修正によって生じるデコヒーレンス効果のエネルギー依存性をパラメータ化できる現象論的アプローチを採用する。 開放型量子系の枠組みを用いて、通常は量子重力効果と関連付けられるデコヒーレンスパラメータを導出する。 さらに、あらゆる初期源構成における高エネルギー天体ニュートリノに対するデコヒーレンスの感度を調べる。 ニュートリノ望遠鏡におけるフラックス構成の変化は、このような効果を検証するための優れたプローブとなり得ることを明らかにした。 さらに、重いステライルニュートリノデコヒーレンスを用いた単純な拡張によって検証可能なシグネチャーが生成されることを示す。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate spectral functionals associated with Dirac and Laplace-type differential operators on manifolds, defined via the Wodzicki residue, extending classical results for Dirac operators derived from the Levi-Civita connection to geometries with torsion. The local densities of these functionals recover fundamental geometric tensors, including the volume form, Riemannian metric, scalar curvature, Einstein tensor, and torsion tensor. Additionally, we introduce chiral spectral functionals using a grading operator, which yields novel spectral invariants. These constructions offer a richer spectral-geometric characterization of manifolds. | 我々は、ウォジッキ留数を介して定義される、多様体上のディラック型およびラプラス型微分作用素に関連するスペクトル汎関数を研究し、レヴィ-チヴィタ接続から導かれるディラック作用素の古典的な結果を、捩れを持つ幾何学に拡張する。 これらの汎関数の局所密度は、体積形式、リーマン計量、スカラー曲率、アインシュタインテンソル、捩れテンソルといった基本的な幾何学的テンソルを回復する。 さらに、我々は、新しいスペクトル不変量をもたらす、次数作用素を用いたカイラルスペクトル汎関数を導入する。 これらの構成は、多様体のより豊かなスペクトル幾何学的特徴付けを提供する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Modified gravity theories have been suggested to address the limitations of general relativity, each exhibiting differences, particularly in their strong-field limits. Nonetheless, there lacks effective means to distinguish or test these theories through local strong-field measurements. In this work, we define a global Gaussian bending measure over singular spacetime regions, establish a corresponding global theory, and demonstrate its applications in a general stationary spacetime. The global theory is based on differential geometry, rather than on specific gravity theories, allowing it to depict various physics within general relativity and beyond. For example, it can be applied to describe the gravitational bending of massless or massive messengers, such as photons, neutrinos, cosmic rays, and possibly massive gravitational waves predicted in certain theories of gravity. Besides, the global theory is applicable to any stationary spacetime regions outside a rotating black hole. As an instance of its direct applications, we investigate the highly-curved spacetime effects of the black hole in its immediate surrounding regions and design local strong-field experiments involving different shapes of singular lensing patches. New means can be therefore anticipated to be developed according to the global theory to differentiate between different gravity theories and test them in their strong-field regions. | 一般相対論の限界に対処するために、修正重力理論が提案されてきたが、それぞれが特に強場極限において相違点を示している。 しかしながら、局所的な強場測定によってこれらの理論を区別したり検証したりする効果的な手段が存在しない。 本研究では、特異時空領域にわたる大域的ガウス曲げ測度を定義し、対応する大域理論を確立し、一般定常時空におけるその応用を示す。 この大域理論は、特定の重力理論ではなく微分幾何学に基づいており、一般相対論内外の様々な物理を記述することができる。 例えば、光子、ニュートリノ、宇宙線、そしておそらくは特定の重力理論で予測される質量を持つ重力波など、質量を持たないあるいは質量を持つメッセンジャーの重力による曲がりを記述するために適用できる。 さらに、大域理論は回転ブラックホールの外側の任意の定常時空領域に適用可能である。 その直接的な応用例として、ブラックホールの周辺領域における大きく曲がった時空効果を調査し、様々な形状の特異レンズ効果パッチを用いた局所強場実験を設計する。 したがって、グローバル理論に基づいて、異なる重力理論を区別し、それぞれの強場領域で検証するための新たな手段が開発されることが期待される。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Pulsar timing array experiments have recently found evidence for a stochastic gravitational wave (GW) background, which induces correlations among pulsar timing residuals described by the Hellings and Downs (HD) curve. Standard calculations of the HD correlation and its variance assume an isotropic background. However, for a background of astrophysical origin, we expect a higher GW spectral density in directions with higher galaxy number densities. In a companion paper, we have developed a theoretical formalism to account for the anisotropies arising from large-scale galaxy clustering, leading to a new contribution to the variance of the HD correlation. In this subsequent work, we provide numerical results for this novel effect. We consider a GW background resulting from mergers of supermassive black hole binaries, and relate the merger number density to the overdensity of galaxies. We find that anisotropies due to large-scale galaxy clustering lead to a standard deviation of the HD correlation at most at percent level, remaining well below the standard contributions to the HD variance. Hence, this kind of anisotropies in the GW source distribution does not represent a substantial contamination to the correlations of timing residuals in present and future PTA surveys. Suitable statistical methods to extract the galaxy clustering signal from PTA data will be investigated in the future. | パルサータイミングアレイ実験により、最近、ヘリングス・ダウンズ（HD）曲線で記述されるパルサータイミング残差間の相関を引き起こす、確率的重力波（GW）背景の証拠が発見された。 HD相関とその分散の標準的な計算では、等方的な背景を仮定している。 しかし、天体物理学的起源の背景の場合、銀河数密度の高い方向でより高い重力波スペクトル密度が期待される。 関連論文において、我々は大規模銀河クラスタリングに起因する異方性を説明する理論的形式論を開発し、HD相関の分散への新たな寄与を導いた。 本研究では、この新しい効果の数値結果を示す。 我々は超大質量ブラックホール連星の合体によって生じる重力波背景を考察し、合体数密度と銀河の過密度を関連付ける。 大規模銀河クラスタリングに起因する異方性は、HD相関の標準偏差を最大でもパーセントレベルに抑え、HD分散への標準寄与をはるかに下回る値にとどまることが分かりました。 したがって、重力波源分布におけるこの種の異方性は、現在および将来のPTAサーベイにおけるタイミング残差の相関に大きな影響を及ぼすものではありません。 PTAデータから銀河クラスタリングのシグナルを抽出するための適切な統計手法については、今後検討される予定です。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Recently it is asserted that the standard beta function does not describe the correct running of the coupling constant in some theories. We show that the problem arises from the assumption $\mu=p$ ($\mu$ is a renormalization point) and that a suitable choice of $\mu$ gives the correct running. It is also claimed that neither the cosmological constant nor Newton constant run. We argue that running can be discussed when we consider the curved spacetime. | 最近、標準ベータ関数はいくつかの理論において結合定数の正しい流れを記述できないと主張されています。 我々は、この問題が仮定 $\mu=p$ （$\mu$ は繰り込み点）から生じ、適切な $\mu$ の選択によって正しい流れが得られることを示します。 また、宇宙定数もニュートン定数も流れないという主張もあります。 我々は、曲がった時空を考慮することで流れについて議論できると主張します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The ultrahigh frequency emission of gravitational waves by binary systems of black holes has recently been investigated in details in the framework of new experimental ideas around resonant cavities. In this article, we consider the case of elliptic trajectories. At fixed masses and frequency, we conclude that the total amount of energy radiated by the system within the bandwidth of the detector can be significantly higher than for circular orbits. However, owing to subtle experimental effects, the signal-to-noise ratio is, overall, a decreasing function of the eccentricity. Limits on the maximum distance at which a merging system of black holes can be detected derived are therefore not improved by considering elliptic trajectories, when compared to the circular case. The article is written as pedagogically as possible so as to be accessible to the nonfamiliar reader and possibly useful beyond the ultrahigh frequency case. | ブラックホール連星系による超高周波重力波放射は、共鳴空洞に関する新たな実験的アイデアの枠組みの中で、最近詳細に研究されている。 本稿では、楕円軌道の場合を考察する。 質量と周波数を固定した場合、検出器の帯域幅内で系から放射されるエネルギーの総量は、円軌道の場合よりも大幅に高くなる可能性があると結論付ける。 しかし、微妙な実験効果のため、信号対雑音比は全体として離心率の減少関数となる。 したがって、ブラックホールの合体系を検出できる最大距離の限界は、円軌道の場合と比較して、楕円軌道を考慮しても改善されない。 本稿は、ブラックホールに馴染みのない読者にも理解しやすく、超高周波の場合を超えて役立つよう、可能な限り教育的に書かれている。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We revisit non-minimally coupled scalar field cosmologies in the Einstein frame and present a comprehensive analysis that spans background dynamics, linear perturbations, thermodynamics, quantum gravity constraints and baryogenesis. Using a dynamical systems approach, we classify all analytical critical points for a representative set of scalar field potentials: axions (ALPs), cyclic ekpyrotic, exponential (ekpyrotic) with $\Lambda$, quintessence, and scalar field dark matter. We show that a chameleon-like coupling $f(\phi)=e^{\beta\phi}$ modifies both the expansion history and the growth of structure in a way that remains compatible with current fifth-force searches. Analytical transfer matrices for primordial tensor modes are derived, revealing a scale-dependent break in the gravitational-wave spectrum whose position and amplitude are fixed by the coupling parameter $\beta$. A causal Israel--Stewart treatment demonstrates that the same coupling supplies an effective bulk pressure that drives a smooth bounce while respecting quantum energy inequalities. Penrose's Weyl-curvature hypothesis is recovered dynamically: during an ekpyrotic phase with $\omega\gg1$ the Weyl invariant decays as $a^{-6(1+\omega)}$, resetting gravitational entropy without violating the generalized second law. A time-varying $\phi$ simultaneously generates an effective chemical potential $\mu_{B}\simeq\beta\dot{\phi}/M^{2}$, allowing for spontaneous high-scale baryogenesis whose back reaction on $\phi$ is negligible for $M\gtrsim10^{15}\sqrt{\beta}$ GeV. Swampland distance and de Sitter criteria are automatically satisfied because the ekpyrotic phase confines the field excursion to $\Delta\phi\lesssim\mathcal{O}(1)M_{\rm Pl}$. These results establish new links between dark-sector interactions, entropy production, and late-time acceleration while identifying observational windows. | 我々は、アインシュタイン座標系における非最小結合スカラー場宇宙論を再検討し、背景力学、線形摂動、熱力学、量子重力拘束条件、そしてバリオン生成を網羅する包括的な解析を提示する。 力学系アプローチを用いて、代表的なスカラー場ポテンシャル（アクシオン（ALP）、周期的エクピロティック、指数関数的（エクピロティック）$\Lambda$、クインテッセンス、そしてスカラー場暗黒物質）について、すべての解析的臨界点を分類する。 カメレオンのような結合$f(\phi)=e^{\beta\phi}$が、現在の第五の力の探索と両立する形で、膨張の歴史と構造の成長の両方を変化させることを示す。 原始テンソルモードの解析的転送行列を導出し、重力波スペクトルにスケール依存のブレークが存在することを明らかにする。 このブレークの位置と振幅は結合パラメータ$\beta$によって固定される。 因果的なイスラエル-スチュワート法を用いると、同じ結合が量子エネルギー不等式を考慮しながら滑らかな跳ね返りを駆動する有効バルク圧力を供給することが示される。 ペンローズのワイル曲率仮説は動的に回復される。 $\omega\gg1$のエキピロティック相において、ワイル不変量は$a^{-6(1+\omega)}$として減衰し、一般化第二法則に違反することなく重力エントロピーをリセットする。 時間変動する$\phi$は同時に有効化学ポテンシャル$\mu_{B}\simeq\beta\dot{\phi}/M^{2}$を生成し、$\phi$への反作用が$M\gtrsim10^{15}\sqrt{\beta}$ GeVで無視できるような、自発的な大規模バリオン生成を可能にする。 エクピロティック位相によって磁場の変位が$\Delta\phi\lesssim\mathcal{O}(1)M_{\rm Pl}$に制限されるため、スワンプランド距離とド・ジッター基準は自動的に満たされる。 これらの結果は、ダークセクター相互作用、エントロピー生成、および遅い時間加速の間に新たな関連性を確立し、観測ウィンドウを特定する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Taiji, a Chinese space-based gravitational wave detection project, aims to explore the millihertz gravitational wave universe with unprecedented sensitivity, targeting astrophysical and cosmological sources including Galactic binaries, massive black hole binaries, extreme mass-ratio inspirals, and stochastic gravitational wave backgrounds, etc. These observations are expected to provide transformative insights into astrophysics, cosmology, and fundamental physics. However, Taiji's data analysis faces unique challenges distinct from ground-based detectors like LIGO-Virgo-KAGRA, such as the overlap of numerous signals, extended data durations, more rigorous accuracy requirements for the waveform templates, non-negligible subdominant waveform complexities, incompletely characterized noise spectra, non-stationary noises, and various data anomalies. This paper presents the second round of Taiji Data Challenge, a collection of simulation datasets designed as a shared platform for resolving these critical data analysis problems. The current platform distinguishes from previous works by the systematic integration of orbital dynamics based on the full drag-free and attitude control simulation, extended noise sources, more sophisticated and overlapping gravitational wave signals, second-generation time-delay interferometry and the coupling effect of time-varying armlengths, etc. Concurrently released is the open-source toolkit Triangle, which offers the capabilities for customized simulation of signals, noises and other instrumental effects. By taking a step further towards realistic detection, Taiji Data Challenge II and Triangle altogether serve as a new testbed, supporting the development of Taiji's global analysis and end-to-end pipelines, and ultimately bridging the gaps between observation and scientific objectives. | 中国の宇宙重力波検出プロジェクトである太極は、銀河連星、大質量ブラックホール連星、極端質量比のインスパイラル、確率的重力波背景などを含む天体物理学および宇宙論的源をターゲットとし、前例のない感度でミリヘルツ重力波宇宙を探査することを目指しています。 これらの観測は、天体物理学、宇宙論、そして基礎物理学に革新的な知見をもたらすことが期待されています。 しかし、太極のデータ解析は、LIGO-Virgo-KAGRAなどの地上検出器とは異なる、独自の課題に直面しています。 例えば、多数の信号の重なり、データ期間の延長、波形テンプレートに対するより厳格な精度要件、無視できないサブドミナント波形の複雑さ、不完全なノイズスペクトル、非定常ノイズ、そして様々なデータ異常などです。 本稿では、これらの重要なデータ解析問題を解決するための共有プラットフォームとして設計されたシミュレーションデータセットのコレクションであるTaiji Data Challengeの第2ラウンドを紹介します。 現在のプラットフォームは、完全な抗力フリーおよび姿勢制御シミュレーションに基づく軌道力学、拡張されたノイズ源、より高度で重複する重力波信号、第二世代の時間遅延干渉計、時間変動する腕長の結合効果などを体系的に統合することで、以前の研究とは一線を画しています。 同時にリリースされたオープンソースツールキットTriangleは、信号、ノイズ、その他の機器効果のカスタマイズされたシミュレーション機能を提供します。 現実的な検出に向けてさらに一歩前進することで、Taiji Data Challenge IIとTriangleは一体となって新たなテストベッドとして機能し、Taijiのグローバル解析とエンドツーエンドのパイプラインの開発を支援し、最終的には観測と科学的目的のギャップを埋めます。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this paper, we discuss the spherically symmetric gravitational collapse of matter fields in the de Sitter universe. The energy-momentum tensor of the matter field is assumed to admit a wide variety including dust, perfect fluids with equations of state, fluids with tangential and radial pressure, and with bulk and shear viscosity. Under different initial conditions imposed on the velocity and the density profiles, and by combining the results from exact analytical methods with those obtained from numerical techniques, we track the formation and evolution of spherical marginally trapped spheres as the matter suffers continual gravitational collapse. We show that the quasilocal formalism of trapped surfaces provides an ideal framework to study the evolution of horizons. More precisely, black hole and cosmological horizons may be viewed as the time development of marginally trapped surfaces. | 本論文では、ド・ジッター宇宙における球対称な物質場の重力崩壊について議論する。 物質場のエネルギー運動量テンソルは、塵、状態方程式を持つ完全流体、接線方向および径方向圧力を持つ流体、体積粘性および剪断粘性を持つ流体など、多様な物質を許容すると仮定する。 速度および密度プロファイルに異なる初期条件を課し、厳密な解析手法と数値解析手法の結果を組み合わせることで、物質が継続的な重力崩壊を起こす中で、球状の周辺的に捕捉された球面の形成と進化を追跡する。 捕捉面の準局所的形式論は、地平線の進化を研究するための理想的な枠組みを提供することを示す。 より正確には、ブラックホールと宇宙の地平線は、周辺的に捕捉された面の時間発展として見ることができる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In the present work, we have studied the dynamics of accelerating universe considering a simple parametrization of the equation of state parameter in an interacting scenario. In this toy model, the dark energy component is allowed to interact with the dark matter component through a source term. The expressions for various relevant cosmological parameters for the proposed parametrized model have been obtained and it has been found that the proposed model consistently drives the late time cosmic acceleration of the universe. We have also carried out the Bayesian analysis using recent observational datasets in order to obtain the best fit values of the model parameters. It has been found that the dark energy model with $Q \propto H\rho_{de}$ can provide a possible resolution of the Hubble tension in an interacting scenario where the dark energy component decays into the dark matter. | 本研究では、相互作用シナリオにおける状態方程式パラメータの単純なパラメータ化を考慮し、加速宇宙のダイナミクスを研究した。 このトイモデルでは、ダークエネルギー成分はソース項を介してダークマター成分と相互作用することができる。 提案されたパラメータ化モデルのための様々な関連する宇宙論パラメータの表現が得られ、提案モデルが宇宙の晩期加速を一貫して駆動することがわかった。 また、モデルパラメータの最適値を得るために、最近の観測データセットを用いたベイズ解析も行った。 $Q \propto H\rho_{de}$を持つダークエネルギーモデルは、ダークエネルギー成分がダークマターに崩壊する相互作用シナリオにおけるハッブル張力の可能な解決策を提供できることがわかった。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Gravitational wave (GW) astronomy has been hailed as a gateway to discovering unexpected phenomena in the universe. Over the last decade there have been close to one hundred GW observations of compact-binary mergers. While these signals are largely consistent with mergers of binary black holes, binary neutron stars, or black hole-neutron star systems, some events suggest the intriguing possibility of binaries involving exotic compact objects (ECOs). Identifying and characterising an ECO merger would require accurate ECO waveform models. Using large numbers of numerical relativity simulations to develop customised models for ECO mergers akin to those used for binary black holes, would be not only computationally expensive but also challenging due to the limited understanding of the underlying physics. Alternatively, key physical imprints of the ECO on the inspiral or merger could in principle be incorporated phenomenologically into waveform models, sufficient to quantify generic properties. In this work we present a first application of this idea to assess the detectability and distinguishability of ECO mergers, and we propose a phenomenological approach that can iteratively incorporate features of ECO mergers, laying the groundwork for an effective exotic compact object identifier in compact binary coalescences. We demonstrate that within this framework the compactness of the objects in GW150914 are consistent with that of black holes. The efficacy of the identifier can be refined by adding information from numerical relativity simulations involving fundamental fields. Conversely, such an identifier framework can help focus future numerical relativity and modeling efforts for exotic objects. | 重力波（GW）天文学は、宇宙における予期せぬ現象を発見するための入り口として高く評価されてきました。 過去10年間で、コンパクト連星合体のGW観測は100件近くに上ります。 これらの信号は、連星ブラックホール、連星中性子星、またはブラックホール-中性子星系の合体とほぼ一致していますが、一部の事象は、エキゾチックコンパクト天体（ECO）を含む連星の興味深い可能性を示唆しています。 ECO合体の特定と特性評価には、正確なECO波形モデルが必要です。 連星ブラックホールに使用されるモデルと同様のECO合体用のカスタムモデルを、多数の数値相対論シミュレーションを用いて開発することは、計算コストが高いだけでなく、基礎となる物理の理解が限られているため困難です。 あるいは、ECOがインスパイラルまたは合体に及ぼす主要な物理的影響は、原理的には波形モデルに現象論的に組み込むことができ、一般的な特性を定量化するのに十分な可能性があります。 本研究では、このアイデアを初めてECO合体の検出可能性と識別可能性の評価に適用し、ECO合体の特徴を反復的に組み込むことができる現象論的アプローチを提案する。 これにより、コンパクト連星合体における効果的なエキゾチックコンパクト天体識別器の基礎が築かれる。 この枠組みにおいて、GW150914の天体のコンパクトさはブラックホールのコンパクトさと整合することを示す。 識別器の有効性は、基本場を含む数値相対論シミュレーションからの情報を追加することでさらに改良できる。 逆に、このような識別器の枠組みは、将来のエキゾチック天体に関する数値相対論とモデリングの取り組みに焦点を当てるのに役立つ可能性がある。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We analytically construct static regular solutions describing wormholes that connect multiple asymptotic regions, supported by a phantom scalar field. The solutions are static and axially symmetric, and are constructed using the gravitational soliton formalism, in which the equations of motion reduce to the Laplace equations on a two-dimensional sheet. However, the presence of multiple asymptotic regions necessitates the introduction of multiple such sheets. These sheets are appropriately cut and glued together to form a globally regular geometry. This gluing procedure represents the principal distinction from conventional Weyl-type solitonic solutions and is a characteristic feature of the wormhole geometries studied in this paper. | 我々は、ファントムスカラー場によって支えられた複数の漸近領域を連結するワームホールを記述する静的正則解を解析的に構築する。 この解は静的かつ軸対称であり、運動方程式が2次元シート上のラプラス方程式に帰着する重力ソリトン形式を用いて構築される。 しかし、複数の漸近領域が存在するため、このようなシートを複数導入する必要がある。 これらのシートは適切に切断され、貼り合わされて大域的に正則な形状を形成する。 この貼り合わせ手順は、従来のワイル型ソリトン解との主な違いであり、本論文で検討するワームホール形状の特徴である。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate two salient chaotic features, namely Lyapunov exponent and butterfly velocity, for an asymptotically Lifshitz black hole background with arbitrary dynamical critical exponent. These features are computed using three methods: entanglement wedge method, out-of-time-ordered correlator computation and pole-skipping. We present a comparative study where all of these methods yield exactly similar results for the butterfly velocity and Lyapunov exponent. This establishes an equivalence between all three methods for probing chaos in the chosen gravity background. Furthermore, we evaluate the chaos at the classical level by computing the eikonal phase and Lyapunov exponent from the bulk gravity. In the classical approach, we comment on potential limitations while choosing the turning point of the null geodesic in our gravity background. All chaotic properties emerge as nontrivial functions of the anisotropy index. By examining the classical eikonal phase, we uncover different scattering scenarios in the near-horizon and near-boundary regimes. Finally, we remark on a possible classical/quantum correspondence from the analysis of classical eikonal phase shift and Lyapunov exponent. | 任意の動的臨界指数を持つ漸近リフシッツブラックホール背景における2つの顕著なカオス的特徴、すなわちリアプノフ指数とバタフライ速度を調査する。 これらの特徴は、エンタングルメントウェッジ法、時間順序外相関器計算、およびポールスキッピングの3つの手法を用いて計算される。 本研究では、これらすべての手法がバタフライ速度とリアプノフ指数について全く同様の結果をもたらすという比較研究を示す。 これにより、選択された重力背景におけるカオスを調べるための3つの手法すべてが同等であることが確立される。 さらに、バルク重力からアイコナール位相とリアプノフ指数を計算することにより、古典レベルでカオスを評価する。 古典的アプローチにおいて、重力背景におけるヌル測地線の転換点を選択する際の潜在的な限界についてコメントする。 すべてのカオス的特性は、異方性指数の非自明な関数として現れる。 古典アイコナール位相を調べることで、地平線近傍領域と境界近傍領域における異なる散乱シナリオを明らかにする。 最後に、古典アイコナール位相シフトとリアプノフ指数の解析から、古典と量子の対応関係の可能性について考察する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this paper, we derive the entropy of Reissner-Nordstr\"om (RN) and Kerr black holes using the Hawking-Gibbons path integral method. We determine the periodicity of the Euclidean time coordinate using two approaches: first, by analyzing the near-horizon geometry, and second, by applying the Chern-Gauss-Bonnet (CGB) theorem. For non-extremal cases, both these methods yield a consistent and unique periodicity, which in turn leads to a well-defined expression for the entropy. In contrast, the extremal case exhibits a crucial difference. The absence of a conical structure in the near-horizon geometry implies that the periodicity of the Euclidean time is no longer uniquely fixed within the Hawking-Gibbons framework. The CGB theorem also fails to constrain the periodicity, as the corresponding Euler characteristic vanishes. As a result, the entropy cannot be uniquely determined using either method. | 本論文では、ホーキング・ギボンズの経路積分法を用いて、ライスナー・ノルドストローム（RN）ブラックホールとカー・ブラックホールのエントロピーを導出する。 ユークリッド時間座標の周期性を2つのアプローチで決定する。 第一に、近地平幾何学を解析すること、第二に、チャーン・ガウス・ボネ（CGB）定理を適用することである。 非極限ケースでは、どちらの手法も一貫性のある一意の周期性を与え、エントロピーの明確な表現が得られる。 一方、極限ケースでは、決定的な違いが見られる。 近地平幾何学に円錐構造が存在しないことは、ユークリッド時間の周期性がホーキング・ギボンズの枠組み内で一意に固定されなくなったことを意味する。 CGB定理もまた、対応するオイラー特性はゼロになります。 その結果、どちらの方法でもエントロピーを一意に決定することはできません。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| We quantize a Bianchi IX universe in Ho\v{r}ava-Lifshitz theory. For analytical tractability, we consider the small anisotropy limit of the Bianchi IX, that is, a perturbative anisotropic deformation of a closed, homogeneous and isotropic universe. In the case of the projectable theory we further set the ``dark matter as integration constant'' to zero by assuming that the space consists of only one connected piece. In that limit and under the assumption, we first study the semi-classical WKB solutions to the Wheeler-DeWitt equation. We find the wave function of the universe, up to an overall normalization, and estimate the semi-classical tunneling probability for the emergence of an expanding universe. We establish a dictionary of correspondence between the WKB wave functions in General Relativity and Ho\v{r}ava-Lifshitz theory in the large-scale factor (or IR) limit. For a small universe (UV limit), on the other hand, due to contributions from higher-dimensional operators, the anisotropies decouple from the scale factor, a behavior significantly different from General Relativity, and analytic solutions to the Wheeler-DeWitt equation beyond the WKB approximation can be found. The wave function of the scale factor satisfies the DeWitt criterion, whereas the wave functions of anisotropies resemble those of quantum harmonic oscillators. The quantum prediction for the initial condition of anisotropies is obtained in terms of the coupling parameters of Ho\v{r}ava-Lifshitz theory. We find a bound on the coupling parameters from the normalizability of the wave functions of anisotropies. Further, we calculate the expectation values for squared anisotropic shear and squared anisotropies in both the large universe and small universe limits. | Ho\v{r}ava-Lifshitz理論において、Bianchi IX宇宙を量子化する。 解析的に扱いやすくするために、Bianchi IXの小さな異方性極限、すなわち閉じた均質かつ等方的な宇宙の摂動的な異方性変形を考慮する。 射影可能理論の場合、さらに空間が1つの連結した部分のみからなると仮定して、「積分定数としての暗黒物質」をゼロに設定する。 この極限において、この仮定の下で、まずWheeler-DeWitt方程式の半古典的WKB解を調べる。 宇宙の波動関数を全体の正規化まで求め、膨張宇宙の出現における半古典的トンネル確率を評価する。 大規模因子（IR）極限において、一般相対論のWKB波動関数とHo\v{r}ava-Lifshitz理論の対応辞書を作成する。 一方、小宇宙（UV極限）では、高次元演算子の寄与により、異方性はスケール因子から分離し、一般相対論とは大きく異なる挙動を示し、Wheeler-DeWitt方程式のWKB近似を超える解析解が見出される。 スケール因子の波動関数はDeWittの基準を満たすが、異方性の波動関数は量子調和振動子の波動関数に類似する。 異方性の初期条件の量子予測は、Ho\v{r}ava-Lifshitz理論の結合パラメータによって得られる。 異方性の波動関数の正規化可能性から、結合パラメータの上限を求める。 さらに、大宇宙極限と小宇宙極限の両方において、異方性シアの2乗と異方性の2乗の期待値を計算する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| We investigate exact solutions of the Einstein-Maxwell equations with the cosmological constant where the source of the gravitational field consists of a magnetic field and dust. In particular, we restrict our study to the case of Bianchi type III models. All these solutions either start with a singularity and then expand, or they are initially collapsing and end at a singularity. We discuss the physical meaning of the parameters appearing in the metrics and examine the possible subcases and the relative importance of the dust and the magnetic field as we approach the singularity. | 我々は、重力場の源が磁場とダストからなる場合の、宇宙定数を含むアインシュタイン・マクスウェル方程式の厳密解を調べる。 特に、ビアンキIII型模型の場合に限定して研究を行う。 これらの解はすべて、特異点から始まりその後拡大するか、最初は崩壊しつつ特異点で終わる。 我々は、計量に現れるパラメータの物理的意味を議論し、特異点に近づくにつれて、考えられるサブケースとダストと磁場の相対的な重要性を調べる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Alvarez-Dominguez, Garay, Martin-Martinez, and Polo-Gomez have suggested that ``it is not possible to concentrate enough light to precipitate the formation of an event horizon. We argue that the dissipative quantum effects coming from the self-interaction of light (such as vacuum polarization) are enough to prevent any meaningful buildup of energy that could create a black hole in any realistic scenario,'' and ``the dissipation of energy via Schwinger effect alone is enough to prevent the formation of kugelblitze with radii ranging from $10^{-29}$ to $10^8$ m.'' While I agree that it is indeed highly implausible that black holes will form mainly from light in our actual universe, either naturally or by any foreseeable human activity, there are many idealized theoretical processes for forming black holes of any size down to near the Planck length (about $10^{-35}$ m) purely from photons, such as from colliding approximately plane-wave pulses, with only a small fraction of the energy escaping the black hole as scattered light or electron-positron pairs. | アルバレス＝ドミンゲス、ガライ、マーティン＝マルティネス、ポロ＝ゴメスは、「事象の地平線の形成を促進するのに十分な光を集中させることは不可能である」と示唆している。 我々は、「光の自己相互作用（真空分極など）から生じる散逸量子効果は、現実的なシナリオにおいてブラックホールを形成する可能性のあるエネルギーの有意な蓄積を防ぐのに十分であり、シュウィンガー効果によるエネルギー散逸だけでも、半径が10の-29乗メートルから10の8乗メートルの範囲にあるクーゲルブリッツの形成を防ぐのに十分である」と主張する。 現実の宇宙において、自然現象であれ予測可能な人間活動であれ、ブラックホールが主に光から形成されることは確かに極めてありそうにないことには同意するが、プランク長（約10の-35乗メートル）近くまでのあらゆるサイズのブラックホールを、ほぼ平面波パルスの衝突など、純粋に光子から形成する理想的な理論的プロセスは数多く存在し、散乱光や電子陽電子対としてブラックホールから逃げ出すエネルギーはごくわずかである。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The dynamics of near-BPS black holes are governed by the breaking of the conformal symmetry that emerges near their horizons. Using the classification of superconformal symmetries, we systematically classify and quantize all effective theories that can arise in the near-BPS limit of black holes. Using these results, we argue, under certain physical assumptions, that BPS black holes cannot preserve more than four supercharges. This conclusion is consistent with existing constructions in string theory. | BPS近傍ブラックホールのダイナミクスは、その地平線近傍で現れる共形対称性の破れによって支配される。 超共形対称性の分類を用いて、ブラックホールのBPS近傍極限で生じ得るすべての有効理論を系統的に分類し、量子化する。 これらの結果を用いて、特定の物理的仮定の下で、BPSブラックホールは4つ以上の超電荷を保存できないと主張する。 この結論は、弦理論における既存の構成と整合する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Extreme mass-ratio hyperbolic encounters (EMRHEs) around the supermassive black holes will be observable at the future gravitational-wave (GW) detectors in space, such as LISA and Taiji. Here we consider such EMRHEs in the presence of surrounding matter distribution including baryonic accretion disk and dark matter (DM) spike, and estimate their effects on the orbital evolution and GW waveforms. We find that large possible impacts come from the gravitational potential of accretion disk, while the influence of DM spike is small. We also illustrate that environments can leave distinctive imprints on the GW waveforms, but resolving such modifications is found to be challenging for LISA-like detectors in the near future. | 超大質量ブラックホールの周囲で発生する極端質量比双曲型遭遇（EMRHE）は、LISAや太地のような将来の重力波検出器で観測可能となる。 本稿では、バリオン降着円盤や暗黒物質（DM）スパイクなどの周囲物質分布が存在する状況下でのこのようなEMRHEを考慮し、軌道進化と重力波波形への影響を評価する。 降着円盤の重力ポテンシャルが大きな影響を与える可能性があり、DMスパイクの影響は小さいことがわかった。 また、環境が重力波波形に特徴的な痕跡を残す可能性があることも示すが、そのような変化を解明することは、近い将来のLISAのような検出器では困難であることがわかった。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We report two exact classical solutions in two-dimensional singular spaces. These solutions are lower-dimensional versions of some five-dimensional brane world solutions. Unlike the higher-dimensional model, our solutions have exactly solvable linear perturbation equations, namely, Schr\"odinger-like equations with P\"oschl-Teller I potential and Eckart potential. Both potentials are shape-invariant and can be solved exactly using supersymmetric quantum mechanics methods. In our work, the P\"oschl-Teller I potential has infinitely many bound states, while the Eckart potential captures a finite number of bound states. Both potentials are positive-definite which indicates that the background solutions are stable against linear perturbations. | 我々は2次元特異空間における2つの正確な古典解を報告する。 これらの解は、いくつかの5次元ブレーンワールド解の低次元版である。 高次元モデルとは異なり、我々の解は、正確に解ける線形摂動方程式、すなわち、ポシュル-テラーIポテンシャルとエッカートポテンシャルを持つシュレーディンガー型方程式を持つ。 どちらのポテンシャルも形状不変であり、超対称量子力学手法を用いて正確に解くことができる。 我々の研究では、ポシュル-テラーIポテンシャルは無限個の束縛状態を持ち、エッカートポテンシャルは有限個の束縛状態を捉える。 どちらのポテンシャルも正定値であり、これは背景解が線形摂動に対して安定であることを示している。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| A new interpretation of Dirac singletons \cite{Dirac:1963ta}, i.e. free conformal fields in $d$ dimensions, as relativistic fields in a $d+1$-dimensional space-time with cosmological constant, that differs from the Flato-Fronsdal dipole construction in $AdS_{d+1}$ \cite{Flato:1986uh}, is proposed. The $d+1$-dimensional field is described at the level of both equations and Lagrangian. It forms an infinite-dimensional representation of the $d+1$-dimensional Lorentz group that relates fields at different space-time points. The associated well-known fact is that singleton cannot be localized at a point in ${d+1}$ dimensions, hence being unobservable via local scattering/radiation phenomena in the Standard Model ($d=3$). On the other hand, that singleton respects ${d+1}$ dimensional relativistic symmetries makes it possible to introduce its interactions with gravity and other relativistic fields in $d+1$ dimensions. It is speculated that the presence of singleton in a four-dimensional field theory with non-zero cosmological constant (dark energy) can be relevant to the dark matter phenomenon and baryon asymmetry generation. | ディラックシングルトン \cite{Dirac:1963ta}、すなわち $d$ 次元の自由共形場を、宇宙定数を持つ $d+1$ 次元時空における相対論的場として解釈する新しい解釈が提案されている。 これは、$AdS_{d+1}$ \cite{Flato:1986uh} におけるフラト-フロンスダル双極子構成とは異なる。 $d+1$ 次元場は、方程式とラグランジアン両方のレベルで記述される。 これは、異なる時空点における場を関連付ける $d+1$ 次元ローレンツ群の無限次元表現を形成する。 これに関連するよく知られた事実は、シングルトンは ${d+1}$ 次元の一点に局在することができず、したがって標準模型 ($d=3$) における局所散乱/放射現象によって観測できないということである。 一方、シングルトンが${d+1}$次元の相対論的対称性を尊重することは、$d+1$次元の重力やその他の相対論的場との相互作用を導入することを可能にする。 ゼロでない宇宙定数（ダークエネルギー）を持つ4次元場の理論におけるシングルトンの存在は、暗黒物質現象や重粒子非対称性生成に関連する可能性があると推測されている。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Cosmological correlation functions of inflaton and graviton perturbations are the fundamental observables of early universe cosmology and remain a primary target for observations. In this work, we ask the following question: are these observables independent of one another? We find that in the parity-odd sector of inflationary perturbation theory, the answer is a resounding no! In earlier work we derived a correlator-to-correlator factorisation formula which states that parity-odd correlators factorise into lower-point correlators under some mild assumptions on the underlying theory. In this work, we show that these assumptions are satisfied in dynamical Chern-Simons gravity where the action of minimal inflation is augmented by a coupling between the inflaton and the gravitational Chern-Simons term. Such a theory gives rise to a parity-odd trispectrum of curvature perturbations, and we show that such a trispectrum can be expressed solely in terms of the bispectrum that arises due to the minimal coupling between the inflaton and graviton, and the graviton power spectrum which receives a parity-odd correction in this theory. The trispectrum is quadratic in this mixed inflaton-graviton bispectrum and can therefore be interpreted as a ``double copy". Our final expression for the parity-odd trispectrum is a relatively simple function of the external momenta that is rational and factorised. | インフレーションと重力子摂動の宇宙論的相関関数は、初期宇宙論における基本的な観測量であり、依然として主要な観測対象となっている。 本研究では、これらの観測量は互いに独立しているのかという問いを投げかける。 インフレーション摂動論のパリティ奇セクターにおいては、その答えは断固として「ノー」であることがわかった。 以前の研究で、我々は相関関数間の因数分解公式を導出した。 この公式は、基礎理論に関するいくつかの緩やかな仮定の下で、パリティ奇相関関数が低点相関関数に因数分解されることを示している。 本研究では、これらの仮定が動的チャーン・サイモンズ重力において満たされることを示す。 動的チャーン・サイモンズ重力においては、最小インフレーションの作用がインフレーションと重力チャーン・サイモンズ項の結合によって増強される。 このような理論は、曲率摂動のパリティ奇三スペクトルを生じ、我々はそのような三スペクトルが、インフレーションと重力子の間の最小結合によって生じる二スペクトルと、この理論でパリティ奇補正を受ける重力子パワースペクトルのみで表現できることを示す。 この混合インフレーション-重力子二スペクトルにおいて、三スペクトルは2次関数であり、したがって「二重コピー」として解釈できる。 パリティ奇三スペクトルの最終的な表現は、有理関数かつ因数分解された、比較的単純な外部運動量の関数である。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The LIGO-Virgo-KAGRA catalog has been analyzed with an abundance of different population models due to theoretical uncertainty in the formation of gravitational-wave sources. To expedite model exploration, we introduce an efficient and accurate variational Bayesian approach that learns the population posterior with a normalizing flow and serves as a drop-in replacement for existing samplers. With hardware acceleration, inference takes just seconds for the current set of black-hole mergers and readily scales to larger catalogs. The trained posteriors provide an arbitrary number of independent samples with exact probability densities, unlike established stochastic sampling algorithms that otherwise match with Jensen-Shannon divergences below 0.1 nats in our 14-dimensional parameter space, while requiring up to three orders of magnitude fewer likelihood evaluations and as few as $\mathcal{O}(10^3)$. Provided the posterior support is covered, discrepancies can be addressed with smoothed importance sampling, which quantifies a goodness-of-fit metric for the variational approximation while also estimating the evidence for Bayesian model selection. Neural variational inference thus enables interactive development, analysis, and comparison of population models, making it a useful tool for astrophysical interpretation of current and future gravitational-wave observations. | LIGO-Virgo-KAGRAカタログは、重力波源の形成における理論的な不確実性のため、多種多様な母集団モデルを用いて解析されてきました。 モデル探索を迅速化するために、正規化フローを用いて母集団事後分布を学習し、既存のサンプラーの代替として利用できる、効率的かつ高精度な変分ベイズ法を導入します。 ハードウェアアクセラレーションにより、現在のブラックホール合体セットでは推論に数秒しかかからず、より大きなカタログにも容易に拡張できます。 学習済みの事後分布は、14次元パラメータ空間において0.1nats未満のJensen-Shannonダイバージェンスと一致する既存の確率的サンプリングアルゴリズムとは異なり、正確な確率密度を持つ任意の数の独立サンプルを提供します。 また、尤度評価回数は最大3桁少なく、$\mathcal{O}(10^3)$と少なくて済みます。 事後サポートがカバーされている限り、平滑化重要度サンプリングによって矛盾に対処することができます。 これは、変分近似の適合度指標を定量化するとともに、ベイズモデル選択の証拠を推定します。 このように、ニューラル変分推論は、集団モデルのインタラクティブな開発、分析、比較を可能にし、現在および将来の重力波観測の天体物理学的解釈に役立つツールとなります。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Anisotropy of space-time is measured on the scale of the cosmic horizon, using the angular correlation function $C(\Theta)$ of cosmic microwave background (CMB) temperature at large angular separation $\Theta$. Even-parity correlation $C_{\rm even}(\Theta)$ is introduced to obtain a direct, precise measure of horizon-scale curvature anisotropy independent of the unknown dipole, with uncertainty dominated by models of Galactic emission. In maps from {\sl WMAP} and {\sl Planck}, $C_{\rm even}(\Theta)$ at $\Theta\simeq 90^\circ\pm 15^\circ$ is found to be much closer to zero than in previously documented measurements. Variation from zero as small as that in the {\sl Planck} maps is estimated to occur by chance in a fraction $\simeq 10^{-4.3}$ to $\simeq 10^{-2.8}$ of standard realizations. Measurements are found to be consistent with zero correlation in a range of angles expected from quantum fluctuations during inflation whose spacelike coherence is bounded by inflationary horizons around every location at every epoch. This scale-invariant symmetry of cosmological initial conditions is incompatible with the standard theory of initial conditions, but is broadly consistent with other cosmological measurements, and is subject to further tests. | 時空の異方性は、宇宙の地平線のスケールで、大きな角度分離$\Theta$における宇宙マイクロ波背景放射（CMB）温度の角度相関関数$C(\Theta)$を用いて測定される。 偶数パリティ相関$C_{\rm even}(\Theta)$は、未知の双極子に依存しない地平線スケールの曲率異方性を直接的かつ正確に測定するために導入される。 不確実性は銀河放射モデルによって支配される。 {\sl WMAP}と{\sl Planck}のマップでは、$\Theta\simeq 90^\circ\pm 15^\circ$における$C_{\rm even}(\Theta)$は、これまでに記録された測定値よりもはるかにゼロに近いことがわかった。 プランク写像におけるゼロからの変動と同じくらい小さな変動は、標準的な実現値のわずか10^{-4.3}$から10^{-2.8}$の割合で偶然に発生すると推定される。 測定値は、インフレーション過程における量子ゆらぎから予想される角度範囲においてゼロ相関と整合している。 インフレーション過程の量子ゆらぎの空間的コヒーレンスは、あらゆる場所のあらゆる時代のインフレーション地平線によって制限される。 この宇宙論的初期条件のスケール不変な対称性は、初期条件の標準理論とは矛盾するが、他の宇宙論的測定とは概ね整合しており、さらなる検証が必要である。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The gravitational waveform emitted by a particle moving in a Schwarzschild geometry can be computed, in perturbation theory, as a double series expansion in the limit where distances are large with respect to the size of the horizon, $z=2M/r\ll 1$ (Post-Minkowskian approximation), but small with respect to the gravitational wavelength, $y=2{\rm i} \omega r\ll 1$ (Post-Newtonian approximation). While in the case of bounded systems the two expansions are linked, for scattering processes they describe complementary regions of spacetime. In this paper, we derive all order formulae for those two expansions of the waveform, where the entire dependence on the $y$ or $z$ variables is resummed under the assumption $\omega M\ll 1$. The results are based on a novel hypergeometric representation of the confluent Heun functions and provide a new derivation of the recently discovered Heun connection formulae. Similar results are found for the non-confluent Heun case. Finally, in the case of circular orbits we compute our formulae at order 30PN and show excellent agreement against solutions obtained via numerical integrations and the MST method. | シュワルツシルト幾何において運動する粒子から放出される重力波形は、摂動論において、距離が地平線の大きさに対して大きい極限、$z=2M/r\ll 1$（ポストミンコフスキー近似）であるが、重力波長に対しては小さい極限、$y=2{\rm i} \omega r\ll 1$（ポストニュートン近似）において、二重級数展開として計算できる。 有界系の場合、この2つの展開は関連しているが、散乱過程の場合、これらは時空の相補的な領域を記述する。 本論文では、波形のこれらの2つの展開のすべての順序公式を導出する。 ここで、$y$または$z$変数への依存性はすべて、仮定$\omega M\ll 1$の下で再集計される。 これらの結果は、合流型ホイン関数の新しい超幾何表現に基づいており、最近発見されたホイン接続公式の新たな導出を提供する。 合流型でないホイン関数の場合にも同様の結果が得られる。 最後に、円軌道の場合、我々は30PN次で我々の公式を計算し、数値積分およびMST法によって得られた解と優れた一致を示す。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We study the low-energy limit of General Relativity in the presence of stationarity and axial symmetry, coupled to dust. Specifically, we demonstrate that differences between the dynamics of General Relativity and those of Newtonian gravity persist even in the weak-field and slow-motion regime. Notably, these differences are driven by dragging terms that are not necessarily small, as is typically the case in the well-known gravitomagnetic limit. To highlight this distinction, we use the concept of strong gravitomagnetism that we introduced in previous works. We provide a pedagogical discussion of how these discrepancies arise and outline a systematic procedure to solve the equations of motion for such systems. Furthermore, we present analytical results for specific cases and also give the general solution for the vacuum case. A particularly notable result is our demonstration of how General Relativity can naturally account for a Tully-Fisher-like relation. | 我々は、定常性と軸対称性、そして塵の存在下での一般相対論の低エネルギー極限を研究する。 具体的には、一般相対論のダイナミクスとニュートン重力のダイナミクスの相違が、弱磁場かつスローモーション領域においても持続することを示す。 特に、これらの相違は、よく知られている重力磁気極限において典型的に見られるように、必ずしも小さくない引きずり項によって引き起こされる。 この違いを強調するために、我々は以前の研究で導入した強い重力磁気の概念を用いる。 これらの相違がどのように生じるのかを教育的に議論し、そのような系の運動方程式を解くための体系的な手順を概説する。 さらに、特定のケースについて解析的な結果を示し、真空の場合の一般解も示す。 特に注目すべき結果は、一般相対論がどのようにしてタリー・フィッシャーのような関係を自然に説明できるかを実証したことである。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We present an improved notion of internal tetrad shifts in 4 dimensions which is always integrable in the presence of corners. This allows us to study the fully extended corner symmetry algebra of gauge charges, which is a deformation of $ISO(1,3)^S$ involving spacetime curvature. We argue this implies corner noncommutativity of the spin connection $\omega$. The latter in particular hints that an extended BF theory might be a better way understand the dynamics of tetrad gravity. This result presents us with an integrable, complete set of edge modes for gravity in 4D, with potential ramifications for asymptotic symmetries and quantisation. | 我々は、コーナーが存在する場合でも常に積分可能な、4次元における内部テトラッドシフトの改良された概念を提示する。 これにより、ゲージ電荷の完全拡張コーナー対称性代数、すなわち時空曲率を含む$ISO(1,3)^S$の変形を研究することが可能になる。 我々は、これがスピン接続$\omega$のコーナー非可換性を意味すると主張する。 特に後者は、拡張されたBF理論がテトラッド重力のダイナミクスを理解するためのより良い方法である可能性を示唆している。 この結果は、4次元における重力のエッジモードの積分可能で完全な集合を提示し、漸近対称性と量子化に影響を与える可能性がある。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We study the entanglement entropy of a free massive scalar field at its ground state in (3+1)-dimensional AdS space in global coordinates. We consider spherical entangling surfaces centered at the origin of AdS. We determine the structure of the UV-divergent terms in the entanglement entropy and compute the numerical values of the respective coefficients. We confirm the connection between the coefficient of the logarithmic term and the conformal anomaly. | 我々は、基底状態にある自由質量スカラー場のエンタングルメント・エントロピーを、(3+1)次元AdS空間におけるグローバル座標系で調べる。 AdSの原点を中心とする球状のエンタングルメント面を考える。 エンタングルメント・エントロピーにおけるUV発散項の構造を決定し、それぞれの係数の数値を計算する。 対数項の係数と共形異常との関連を確認する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We study a class of geometries in which nonmetricity is fully determined by a vectorial degree of freedom and three independent coefficients. Formulating the simplest linear action in this geometry, implemented through Lagrange multipliers, naturally leads to an equivalence with the purely kinetic $k$-essence models with quadratic kinetic terms. A detailed dynamical systems analysis reveals that the $\Lambda$CDM phenomenology is embedded within the model. Crucially, we find that if stability conditions such as a positive sound speed squared and non-negative energy density are not enforced, the model generically exhibits instabilities and divergent behaviour in the phase space. These physical viability criteria allow us to isolate stable regions of the parameter space and derive well-motivated priors for parameter inference. Using Markov Chain Monte Carlo methods and late-time observational data, including cosmic chronometers, Pantheon$^{+}$ Type Ia supernovae, and DESI baryon acoustic oscillations, we constrain the degrees of freedom associated with nonmetricity and demonstrate the viability of the model. Remarkably, the model is found to be statistically indistinguishable from $\Lambda$CDM at late times. We discuss the implications of these results in light of the recent cosmic tensions, and give a possible explanation as to why the equivalent $k$-essence models have been missed as serious competitors to $\Lambda$CDM in the past. Finally, we review the geometric foundations of the theory and show that the integrable Weyl, Schr\"{o}dinger and completely symmetric geometries are embedded within our framework as special cases. | 我々は、非計量性がベクトル自由度と3つの独立係数によって完全に決定される幾何学のクラスを研究する。 この幾何学における最も単純な線型作用をラグランジュ乗数を用いて定式化すると、2次の運動項を持つ純粋に運動論的な$k$-エッセンスモデルとの等価性が自然に導かれる。 詳細な力学系解析により、$\Lambda$CDM現象論がこのモデルに組み込まれていることが明らかになった。 重要な点として、正の音速の2乗や非負のエネルギー密度などの安定条件が満たされない場合、このモデルは一般に位相空間において不安定性と発散挙動を示すことがわかった。 これらの物理的実行可能性基準により、パラメータ空間の安定領域を分離し、パラメータ推論のための十分に根拠のある事前分布を導出することができる。 マルコフ連鎖モンテカルロ法と、宇宙クロノメーター、パンテオン型Ia超新星、DESI重粒子音響振動などの後期観測データを用いて、非計量性に関連する自由度を制約し、モデルの実現可能性を示す。 注目すべきことに、このモデルは後期において$\Lambda$CDMと統計的に区別できないことがわかった。 これらの結果の含意を最近の宇宙張力に照らして議論し、等価な$k$-エッセンスモデルがこれまで$\Lambda$CDMの真剣な競合相手として見過ごされてきた理由について、考えられる説明を与える。 最後に、理論の幾何学的基礎を概観し、積分可能なワイル幾何、シュレーディンガー幾何、および完全対称幾何は、我々の枠組みに特別なケースとして組み込まれていることを示す。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Apparent horizon (AH) finders are essential for characterizing black holes and excising their interiors in numerical relativity (NR) simulations. However, open-source AH finders to date are tightly coupled to individual NR codes. We introduce BHaHAHA, the BlackHoles@Home Apparent Horizon Algorithm, the first open-source, infrastructure-agnostic library for AH finding in NR. BHaHAHA implements the first-ever hyperbolic flow-based approach, recasting the elliptic partial differential equation for a marginally outer trapped surface as a damped nonlinear wave equation. To enhance performance, BHaHAHA incorporates a multigrid-inspired refinement strategy, an over-relaxation technique, and OpenMP parallelization. When compared to a na\"ive hyperbolic relaxation implementation, these enhancements result in 64x speedups for difficult common-horizon finds on a single spacetime slice, enabling BHaHAHA to achieve runtimes within 10% of the widely used (single-core) AHFinderDirect and outperform it on multiple cores. For dynamic horizon tracking with typical core counts on a high-performance-computing cluster, BHaHAHA is approximately 2.1 times faster than AHFinderDirect at accuracies limited by interpolation of metric data from the host NR code. Implemented and tested in both the Einstein Toolkit and BlackHoles@Home, BHaHAHA demonstrates that hyperbolic relaxation can be a robust, versatile, and performant approach for AH finding. | 見かけの地平線（AH）探索器は、ブラックホールの特性評価と数値相対論（NR）シミュレーションにおける内部構造の抽出に不可欠です。 しかしながら、これまでのオープンソースのAH探索器は、個々のNRコードと密接に結合しています。 本稿では、NRにおけるAH探索のための、オープンソースでインフラストラクチャに依存しない初のライブラリである、BlackHoles@Home 見かけの地平線アルゴリズム（BHaHAHA）を紹介します。 BHaHAHAは、史上初の双曲型フローベースのアプローチを実装し、周縁外側トラップ面の楕円偏微分方程式を減衰非線形波動方程式として書き直します。 性能向上のため、BHaHAHAはマルチグリッドに着想を得た改良戦略、過剰緩和手法、OpenMP並列化を採用しています。 これらの機能強化により、単純な双曲緩和実装と比較して、単一の時空スライスにおける困難な共通ホライズン検出が64倍高速化され、BHaHAHAは広く使用されている（シングルコア）AHFinderDirectの10%以内の実行時間を達成し、マルチコアではそれを上回るパフォーマンスを実現します。 高性能コンピューティングクラスターにおける標準的なコア数での動的ホライズン追跡では、ホストNRコードからのメトリックデータの補間によって制限される精度において、BHaHAHAはAHFinderDirectの約2.1倍の速度を実現します。 Einstein ToolkitとBlackHoles@Homeの両方で実装およびテストされたBHaHAHAは、双曲緩和がAH検出のための堅牢で汎用性が高く、パフォーマンスの高いアプローチになり得ることを示しています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Binary systems of compact objects in close orbit around a supermassive black hole (SMBH) may form in galactic nuclei, providing a unique environment to probe strong-gravity tidal effects on the binary's dynamics. In this work, we investigate precession resonances arising between the periastron precession frequency of a binary system and its orbital frequencies around the SMBH. By modeling the SMBH as a Schwarzschild black hole, we find that relativistic effects in the tidal field give rise to a significantly richer resonance spectrum compared to the Newtonian case. This result is supported by both perturbative and numerical analyses of the quadrupolar tidal interaction in the strong-gravity regime. Our results reveal new signatures for strong-gravity effects in such triple systems, with potential implications for gravitational-wave astronomy. | 超大質量ブラックホール（SMBH）の周りを接近して公転するコンパクト天体の連星系は、銀河核に形成される可能性があり、連星系のダイナミクスに対する強重力潮汐効果を調べるためのユニークな環境を提供します。 本研究では、連星系の近点歳差運動周波数とSMBH周辺の軌道周波数との間に生じる歳差運動共鳴を調べます。 SMBHをシュワルツシルトブラックホールとしてモデル化することにより、潮汐場における相対論的効果が、ニュートン力学の場合と比較して大幅に豊富な共鳴スペクトルを生み出すことを発見しました。 この結果は、強重力領域における四重極潮汐相互作用の摂動解析と数値解析の両方によって裏付けられています。 私たちの研究結果は、このような三重連星系における強重力効果の新たな兆候を明らかにし、重力波天文学への潜在的な示唆をもたらします。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The gravitational path integral suggests a striking result: the Hilbert space of closed universes in each superselection sector, a so-called $\alpha$-sector, is one-dimensional. We develop an abstract formalism encapsulating recent proposals that modify the gravitational path integral in the presence of observers and allow larger Hilbert spaces to be associated with closed universes. Our formalism regards the gravitational path integral as a map from abstract objects called sources to complex numbers, and introduces additional objects called partial sources, which form sources when glued together. We apply this formalism to treat, on equal footing, universes with spatial boundaries, closed universes with prescribed observer worldlines, and closed universes containing observers entangled with external systems. In these contexts, the relevant gravitational Hilbert spaces contain states prepared by partial sources and can consequently have nontrivial $\alpha$-sectors supporting noncommuting operators. Within our general framework, the positivity of the gravitational inner product implies a bound on the Hilbert space trace of certain positive operators over each $\alpha$-sector. The trace of such operators, in turn, quantifies the effective size of this Hilbert space. | 重力経路積分は、驚くべき結果を示唆する。 すなわち、各超選択セクター（いわゆる$\alpha$セクター）内の閉宇宙のヒルベルト空間は1次元である。 我々は、観測者の存在下での重力経路積分を修正し、より大きなヒルベルト空間を閉宇宙に関連付けることを可能にする最近の提案を包含する抽象的な形式論を展開する。 我々の形式論は、重力経路積分を、ソースと呼ばれる抽象的なオブジェクトから複素数への写像とみなし、部分ソースと呼ばれる追加のオブジェクトを導入する。 部分ソースは、互いに接着されるとソースを形成する。 我々はこの形式論を適用して、空間境界を持つ宇宙、規定された観測者世界線を持つ閉宇宙、そして外部システムとエンタングルメントした観測者を含む閉宇宙を、同等に扱う。 これらの文脈において、関連する重力ヒルベルト空間は部分源によって準備された状態を含み、その結果、非可換作用素を支える非自明な$\alpha$セクターを持つ可能性がある。 我々の一般的な枠組みでは、重力内積の正値は、各$\alpha$セクター上の特定の正作用素のヒルベルト空間トレースに上限を与えることを意味する。 そして、そのような作用素のトレースは、このヒルベルト空間の有効サイズを量化する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Any gravitating region $a$ in any spacetime gives rise to a generalized entanglement wedge, the hologram $e(a)$. Holograms exhibit properties expected of fundamental operator algebras, such as strong subadditivity, nesting, and no-cloning. But the entanglement wedge EW of an AdS boundary region $B$ with commutant $\bar B$ satisfies an additional condition, complementarity: EW$(B)$ is the spacelike complement of EW$(\bar B)$ in the bulk. Here we identify an analogue of the boundary commutant $\bar B$ in general spacetimes: given a gravitating region $a$, its \emph{fundamental complement} $\tilde{a}$ is the smallest wedge that contains all infinite world lines contained in the spacelike complement $a'$ of $a$. We refine the definition of $e(a)$ by requiring that it be spacelike to $\tilde a$. We prove that $e(a)$ is the spacelike complement of $e(\tilde a)$ when the latter is computed in $a'$. We exhibit many examples of $\tilde{a}$ and of $e(a)$ in de Sitter, flat, and cosmological spacetimes. We find that a Big Bang cosmology (spatially closed or not) is trivially reconstructible: the whole universe is the entanglement wedge of any wedge inside it. But de Sitter space is not trivially reconstructible, despite being closed. We recover the AdS/CFT prescription by proving that EW$(B)=e($causal wedge of $B$). | 任意の時空における任意の重力領域 $a$ は、一般化されたエンタングルメントウェッジ、すなわちホログラム $e(a)$ を生じる。 ホログラムは、強劣加法性、ネスティング、非複製性など、基本作用素環に期待される特性を示す。 しかし、AdS 境界領域 $B$ と可換体 $\bar B$ のエンタングルメントウェッジ EW は、相補性という追加条件を満たす。 すなわち、EW$(B)$ は、バルクにおける EW$(\bar B)$ の空間的補集合である。 ここで、一般時空における境界可換体 $\bar B$ の類似物を特定する。 重力領域 $a$ が与えられたとき、その \emph{基本補集合}$\tilde{a}$ は、$a$ の空間的補集合 $a'$ に含まれるすべての無限世界線を含む最小のウェッジである。 $e(a)$ の定義を、$\tilde a$ に対して空間的であることを要求することで精緻化する。 $e(a)$ は、後者が $a'$ で計算されるとき、$e(\tilde a)$ の空間的補集合であることを証明する。 $\tilde{a}$ と $e(a)$ の多くの例を、ド・ジッター時空、平坦時空、そして宇宙論的時空で示す。 ビッグバン宇宙論（空間的に閉じているかどうかに関わらず）は自明に再構成可能であることがわかる。 すなわち、宇宙全体が、その中の任意の楔のエンタングルメント楔である。 しかし、ド・ジッター空間は閉じているにもかかわらず、自明に再構成可能ではない。 EW$(B)=e($B の因果的楔$) であることを証明することで、AdS/CFT の規定を回復する。 |