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| Original Text | 日本語訳 |
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| Electric-magnetic duality plays a pivotal role in understanding the structure of nonlinear electrodynamics (NED). The Gaillard-Zumino (GZ) criterion provides a powerful constraint for identifying self-dual theories. In this work, we systematically explore solutions to the GZ self-duality condition by applying the method of characteristics, a robust tool for solving nonlinear partial differential equations. Our approach enables the construction of new classes of Lagrangians that respect duality symmetry, both in the relativistic and Carrollian frameworks. In the relativistic setting, we not only recover well-known examples such as Born-Infeld and ModMax theories, but also identify novel models. We then generalize the GZ formalism to the Carrollian case and construct several classes of Carrollian self-dual non-linear electrodynamic models. Remarkably, we demonstrate that the characteristic flow exhibits an attractor behavior, in the sense that different seed theories that may not be self-dual can generate the same descendant self-dual Lagrangian. These findings broaden the landscape of self-dual theories and open new directions for exploring duality in ultra-relativistic regimes. | 電磁双対性は、非線形電気力学（NED）の構造を理解する上で極めて重要な役割を果たします。 ガイヤール・ズーミノ（GZ）基準は、自己双対理論を特定するための強力な制約条件を提供します。 本研究では、非線形偏微分方程式を解くための堅牢なツールである特性値法を適用することにより、GZ自己双対性条件の解を体系的に探求します。 このアプローチは、相対論的枠組みとキャロル的枠組みの両方において、双対対称性を尊重する新しいクラスのラグランジアン構築を可能にします。 相対論的設定では、ボルン・インフェルド理論やModMax理論などのよく知られた例を復元するだけでなく、新しいモデルも特定します。 次に、GZ形式をキャロルの場合に一般化し、いくつかのクラスのキャロル自己双対非線形電気力学モデルを構築します。 驚くべきことに、我々は特性フローがアトラクター挙動を示すことを実証しました。 これは、自己双対ではない可能性のある異なるシード理論が、同じ子孫自己双対ラグランジアンを生成する可能性があるという意味です。 これらの発見は自己双対理論の展望を広げ、超相対論的領域における双対性の探求に新たな方向性を開きます。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We introduce the notion of moving Cartan geometries described by quotients of Lie groups and Lie algebras with spacetime dependant structure constants and construct associated deformed topological gauge action functionals for Lorentzian (including dS and AdS) and Lorentz$\times$Weyl moving geometries. The actions feature a generalization of the Nieh-Yan topological term for a varying coupling constant. We compute the equations of motion of the gauge $+$ matter actions and show that they dictate at each spacetime point the geometry, leading to both a dynamical source of dark energy and a dynamical gravitational coupling, described by combinations of scalars built from spacetime curvature, torsion and the matter content of the theory. The action becomes asymptotically topological when the gauge action contribution to dark energy vanishes. | 我々は、リー群およびリー代数の時空依存構造定数による商で記述される移動カルタン幾何学の概念を導入し、ロレンツ型（dSおよびAdSを含む）およびロレンツ倍ワイル型移動幾何学に対する関連する変形位相的ゲージ作用汎関数を構築する。 この作用は、変化する結合定数に対するニー・ヤン位相項の一般化を特徴とする。 我々はゲージ作用+物質作用の運動方程式を計算し、それらが各時空点における幾何学を規定し、時空の曲率、ねじれ、および理論の物質内容から構成されるスカラーの組み合わせで記述される暗黒エネルギーの動的源と動的重力結合の両方をもたらすことを示す。 ゲージ作用の暗黒エネルギーへの寄与がゼロになるとき、作用は漸近的に位相的になる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We describe gauge theories which allow to retrieve a large class of gravitational theories, including, MacDowell-Mansouri gravity and its topological extension to Loop Quantum Gravity via the Pontrjagin characteristic class involving the Nieh-Yan term. Considering symmetric spaces parametrized by mutations allows to naturally obtain a bare cosmological constant which in particular cases gives rise to a positive effective cosmological constant while having an AdS spacetime. Two examples are studied, Lorentzian geometry (including dS and AdS spacetimes) and Lorentz$\times$Weyl geometry. In the latter case we prove the equations of motion exhibit a secondary source for curvature in addition to the usual energy-momentum tensor. This additional source is expressed in terms of the spin density of matter, torsion and their variations. Finally, we show that the gauge + matter actions constructed from invariant polynomials are asymptotically topological if one assumes a vanishing bare cosmological constant together with gauge and matter fields having compact support. | 我々は、マクドウェル-マンスーリ重力理論や、ニー-ヤン項を含むポントリャギン特性類を介したループ量子重力理論への位相的拡張など、広範な重力理論を導くゲージ理論について述べる。 突然変異によってパラメータ化された対称空間を考察することで、裸の宇宙定数を自然に得ることが可能となり、特定の場合にはAdS時空を持ちながら正の有効宇宙定数を生じる。 2つの例、ローレンツ幾何学（dS時空とAdS時空を含む）とローレンツ$\times$ワイル幾何学を検討する。 後者の場合、運動方程式が通常のエネルギー運動量テンソルに加えて、曲率の二次的な発生源を示すことを証明する。 この追加の発生源は、物質のスピン密度、ねじれ率、およびそれらの変分で表される。 最後に、ゲージ場と物質場がコンパクト台を持ち、裸の宇宙定数がゼロであると仮定すると、不変多項式から構成されるゲージ＋物質作用は漸近的に位相的であることを示す。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In the derivation of the Einstein field equations via Hamilton's principle, the inclusion of a boundary term is essential to render the variational problem well-posed, as it addresses variations that do not vanish at the boundary of the spacetime manifold. Typically, this term is chosen as the Gibbons-Hawking-York boundary term. In this work, we propose an alternative treatment of the boundary term within a cosmological framework by employing the Lagrange multiplier method. This approach enforces the vanishing of the boundary term throughout the evolution of the Universe, leading to the prediction of a fluid component that decays as the sixth power of the scale factor. This type of fluid has been studied in the context of the early universe under the name of stiff matter, and it can be related to a scalar field known as kination. | ハミルトン原理によるアインシュタイン場の方程式の導出において、境界項の導入は変分問題を適切とするために不可欠である。 なぜなら、境界項は時空多様体の境界で消滅しない変分を扱うからである。 典型的には、この項はギボンズ-ホーキング-ヨーク境界項として選択される。 本研究では、ラグランジュ乗数法を用いることで、宇宙論的枠組みの中で境界項を別の方法で扱うことを提案する。 このアプローチは、宇宙の進化を通して境界項が消滅することを強制し、スケールファクターの6乗に比例して減少する流体成分の存在を予測する。 この種の流体は、初期宇宙において剛体物質という名称で研究されており、キネーションとして知られるスカラー場と関連付けることができる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| This extensive survey seeks to analyze and contrast different phenomenological methods used to model the nuclear equation of state (EOS) for neutron star matter based on covariant energy density functionals (CEDF). Using two complementary methodologies, we seek to capture a comprehensive picture of the potential behaviors of ultra-dense nucleonic matter and identify the most plausible models based on current observational and experimental constraints. Observational data from radio pulsar timing, gravitational wave detection of GW170817, and X-ray timing provide critical benchmarks for testing the models. We have derived the EOS posteriors for various CEDF models within the $\texttt{CompactObject}$ package, utilizing recent observational data on neutron stars, state-of-the-art theoretical constraints from chiral effective field theory ($\chi$EFT) calculations for pure neutron matter at low densities, and pQCD-derived constraints at approximately $7 \times 0.16$ $ \mathrm{fm}^{-3}$. Our analysis has demonstrated that while all considered CEDF models broadly reproduce current astrophysical and theoretical constraints, subtle yet important differences persist among them, with each framework exhibiting distinct characteristics at supra-nuclear density. This is in particular true for the proton fraction inside neutron stars, but also supported by the models' behavior with respect to the pure neutron matter EOS and the density dependence of the speed of sound. Our study highlights the sensitivity of dense matter predictions to the underlying EOS parameterizations and the priors considered. | この広範な調査では、共変エネルギー密度汎関数（CEDF）に基づいて中性子星物質の核状態方程式（EOS）をモデル化するために用いられる様々な現象論的手法を分析・比較することを目的としています。 2つの相補的な手法を用いることで、超高密度核物質の潜在的な挙動を包括的に捉え、現在の観測的および実験的制約に基づいて最も妥当なモデルを特定することを目指しています。 電波パルサーのタイミング、GW170817の重力波検出、X線のタイミングといった観測データは、これらのモデルを検証するための重要なベンチマークとなります。 我々は、$\texttt{CompactObject}$ パッケージ内の様々な CEDF モデルの EOS 事後分布を、中性子星に関する最近の観測データ、低密度の純粋中性子物質に対するカイラル有効場理論 ($\chi$EFT) 計算による最先端の理論的制約、および約 $7 \times 0.16$ $ \mathrm{fm}^{-3}$ における pQCD による制約を用いて導出した。 我々の解析により、検討したすべての CEDF モデルが現在の天体物理学的および理論的制約を概ね再現する一方で、モデル間には微妙ながらも重要な差異が存在し、それぞれのフレームワークが超核密度において異なる特性を示すことが示された。 これは特に中性子星内部の陽子比に当てはまるが、純粋中性子物質 EOS および音速の密度依存性に関するモデルの挙動によっても裏付けられている。 私たちの研究は、高密度物質の予測が、基礎となるEOSパラメータ化と、考慮された事前分布にどれほど敏感であるかを浮き彫りにしています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We introduce a Physics-Informed Neural Networks(PINN) to solve a relativistic Burgers equation in the exterior domain of a Schwarzschild black hole. Our main contribution is a PINN architecture that is able to simulate shock wave formations in such curved spacetime, by training a shock-aware network block and introducing a Godunov-inspired residuals in the loss function. We validate our method with numerical experiments with different kinds of initial conditions. We show its ability to reproduce both smooth and discontinuous solutions in the context of general relativity. | 我々は、シュワルツシルト・ブラックホールの外部領域における相対論的バーガース方程式を解くために、物理学に基づくニューラルネットワーク（PINN）を導入する。 我々の主な貢献は、衝撃波を考慮したネットワークブロックを学習させ、損失関数にゴドゥノフに着想を得た残差を導入することで、曲がった時空における衝撃波形成をシミュレートできるPINNアーキテクチャである。 我々は、様々な初期条件を用いた数値実験により、この手法を検証する。 一般相対論の文脈において、滑らかな解と不連続な解の両方を再現できることを示す。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The use of compactified hyperboloidal coordinates for metric formulations of the Einstein field Equations introduces formally singular terms in the equations of motion whose numerical treatment requires care. In this paper we study a particular choice of constraint addition, choice of gauge and reduction fields in order to minimize the number of these terms in a spherically symmetric reduction of the Dual-Foliation Generalized Harmonic Gauge formulation of General Relativity. We proceed to the numerical implementation of a more aggressive compactification, as compared to our previous work. With the present setup there is a direct analogy with conformal compactification used in other approaches to the use of hyperboloidal coordinates. We present numerical results of constraints violating and satisfying perturbations on top of a Schwarzschild black hole. For small perturbations we recover the expected physics from linear theory, corresponding to quasi normal mode ringing and tail decay for a scalar field, both extracted directly at future null infinity from our numerical data. | アインシュタイン場方程式の計量定式化にコンパクト化された双曲面座標を用いると、運動方程式に形式的に特異な項が導入され、その数値的処理には注意が必要となる。 本論文では、一般相対論の双葉層一般化調和ゲージ定式化の球対称縮約において、これらの項の数を最小化するために、制約条件の付加、ゲージ場および縮約場の特定の選択を検討する。 我々は、これまでの研究と比較して、より積極的なコンパクト化の数値的実装に進む。 現在の設定は、双曲面座標の使用における他のアプローチで用いられる共形コンパクト化と直接的な類似性を持つ。 シュワルツシルトブラックホール上における摂動を破る制約条件と満たす制約条件の数値結果を示す。 小さな摂動に対しては、線形理論から期待される物理特性、すなわちスカラー場の準ノーマルモードリンギングとテール減衰を回復します。 これらは両方とも、数値データから将来のヌル無限遠で直接抽出されます。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Barrow and Tsallis Holographic Dark Energy (HDE) are two recently proposed extensions of the standard HDE framework, incorporating generalized corrections to horizon entropy through the use of Barrow and Tsallis entropies. Tsallis entropy arises from non-extensive statistical phenomena which account for long-range correlations and deviations from additivity, while Barrow entropy emerges from quantum-gravitational effects on the horizon geometry, associated with fractal modifications and deformations. At the cosmological level, both scenarios lead to the same equations, nevertheless the involved parameters obey different theoretical bounds. In this work, we use observational data from Supernova Type Ia (SNIa), Cosmic Chronometers (CC) and Baryonic acoustic oscillations (BAO), including the recently released DESI DR2 dataset, to place constraints on both scenaria. We show that both can be in agreement with observations, although they cannot alleviate the $H_0$ tension. However, applying information criteria we deduce that both of them are not favoured comparing to $\Lambda$CDM concordance cosmological paradigm. | バローとツァリスのホログラフィックダークエネルギー（HDE）は、標準的なHDEフレームワークの拡張として最近提案された2つの手法であり、バローとツァリスのエントロピーを用いて地平線エントロピーへの一般化された補正を組み込んでいます。 ツァリスのエントロピーは、長距離相関と加法性からの逸脱を説明する非示量的統計現象から生じますが、バローのエントロピーは、フラクタルの修正と変形に関連する地平線幾何学への量子重力効果から生じます。 宇宙論レベルでは、どちらのシナリオも同じ方程式を導きますが、関連するパラメータは異なる理論的限界に従います。 本研究では、最近公開されたDESI DR2データセットを含む、Ia型超新星（SNIa）、宇宙クロノメータ（CC）、バリオン音響振動（BAO）の観測データを用いて、両方のシナリオに制約条件を課します。 どちらも観測結果と一致する可能性があるが、$H_0$の緊張を軽減することはできないことを示す。 しかし、情報基準を適用すると、どちらも$\Lambda$CDM一致宇宙論パラダイムと比較して有利ではないことが分かる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Studies regarding extra-dimensions have been of great interest in modern theoretical physics, including their observational consequences from future gravitational wave (GW) observatories. In this direction, extreme-mass-ratio inspirals (EMRIs), attracting considerable interest in GW astronomy and fundamental physics, can potentially provide a useful platform for the search of extra dimensions. In this paper, we examine a rotating braneworld black hole in the context of equatorial eccentric EMRI and attempt to provide an order of magnitude analysis for the extra-dimensional parameter termed "tidal charge". We estimate GW fluxes for the dominant mode and determine the impact of the tidal charge parameter on the orbital evolution. We further evaluate the prospects of detecting such a parameter through mismatch computation. We observe a significant enhancement in the mismatch as the value of orbital eccentricity or tidal charge parameter increases; the phenomenon becomes more obvious for rapidly rotating massive black holes. Thus, the study suggests that eccentric EMRI can potentially probe the existence of extra dimensions with future low-frequency detectors such as the Laser Interferometer Space Antenna (LISA). | 余剰次元に関する研究は、将来の重力波（GW）観測所による観測結果を含め、現代理論物理学において大きな関心を集めてきました。 この分野において、重力波天文学および基礎物理学において大きな関心を集めている極限質量比インスパイラル（EMRI）は、余剰次元探索のための有用なプラットフォームとなる可能性があります。 本論文では、赤道偏心EMRIの文脈において回転するブレーンワールドブラックホールを考察し、「潮汐荷」と呼ばれる余剰次元パラメータの大きさの解析を試みます。 支配的なモードの重力波フラックスを推定し、潮汐荷パラメータが軌道進化に与える影響を決定します。 さらに、ミスマッチ計算によってこのようなパラメータを検出できる可能性を評価します。 軌道偏心率または潮汐荷パラメータの値が増加するにつれて、ミスマッチが大幅に増加することが観測され、この現象は高速で回転する大質量ブラックホールではより顕著になります。 したがって、この研究は、偏心EMRIが、レーザー干渉計宇宙アンテナ（LISA）などの将来の低周波検出器を用いて、余剰次元の存在を探査できる可能性を示唆している。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The Euclid mission has the potential to understand the fundamental physical nature of late-time cosmic acceleration and, as such, of deviations from the standard cosmological model, LCDM. In this paper, we focus on model-independent methods to modify the evolution of scalar perturbations at linear scales. We consider two approaches: the first is based on the two phenomenological modified gravity (PMG) parameters, $\mu_{\rm mg}$ and $\Sigma_{\rm mg}$, which are phenomenologically connected to the clustering of matter and weak lensing, respectively; and the second is the effective field theory (EFT) of dark energy and modified gravity, which we use to parameterise the braiding function, $\alpha_{\rm B}$, which defines the mixing between the metric and the dark energy field. We discuss the predictions from spectroscopic and photometric primary probes by Euclid on the cosmological parameters and a given set of additional parameters featuring the PMG and EFT models. We use the Fisher matrix method applied to spectroscopic galaxy clustering (GCsp), weak lensing (WL), photometric galaxy clustering (GCph), and cross-correlation (XC) between GCph and WL. For the modelling of photometric predictions on nonlinear scales, we use the halo model to cover two limits for the screening mechanism: the unscreened (US) case, for which the screening mechanism is not present; and the super-screened (SS) case, which assumes strong screening. We also assume scale cuts to account for our uncertainties in the modelling of nonlinear perturbation evolution. We choose a time-dependent form for $\{\mu_{\rm mg},\Sigma_{\rm mg}\}$, with two fiducial sets of values for the corresponding model parameters at the present time, $\{\bar{\mu}_0,\bar{\Sigma}_0\}$, and two forms for $\alpha_{\rm B}$, with one fiducial set of values for each of the model parameters, $\alpha_{\rm B,0}$ and $\{\alpha_{\rm B,0},m\}$. (Abridged) | ユークリッド計画は、後期宇宙加速の基本的な物理的性質、ひいては標準宇宙論モデルLCDMからの逸脱を理解する可能性を秘めている。 本論文では、線形スケールにおけるスカラー擾乱の発展を修正するためのモデル非依存手法に焦点を当てる。 2つのアプローチを検討する。 1つ目は、現象論的に修正された2つの重力パラメータ$\mu_{\rm mg}$と$\Sigma_{\rm mg}$に基づくもので、これらはそれぞれ物質のクラスタリングと弱重力レンズ効果に現象的に関連する。 2つ目は、ダークエネルギーと修正重力の有効場理論(EFT)に基づくもので、これを用いて、計量場とダークエネルギー場の混合を定義する編組関数$\alpha_{\rm B}$をパラメータ化する。 ユークリッドによる分光学的および測光的主探査からの宇宙論パラメータ、およびPMGモデルとEFTモデルを特徴付ける所定の追加パラメータセットに関する予測について議論する。 分光学的銀河クラスタリング（GCsp）、弱レンズ効果（WL）、測光的銀河クラスタリング（GCph）、およびGCphとWL間の相互相関（XC）にフィッシャー行列法を適用する。 非線形スケールにおける測光予測のモデリングでは、遮蔽機構の2つの極限、すなわち遮蔽機構が存在しない非遮蔽（US）ケースと、強い遮蔽を仮定する超遮蔽（SS）ケースをカバーするためにハローモデルを使用する。 また、非線形摂動進化のモデリングにおける不確実性を考慮するためにスケールカットを仮定する。 $\{\mu_{\rm mg},\Sigma_{\rm mg}\}$については、現時点での対応するモデルパラメータの2つの信頼値セット$\{\bar{\mu}_0,\bar{\Sigma}_0\}$を持つ時間依存形式を選択し、$\alpha_{\rm B}$については、モデルパラメータごとに1つの信頼値セット$\alpha_{\rm B,0}$と$\{\alpha_{\rm B,0},m\}$を持つ2つの形式を選択する。 （要約） |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We have developed an effective thermodynamic model for a black hole's interior composed of scalar quasiparticles. The proposed interior consists of a core and a crust; the properties of both depend on the kinetics of the quasiparticles. In the core, the quasiparticles possess zero classical kinetic energy; the total potential energy $U(N)$ of the core depends only on the number $N$ of quasiparticles inside it. The thermodynamic description of this state of matter requires the introduction of an inverse temperature $\beta$ inversely proportional to $U(N)$ that supplants the standard temperature in every thermodynamic relation inside the core, driving both the energy density and the pressure negative. The different states of the core, correspondingly, can be parametrized by an additional parameter, which is a mean occupation number $\eta$ of the quasiparticles in the core. Concerning the crust, there are quasiparticles in it that remain trapped by the gravitational potential at finite temperature. The no-escape condition for the quasiparticles in the crust is imposed through a truncation of the phase-space integrals, yielding a direct and analytical coupling between thermodynamics and gravity. The resulting framework unifies core and crust within a single quasiparticle description, highlights the role of negative energy and pressure in black hole interiors, and provides testable predictions for any semiclassical theory that aims to resolve the singularity problem. | 我々は、スカラー準粒子からなるブラックホール内部の有効な熱力学モデルを開発した。 提案する内部はコアとクラストから成り、両者の特性は準粒子の運動学に依存する。 コアにおいては、準粒子の古典的運動エネルギーはゼロであり、コアの全ポテンシャルエネルギー$U(N)$は、コア内の準粒子の数$N$のみに依存する。 この物質状態の熱力学的記述には、コア内部のあらゆる熱力学的関係において標準温度に取って代わり、エネルギー密度と圧力の両方を負にする、$U(N)$に反比例する逆温度$\beta$の導入が必要である。 これに応じて、コアの様々な状態は、コア内の準粒子の平均占有数$\eta$という追加のパラメータによってパラメータ化することができる。 地殻に関しては、有限温度において重力ポテンシャルによって閉じ込められたままの準粒子が存在します。 地殻内の準粒子に対する脱出不可条件は、位相空間積分の打ち切りによって課され、熱力学と重力の直接的かつ解析的な結合をもたらします。 結果として得られる枠組みは、核と地殻を単一の準粒子記述の中に統合し、ブラックホール内部における負のエネルギーと圧力の役割を強調し、特異点問題の解決を目指すあらゆる半古典理論に対して検証可能な予測を提供します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Cold dark matter may form dense structures around supermassive black holes (SMBHs), significantly influencing their local environments. These dense regions are ideal sites for the formation of extreme mass-ratio inspirals (EMRIs), in which stellar-mass compact objects gradually spiral into SMBH, emitting gravitational waves (GWs). Space-based gravitational-wave (GW) observatories such as LISA and Taiji will be sensitive to these signals, including early-stage EMRIs (E-EMRIs) that persist in the low-frequency band for extended periods. In this work, we investigate the impact of dark matter-induced dynamical friction on E-EMRIs in the Milky Way Center, model its effect on the trajectory, and calculate the resulting modifications to the GW spectrum. Our analysis suggests that this influence might be sizable and lead to detectable deviations in the spectrum, namely suppression at low frequencies and enhancement at high frequencies, therefore providing a potential probe for dark matter with future GW detectors in space, such as LISA and Taiji. | 冷たい暗黒物質は超大質量ブラックホール（SMBH）の周囲に高密度構造を形成し、その局所環境に大きな影響を与える可能性があります。 これらの高密度領域は、極限質量比インスパイラル（EMRI）の形成に理想的な場所です。 EMRIとは、恒星質量コンパクト天体が徐々にSMBHへと螺旋状に進み、重力波（GW）を放出する現象です。 LISAや太地などの宇宙重力波（GW）観測衛星は、低周波帯域で長期間持続する初期段階のEMRI（E-EMRI）を含むこれらの信号に感度があります。 本研究では、天の川銀河中心部における暗黒物質誘起の動的摩擦がE-EMRIに与える影響を調査し、その軌道への影響をモデル化し、結果として生じる重力波スペクトルの変化を計算します。 私たちの分析によると、この影響は大きく、スペクトルに検出可能な偏差、すなわち低周波での抑制と高周波での増強をもたらす可能性があり、LISAや太極のような将来の宇宙重力波検出器を用いた暗黒物質の探査に利用できる可能性があります。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The Abelian gauge symmetry proposed by Hermann Weyl is extended to a more general form. Afterwards the standard model is generalized to incorporate the newly defined symmetry. This symmetry extension brings new gauge particles that can be potential candidates for the dark matter. It also naturally introduces a second scalar field into the theory. The breaking of the Weyl symmetry turns this scalar field into a dimensional constant, making the Higgs as the only scalar component in the standard model. In addition to the expected benefits, there are three unexpected bonuses: (1) it brings some new understanding of the parity violation; (2) it provides an answer to the sign problem in the Higgs mechanism; (3) it gives some new perspectives on the nature of the neutrino: the extended Weyl symmetry demands that there \textit{must be} right-handed neutrino; furthermore, the smallness of the neutrino mass is protected by the extended Weyl symmetry. | ヘルマン・ワイルによって提唱されたアーベルゲージ対称性は、より一般的な形に拡張されました。 その後、標準模型は新たに定義された対称性を組み込むように一般化されました。 この対称性の拡張は、暗黒物質の潜在的な候補となり得る新しいゲージ粒子をもたらします。 また、当然のことながら、理論に第二のスカラー場が導入されます。 ワイル対称性の破れにより、このスカラー場は次元定数となり、ヒッグス粒子が標準模型における唯一のスカラー成分となります。 期待される利点に加えて、3つの予期せぬボーナスがあります。 (1)パリティの破れに関する新たな理解がもたらされます。 (2)ヒッグス機構における符号問題に対する解答が提供されます。 (3)ニュートリノの性質に関する新たな視点が提供されます。 拡張されたワイル対称性は、右巻きニュートリノが存在することを要求するからです。 さらに、ニュートリノ質量の小ささは、拡張されたワイル対称性によって保護されています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this work, we systematically investigate the capability of space-based gravitational wave detectors in constraining parameters of non-tensor polarization modes. Using Bayesian inference and Fisher Information Matrix methods, we analyze gravitational wave signals from the inspiral phase of supermassive binary black hole mergers. By starting with time-domain signals and applying Fourier transforms, we avoid the use of the stationary phase approximation. We found an asymmetry in the estimation of the vector-mode parameter $\alpha_x$ at inclination angles $\iota = 0$ and $\iota = \pi$, which has not been explicitly pointed out in previous studies. We also observe strong correlations between scalar-mode parameters, $\alpha_b$ and $\alpha_l$, which currently limit their independent estimation. These findings underscore the importance of using complete inspiral-merger-ringdown waveforms to enhance the ability to distinguish the non-tensor polarization modes. Finally, we employ a new LISA-Taiji network configuration, in which the orientation of spacecrafts of Taiji maintains a fixed phase offset relative to these of LISA. Under the adiabatic approximation and the assumption of equal arms, this phase is found to have no significant effect on data analysis. | 本研究では、宇宙設置型重力波検出器が非テンソル偏光モードのパラメータを制約する能力を体系的に調査する。 ベイズ推論とフィッシャー情報行列法を用いて、超大質量連星ブラックホール合体のインスパイラル位相からの重力波信号を解析する。 時間領域信号から始めてフーリエ変換を適用することで、定常位相近似の使用を回避する。 傾斜角$\iota = 0$と$\iota = \pi$におけるベクトルモードパラメータ$\alpha_x$の推定値に非対称性があることを発見した。 これは先行研究では明示的に指摘されていなかった。 また、スカラーモードパラメータ$\alpha_b$と$\alpha_l$の間には強い相関関係があり、これが現在のところそれらの独立推定を制限していることも観測した。 これらの知見は、非テンソル偏光モードの識別能力を高めるために、完全なインスパイラル・マージャー・リングダウン波形を用いることの重要性を強調する。 最後に、我々は新しいLISA-Taijiネットワーク構成を採用した。 この構成では、Taijiの衛星の向きはLISAの衛星の向きに対して一定の位相オフセットを維持する。 断熱近似と等腕仮定の下では、この位相はデータ解析に大きな影響を与えないことが判明した。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate whether the Pre-Big Bang (PBB) scenario from string cosmology can explain the stochastic gravitational wave background signal reported in the NANOGrav 15-year dataset. Using Bayesian analysis techniques, we constrain the key parameters of the PBB model by comparing its theoretical predictions with the observed data. Our analysis yields $\beta = -0.12^{+0.06}_{-0.21}$ ($90\%$ credible interval) for the dilaton-dynamics parameter, which lies outside the theoretically allowed range $0 \leq \beta < 3$ with more than $5\sigma$ confidence. Additionally, model comparison strongly favors a simple power-law spectrum over the PBB scenario, with a Bayes factor of approximately $468$. These results demonstrate that the PBB scenario, in its current formulation, cannot adequately explain the NANOGrav observations, highlighting the need for either significant modifications to the model or alternative explanations for the observed signal. | 弦理論に基づくプレビッグバン（PBB）シナリオが、NANOGrav 15年データセットで報告されている確率的重力波背景信号を説明できるかどうかを検証する。 ベイズ解析手法を用いて、PBBモデルの理論予測と観測データを比較することにより、主要なパラメータを制約する。 解析の結果、ディラトンダイナミクスパラメータについて$\beta = -0.12^{+0.06}_{-0.21}$（90%の信頼区間）が得られ、これは理論的に許容される範囲$0 \leq \beta < 3$を$5\sigma$以上の信頼度で外れている。 さらに、モデル比較の結果、PBBシナリオよりも単純なべき乗則スペクトルが強く支持され、ベイズ係数は約$468$である。 これらの結果は、現在のPBBシナリオではNANOGravの観測結果を適切に説明できないことを示しており、モデルに大幅な修正を加えるか、観測された信号に対する代替的な説明が必要であることを浮き彫りにしています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We study magnetotransport in a holographic model where ModMax nonlinear electrodynamics is coupled to Einstein AdS gravity. To incorporate momentum relaxation, we introduce spatially linear axion fields that break translational symmetry, resulting in an anisotropic medium. Using linear response theory, we compute the DC conductivity matrix in the presence of an external magnetic field, expressing the conductivities in terms of horizon data. Our results demonstrate how the nonlinear ModMax parameter modifies charge transport, particularly influencing the Hall angle and Nernst signal. The nonlinear corrections introduce distinct deviations in both longitudinal and Hall conductivities while preserving the characteristic temperature scaling of strange metals, offering new insights into strongly coupled systems with nonlinear electromagnetic interactions. Notably, the Nernst signal reproduces that of high$-T_c$ cuprate superconductors showing a superconducting dome and a normal phase, with the ModMax deformation parameter tuning critical and onset temperatures. In the strongly nonlinear regime, we find evidence of an exotic state dominated by quasiparticle excitations in the dual material. | ModMax非線形電気力学とアインシュタインAdS重力を結合したホログラフィックモデルにおける磁気輸送を研究する。 運動量緩和を組み込むために、並進対称性を破る空間的に線形なアクシオン場を導入し、異方性媒質を形成する。 線形応答理論を用いて、外部磁場の存在下でのDC伝導率行列を計算し、伝導率を地平線データで表現する。 結果は、非線形ModMaxパラメータが電荷輸送をどのように変化させ、特にホール角とネルンスト信号にどのように影響するかを示す。 非線形補正は、ストレンジメタルに特徴的な温度スケーリングを維持しながら、縦伝導率とホール伝導率の両方に明確な偏差を導入し、非線形電磁相互作用を持つ強結合系に関する新たな知見を提供する。 特に、ネルンスト信号は、ModMax変形パラメータによって臨界温度と開始温度を調整することで、超伝導ドームと常伝導相を示す高温超伝導体のネルンスト信号を再現する。 強い非線形領域では、双対物質において準粒子励起が支配的な異常状態の証拠が見出された。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We consider wave packets of a massless scalar field that have well-localized Rindler energy, and examine how their energy appears to a Minkowski observer to see how the classical gravitational blue-shift formula is modified quantum mechanically. We derive, by using the saddle point approximation, an analytic expression for the Minkowski momentum distribution of such Rindler wave packets. We find a universal lower bound on the uncertainty of Minkowski momentum; the momentum distribution can never become arbitrarily sharp. | 我々は、リンドラーエネルギーが十分に局在する質量ゼロのスカラー場の波束を考察し、そのエネルギーがミンコフスキー観測者にどのように見えるかを調べることで、古典的な重力の青方偏移公式が量子力学的にどのように修正されるかを調べる。 鞍点近似を用いて、このようなリンドラー波束のミンコフスキー運動量分布の解析的表現を導出する。 ミンコフスキー運動量の不確定性に関する普遍的な下界を見出す。 すなわち、運動量分布が任意の程度に急峻になることはない。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| We study the interaction between dark matter (DM) and highly magnetized neutron stars (NSs), focusing on how DM particle mass, mass fraction, and magnetic field (MF) strength affect NS structure and stability. We consider self-interacting, nonannihilating, asymmetric fermionic DM that couples to NSs only through gravitational interaction. Using the Quantum Monte Carlo Relativistic Mean Field (QMC-RMF4) model with density-dependent magnetic fields, we investigate the magnetized equation of state and examine the accumulation of DM under various conditions. Our results show that as the DM fraction increases, the maximum gravitational mass of the NS decreases, especially for heavier DM particles, while lighter DM particles can induce a transition from a dark core to a halo structure, increasing the maximum mass. Strong MFs soften the equation of state and reduce the dark mass a NS core can retain before transitioning to a halo. By comparing our results with observations from Neutro Star Interior Composition Explorer and GW170817, we identify the possible range of DM parameters for these objects. We find that the magnetic field slightly changes these limits, mainly affecting the maximum NS mass and tidal deformability. These findings provide key insights into how DM and MF jointly shape the mass-radius relation and the stability of DM-admixed magnetized NSs. | 我々は暗黒物質（DM）と高磁化中性子星（NS）との相互作用を研究し、DM粒子の質量、質量分率、磁場強度がNSの構造と安定性に及ぼす影響に焦点を当てる。 重力相互作用のみを介してNSと結合する、自己相互作用性、非消滅性、非対称フェルミオンDMを考察する。 密度依存磁場を用いた量子モンテカルロ相対論的平均場（QMC-RMF4）モデルを用いて、磁化状態方程式を調べ、様々な条件下でのDMの蓄積を検証する。 その結果、DM分率が増加すると、特に重いDM粒子の場合、NSの最大重力質量が減少する一方、軽いDM粒子はダークコアからハロー構造への転移を引き起こし、最大質量が増加することが明らかになった。 強い磁化反転は状態方程式を緩和し、NSコアがハローに遷移する前に保持できる暗黒質量を減少させます。 私たちの結果をNeutro Star Interior Composition ExplorerおよびGW170817の観測結果と比較することで、これらの天体のDMパラメータの可能な範囲を特定しました。 磁場はこれらの限界をわずかに変化させ、主にNSの最大質量と潮汐変形能に影響を与えることがわかりました。 これらの発見は、DMとMFがどのようにして質量半径の関係と、DMが混在する磁化NSの安定性を共同で形作るかについて重要な洞察を提供します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Pulsar timing arrays (PTAs) are anticipated to detect continuous gravitational waves (GWs) from individual supermassive black hole binaries (SMBHBs) in the near future. To identify the host galaxy of a GW source, PTAs require significantly improved angular resolution beyond the typical range of 100-1000 square degrees achieved by recent continuous GW searches. In this study, we investigate how precise pulsar distance measurements can enhance the localization of a single GW source. Accurate distance information, comparable to or better than the GW wavelength (typically 1~pc) can refine GW source localization. In the near future, with the advent of Square Kilometre Array (SKA), such high-precision distance measurements will be feasible for a few nearby pulsars. We focus on the relatively nearby pulsars J0437-4715 (156 pc) and J0030+0451 (331 pc), incorporating their actual distance uncertainties based on current VLBI measurements and the anticipated precision of the SKA-era. By simulating 87 pulsars with the GW signal and Gaussian white noise in the timing residuals, we assess the impact of the pulsar distance information on GW source localization. Our results show that without precise distance information, localization remains insufficient to identify host galaxies under 10 ns noise. However, incorporating SKA-era distance precision for nearby pulsars J0437-4715 and J0030+0451 can reduce localization uncertainties to the required level of $10^{-3}$ $\rm deg^{2}$. Localization accuracy strongly depends on the geometric configuration of pulsars with well-measured distances and improves notably near and between such pulsars. The improvement of the localization will greatly aid in identifying the host galaxy of a GW source and constructing an SMBHB catalog. It will further enable follow-up electromagnetic observations to investigate the SMBHB in greater detail. | パルサータイミングアレイ（PTA）は、近い将来、個々の超大質量ブラックホール連星（SMBHB）からの連続的な重力波（GW）を検出することが期待されています。 重力波源のホスト銀河を特定するには、PTAは、近年の連続重力波探査で達成されている典型的な100～1000平方度の範囲を大幅に超える角度分解能を必要とします。 本研究では、精密なパルサー距離測定が単一の重力波源の位置特定をどのように向上させるかを調査します。 重力波の波長（典型的には1～pc）と同等かそれ以上の正確な距離情報があれば、重力波源の位置特定をより正確に行うことができます。 近い将来、平方キロメートルアレイ（SKA）の登場により、このような高精度な距離測定は、近隣の少数のパルサーに対して実現可能になるでしょう。 我々は比較的近傍のパルサーJ0437-4715 (156 pc) とJ0030+0451 (331 pc) に焦点を当て、現在のVLBI観測に基づく実際の距離不確実性とSKA時代の予測精度を組み入れた。 重力波信号とガウス白色ノイズをタイミング残差に含む87個のパルサーをシミュレーションすることにより、パルサー距離情報が重力波源の位置特定に与える影響を評価する。 結果は、正確な距離情報がなければ、10 nsのノイズ下では母銀河を特定するには位置特定が不十分であることを示している。 しかし、近傍パルサーJ0437-4715とJ0030+0451にSKA時代の距離精度を組み込むことで、位置特定不確実性を必要なレベルである$10^{-3}$ $\rm deg^{2}$まで低減できる。 位置特定精度は、距離が正確に測定されているパルサーの幾何学的配置に大きく依存し、そのようなパルサーの近くやパルサー間では特に向上します。 位置特定精度の向上は、重力波源の母銀河の特定とSMBHBカタログの作成に大きく貢献します。 さらに、SMBHBをより詳細に調査するための追加的な電磁気観測が可能になります。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Can classical systems be described analytically at all orders in their interaction strength? For periodic and approximately periodic systems, the answer is yes, as we show in this work. Our analytical approach, which we call the \textit{Quantum Spectral Method}, is based on a novel application of Bohr's correspondence principle, obtaining non-perturbative classical dynamics as the classical limit of \textit{quantum matrix elements}. A major application of our method is the calculation of self-force as the classical limit of atomic radiative transitions. We demonstrate this by calculating an adiabatic electromagnetic inspiral, along with its associated radiation, at all orders in the multipole expansion. Finally, we propose a future application of the Quantum Spectral Method to compute scalar and gravitational self-force in Schwarzschild, analytically. | 古典系は、相互作用強度のあらゆる次数において解析的に記述できるだろうか？周期系および近似周期系においては、本研究で示すように、その答えは「イエス」である。 我々の解析的アプローチ（\textit{量子スペクトル法}と呼ぶ）は、ボーアの対応原理の新たな応用に基づいており、\textit{量子行列要素}の古典極限として非摂動的な古典力学を得る。 我々の手法の主な応用は、原子放射遷移の古典極限としての自己力の計算である。 我々は、多重極展開のあらゆる次数において、断熱電磁インスパイラルとそれに伴う放射を計算することで、これを実証する。 最後に、量子スペクトル法の将来的な応用として、シュワルツシルトにおけるスカラーおよび重力自己力を解析的に計算する方法を提案する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We provide a field-theoretic method to calculate entanglement entropy of CFT in all dimensions, for arbitrary shape of entangling surfaces. Ryu-Takayanagi formula is manifested in this formalism. | 我々は、任意の形状のエンタングル面に対して、全次元におけるCFTのエンタングルメントエントロピーを計算するための場の理論的手法を提供する。 この形式論には、Ryu-Takayanagiの公式が明示されている。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The equations of motion of massive test particles near Kerr black holes are separable in Boyer-Lindquist coordinates, as established by Carter. This separability, however, is lost when the particles are endowed with classical spin. We show that separability of the equations of motion can be recovered to linear order in spin by a shift of the worldline derived with the use of the hidden symmetry of Kerr space-time. Consequently, the closed-form solution of the motion is expressed in a way closely analogous to the solution for spinless particles. This finding enriches the understanding of separability and integrability properties of the dynamics of test particles and fields in Kerr space-time and is particularly valuable for modeling inspirals of rotating compact objects into massive black holes. | カーブラックホール近傍の質量を持つテスト粒子の運動方程式は、カーターによって確立されたように、ボイヤー・リンクイスト座標系において分離可能である。 しかしながら、この分離可能性は、粒子が古典スピンを付与されると失われる。 我々は、カー時空の隠れた対称性を用いて導出される世界線の移動によって、運動方程式の分離可能性がスピンの線形秩序まで回復できることを示す。 その結果、運動の閉形式解は、スピンレス粒子の解と極めて類似した方法で表現される。 この発見は、カー時空におけるテスト粒子と場のダイナミクスの分離可能性と積分可能性に関する理解を深めるものであり、特に回転するコンパクト天体の質量を持つブラックホールへのインスパイラルをモデル化するのに有用である。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The latest DESI DR2 results, when combined with other independent cosmological data on the Cosmic Microwave Background and supernovas, suggest a preference for dynamical dark energy. We propose a novel cosmological scenario, which features two distinct scalar fields. One governs the magnitude of the present-day dark energy density and is related to the size of extra-dimensions. Accounting for the observed smallness of this energy density requires the scalar to reside near the boundary of field space. The second field, responsible for the time evolution of dark energy and associated with the string coupling, must instead lie in the bulk to remain consistent with the non-observation of light string states. We show that a natural candidate for such dark energy dynamics is a quintessence modular-invariant potential, in which the second scalar field rolls down a negatively curved slope, starting from a self-dual critical point. We find that this scenario is in good agreement with the latest findings by DESI. | 最新のDESI DR2の結果は、宇宙マイクロ波背景放射および超新星に関する他の独立した宇宙論データと組み合わせると、動的ダークエネルギーが優先されることを示唆している。 我々は、2つの異なるスカラー場を特徴とする新しい宇宙論シナリオを提案する。 1つは現在のダークエネルギー密度の大きさを支配し、余剰次元のサイズと関連している。 観測されたこのエネルギー密度の小ささを説明するには、スカラー場が場空間の境界付近に存在する必要がある。 2つ目の場はダークエネルギーの時間発展を担い、弦結合と関連しているが、軽い弦の状態が観測されないことと整合するためには、バルク内に存在する必要がある。 我々は、このようなダークエネルギーのダイナミクスの自然な候補として、2つ目のスカラー場が自己双対臨界点から負の曲線の斜面を下る、クインテッセンス・モジュラー不変ポテンシャルを示す。 このシナリオはDESIの最新の調査結果とよく一致していることがわかりました。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this work, we develop a q-deformed scalar-tensor theory of gravitation by combining Verlinde's entropic gravity paradigm with statistical deformation effects. The resulting model modifies the Brans-Dicke framework through a deformation function, treated as a constant rescaling factor for the effective gravitational coupling. We derive the corresponding q-deformed field equations and analyze their theoretical consistency including the recovery of standard gravitational models in specific limits. While the present formulation preserves key symmetries and provides a generalized description of gravitational dynamics, it does not yield a significant deviation from Brans-Dicke theory. The study concludes with prospects for future research, including the exploration of cosmological solutions arising from the q-deformed field equations. | 本研究では、Verlindeのエントロピー重力パラダイムと統計的変形効果を組み合わせることで、q変形されたスカラーテンソル重力理論を構築する。 得られたモデルは、有効重力結合に対する定数リスケーリング因子として扱われる変形関数を通して、Brans-Dickeの枠組みを修正する。 対応するq変形された場の方程式を導出し、特定の極限における標準重力モデルの回復を含め、それらの理論的整合性を解析する。 現在の定式化は主要な対称性を維持し、重力ダイナミクスの一般化された記述を提供するが、Brans-Dicke理論からの大きな逸脱は生じない。 本研究は、q変形された場の方程式から生じる宇宙論的解の探究を含む、将来の研究への展望を結論付ける。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We study (generalized) cones over metric spaces, both in Riemannian and Lorentzian signature. In particular, we establish synthetic lower Ricci curvature bounds \`a la Lott-Villani-Sturm and Ohta in the metric measure case, and \`a la Cavalletti-Mondino in Lorentzian signature. Here, a generalized cone is a warped product of a one-dimensional base space, which will be positive or negative definite, over a fiber that is a metric space. We prove that Riemannian or Lorentzian generalized cones over $\mathsf{CD}$-spaces satisfy the (timelike) measure contraction property $\mathsf{(T)MCP}$ - a weaker version of a (timelike) curvature-dimension condition $\mathsf{(T)CD}$. Conversely, if the generalized cone is a $\mathsf{(T)CD}$-space, then the fiber is a $\mathsf{CD}$-space with the appropriate bounds on Ricci curvature and dimension. In proving these results we develop a novel and powerful two-dimensional localization technique, which we expect to be interesting in its own right and useful in other circumstances. We conclude by giving several applications including synthetic singularity and splitting theorems for generalized cones. The final application is that we propose a new definition for lower curvature bounds for metric and metric measure spaces via lower curvature bounds for generalized cones over the given space. | 我々は、リーマン符号とローレンツ符号の両方において、計量空間上の（一般化）円錐を研究する。 特に、計量測度の場合においてはロット-ヴィラニ-シュトゥルムとオオタに倣った合成下リッチ曲率界を、ローレンツ符号の場合においてはカヴァレッティ-モンディーノに倣った合成下リッチ曲率界を確立する。 ここで、一般化円錐とは、正定値または負定値の1次元基底空間と、計量空間であるファイバーとの歪んだ積である。 我々は、$\mathsf{CD}$空間上のリーマンまたはローレンツ一般化円錐が、（時間的）測度収縮特性$\mathsf{(T)MCP}$を満たすことを証明する。 これは、（時間的）曲率次元条件$\mathsf{(T)CD}$の弱いバージョンである。 逆に、一般化円錐が $\mathsf{(T)CD}$ 空間であるならば、ファイバーはリッチ曲率と次元に適切な上界を持つ $\mathsf{CD}$ 空間である。 これらの結果を証明するにあたり、我々は新しく強力な 2 次元局所化手法を開発する。 この手法はそれ自体興味深く、他の状況でも有用であると期待される。 結論として、一般化円錐の合成特異点定理や分割定理など、いくつかの応用例を示す。 最後の応用として、与えられた空間上の一般化円錐の曲率下界を介して、計量空間と計量測度空間の曲率下界の新しい定義を提案する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We propose the experimental simulation of cosmological perturbations governed by a Planck-scale induced Lorentz violating dispersion, aimed at distinguishing between early-universe models with similar power spectra. Employing a novel variant of the scaling approach for the evolution of a Bose-Einstein condensate with both contact and dipolar interactions, we show that scale invariance, and in turn, the duality of the power spectrum is broken at large momenta for an inflating gas, and at small momenta for a contracting gas. We thereby furnish a Planck-scale sensitive approach to analogue quantum cosmology that can readily be implemented in the quantum gas laboratory. | プランクスケール誘起ローレンツ非保存分散に支配される宇宙擾乱の実験的シミュレーションを提案し、類似したパワースペクトルを持つ初期宇宙モデルを区別することを目指します。 接触相互作用と双極子相互作用の両方を持つボーズ・アインシュタイン凝縮体の発展に対するスケーリング・アプローチの新しい変種を用いることで、スケール不変性、ひいてはパワースペクトルの双対性が、膨張気体の場合は大きな運動量で、収縮気体の場合は小さな運動量で破れることを示します。 これにより、量子気体実験室で容易に実装可能な、アナログ量子宇宙論に対するプランクスケールに敏感なアプローチを提供します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We propose a new definition of the ADM mass for asymptotically Euclidean manifolds inspired by the definition of mass for weakly regular asymptotically hyperbolic manifolds by Gicquaud and Sakovich. This version of the mass allows one to work with metrics of local Sobolev regularity $ W^{1,2}_\text{loc} \cap L^\infty $ and we show, under suitable asymptotic assumptions, that the mass is finite, invariant under a change of coordinates at infinity and that it agrees with the classical ADM mass in the smooth setting. We also provide an expression in terms of the Ricci tensor that agrees with the Ricci version of the ADM mass studied by Herzlich. | 我々は、Gicquaud と Sakovich による弱正則漸近双曲型多様体の質量の定義に着想を得た、漸近ユークリッド多様体の ADM 質量の新しい定義を提案する。 この質量の定義により、局所ソボレフ正則性の計量 $ W^{1,2}_\text{loc} \cap L^\infty $ を扱うことが可能になり、適切な漸近的仮定の下で、質量は有限であり、無限遠での座標変換に対して不変であり、滑らかな設定における古典的な ADM 質量と一致することを示す。 また、Herzlich によって研究された ADM 質量の Ricci 版と一致する Ricci テンソルを用いた表現も提供する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this article, we present the thermodynamic and shadow properties of rotating black holes with global monopole charge. The angular diameter of Sgr A$^{*}$ black hole is 48.7 $\pm$ 7 $\mu as$, which is 8 $kps$ far away having a mass of $M = 4.0_{-0.6}^{+1.1} \times 10^6 M\odot$ as observed by Event Horizon Telescope and for the M87 black hole, the observed angular diameter is $\theta_d = 42 \pm 3 \mu$as, which is almost $16$ $Mpc$ far away with a mass of $M = (6.5 \pm 0.7) \times 10^9 M_\odot$. The global monopole charge parameter $\alpha$ strongly affects the shape and size of the black hole shadow. We derived all the necessary equations to obtain the angular diameter of the rotating black hole shadow with the effect of the global monopole charge parameter $\alpha$. For $\alpha$ $\in$ (0, 0.08) with $a$ $\in$ $(0.7 M, 0.99 M)$, the angular diameter of M87 black hole shadow varies from $39$ $\mu as$ to $51$ $\mu as$. The angular diameter of Sgr A$^{*}$ black hole with global monopole charge parameter $\alpha$ $\in$ (0, 0.04) and $a$ $\in$ $(0.7 M, 0.99 M)$, varies from $50$ $\mu as$ to $55$ $\mu as$. For bound values of $\alpha$ and $a$, our results are consistent with the EHT observations. | 本稿では、グローバルモノポール電荷を持つ回転ブラックホールの熱力学的特性と影の特性について述べる。 Sgr A$^{*}$ ブラックホールの角直径は 48.7 $\pm$ 7 $\mu as$ で、8 $kps$ の距離にあり、質量はイベント・ホライズン・テレスコープによって観測されたところ、$M = 4.0_{-0.6}^{+1.1} \times 10^6 M_\odot$ である。 M87 ブラックホールの観測角直径は $\theta_d = 42 \pm 3 \mu$as$ で、約 $16$ $Mpc$ の距離にあり、質量は $M = (6.5 \pm 0.7) \times 10^9 M_\odot$ である。 グローバルモノポール電荷パラメータ $\alpha$ は、ブラックホールの影の形状と大きさに強く影響する。 我々は、回転するブラックホールシャドウの角直径を、グローバルモノポール電荷パラメータ$\alpha$の効果を考慮して求めるために必要なすべての方程式を導出した。 $\alpha$が(0, 0.08)で$a$が(0.7 M, 0.99 M)$のとき、M87ブラックホールシャドウの角直径は$39$ $\mu as$から$51$ $\mu as$まで変化する。 グローバルモノポール電荷パラメータ$\alpha$が(0, 0.04)で$a$が(0.7 M, 0.99 M)のとき、Sgr A$^{*}$ブラックホールの角直径は$50$ $\mu as$から$55$ $\mu as$まで変化する。 $\alpha$と$a$の上限値については、我々の結果はEHT観測結果と整合している。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The influence of a dark energy fluid on the equation of state of neutron stars is investigated. A detailed analysis is conducted for such models, including the computation of the moment of inertia, the quadrupole moment, and the tidal Love number. The results demonstrate that these quantities are interconnected through the well-known equation of state independent I-Love-Q relations. This work extends the applicability of these universal relations to a broader class of neutron star models. | ダークエネルギー流体が中性子星の状態方程式に与える影響を調査する。 これらのモデルについて、慣性モーメント、四重極モーメント、潮汐ラブ数の計算を含む詳細な解析を行う。 その結果、これらの量は、よく知られた状態方程式に依存しないI-Love-Q関係式によって相互に関連していることが示された。 本研究は、これらの普遍的な関係式の適用範囲をより広範な中性子星モデルに拡張するものである。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate the asymptotic symmetry structure of two--dimensional dilaton gravity in its $\mathcal{N}=1$ supersymmetric extension based on the $\mathfrak{osp}(1|2)$ Lie superalgebra. Within the BF theoretical framework, we analyze affine and superconformal boundary conditions for each case and systematically derive the associated asymptotic symmetry algebras. While the classical theory recovers the Virasoro algebra or its affine enhancement, the supersymmetric extension yields a classical $\mathcal{N}=1$ superconformal algebra, subject to dynamical symmetry breaking mechanisms induced by the dilaton supermultiplet. We find that the boundary behavior of the dilaton not only leads to a reduction of the full affine $\mathfrak{osp}(1|2)_k$ symmetry down to $\tt{O} \tt{S} p(1|2)$, but also introduces an abelian extension through commuting modes. These results reveal a novel interplay between symmetry breaking and symmetry extension in low-dimensional supergravity. Our construction generalizes previous analyses of $sl(2,\mathbb{R})$ dilaton gravity to the supersymmetric domain and offers a consistent foundation for investigating boundary dynamics beyond the Schwarzian regime. | 我々は、$\mathfrak{osp}(1|2)$ リー超代数に基づく $\mathcal{N}=1$ 超対称拡張における2次元ディラトン重力の漸近対称性構造を調べる。 BF 理論の枠組みにおいて、それぞれの場合のアフィン境界条件と超共形境界条件を解析し、関連する漸近対称代数を系統的に導く。 古典理論はヴィラソロ代数またはそのアフィン拡張を回復するが、超対称拡張は、ディラトン超多重項によって誘起される動的対称性の破れのメカニズムに従う古典的な $\mathcal{N}=1$ 超共形代数を与える。 ディラトンの境界挙動は、完全なアフィン$\mathfrak{osp}(1|2)_k$対称性を$\tt{O} \tt{S} p(1|2)$へと縮減するだけでなく、可換モードを通じてアーベル拡大も導入することを発見した。 これらの結果は、低次元超重力における対称性の破れと対称性の拡大の間に新たな相互作用があることを明らかにしている。 我々の構成は、これまでの$sl(2,\mathbb{R})$ディラトン重力の解析を超対称領域へと一般化し、シュワルツ領域を超えた境界ダイナミクスを研究するための一貫した基盤を提供する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We analyse properties of general stationary and axisymmetric spacetimes, with a particular focus on circularity -- an accidental symmetry enjoyed by the Kerr metric, and therefore widely assumed when searching for rotating black hole solutions in alternative theories of gravity as well as when constructing models of Kerr mimickers. Within a gauge specified by seven (or six) free functions, the local existence of which we prove, we solve the differential circularity conditions and translate them into algebraic relations among the metric components. This result opens the way to investigating the consequences of circularity breaking in a controlled manner. In particular, we construct two simple analytical examples of non-circular deformations of the Kerr spacetime. The first one is "minimal", since the horizon and the ergosphere are identical to their Kerr counterparts, except for the fact that the horizon is not Killing and its surface gravity is therefore not constant. The second is "not so minimal", as the horizon's profile can be chosen arbitrarily and the difference between the horizon and the so-called rotosurface can be appreciated. Our findings thus pave the way for further research into the phenomenology of non-circular stationary and axisymmetric spacetimes. | 我々は、一般的な定常時空および軸対称時空の性質を解析する。 特に、カー計量が持つ偶然の対称性である円形性に焦点を当てる。 円形性は、代替重力理論における回転ブラックホール解の探索や、カー模型のモデル構築において広く仮定されている。 7個（または6個）の自由関数で指定されるゲージ（その局所的存在を証明）内で、微分円形性条件を解き、計量成分間の代数的関係に変換する。 この結果は、制御された方法で円形性が破れた場合の結果を調査する道を開く。 特に、カー時空の非円形変形の2つの簡単な解析例を構築する。 1つ目は「極小」である。 地平線とエルゴ球は、地平線がキリングではなく、したがってその表面重力が一定ではないという点を除けば、カー時空の場合と同一である。 2つ目は「それほど極小ではない」ということです。 地平線のプロファイルは任意に選択でき、地平線といわゆる回転面との差を認識できるからです。 このように、私たちの発見は、非円形の定常時空および軸対称時空の現象論へのさらなる研究への道を開くものです。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The quantum nature of gravity remains an open question in fundamental physics, lacking experimental verification. Gravitational waves (GWs) provide a potential avenue for detecting gravitons, the hypothetical quantum carriers of gravity. However, by analogy with quantum optics, distinguishing gravitons from classical GWs requires the preservation of quantum coherence, which may be lost due to interactions with the cosmic environment causing decoherence. We investigate whether GWs retain their quantum state by deriving the reduced density matrix and evaluating decoherence, using an environmental model where a scalar field is conformally coupled to gravity. Our results show that quantum decoherence of GWs is stronger at lower frequencies and higher reheating temperatures. We identify a model-independent amplitude threshold below which decoherence is negligible, providing a fundamental limit for directly probing the quantum nature of gravity. In the standard cosmological scenario, the low energy density of the universe at the end of inflation leads to complete decoherence at the classical amplitude level of inflationary GWs. However, for higher energy densities, decoherence is negligible within a frequency window in the range $100\ {\rm Hz} \text{-} 10^8\ {\rm Hz}$, which depends on the reheating temperature. In a kinetic-dominated scenario, the dependence on reheating temperature weakens, allowing GWs to maintain quantum coherence above $10^7\ {\rm Hz}$. | 重力の量子的性質は基礎物理学において未解決の問題であり、実験的検証が不足している。 重力波（GW）は、重力の仮想的な量子キャリアである重力子を検出する潜在的な手段を提供する。 しかし、量子光学と同様に、重力子と古典的な重力波を区別するには量子コヒーレンスの保存が必要であるが、これは宇宙環境との相互作用によってデコヒーレンスが生じ、失われる可能性がある。 我々は、スカラー場が重力と共形結合した環境モデルを用いて、縮約密度行列を導出し、デコヒーレンスを評価することで、重力波が量子状態を維持するかどうかを調査する。 我々の結果は、重力波の量子デコヒーレンスは、低周波数および高再加熱温度で強くなることを示す。 我々は、デコヒーレンスが無視できる、モデルに依存しない振幅閾値を特定し、重力の量子的性質を直接調べるための基本的な限界を提供する。 標準的な宇宙論的シナリオでは、インフレーション終焉時の宇宙のエネルギー密度が低いため、インフレーション重力波の古典的な振幅レベルでは完全なデコヒーレンスが生じる。 しかし、より高いエネルギー密度では、$100\ {\rm Hz} \text{-} 10^8\ {\rm Hz}$ の範囲の周波数窓内ではデコヒーレンスは無視できるほど小さく、この範囲は再加熱温度に依存する。 運動エネルギーが支配的なシナリオでは、再加熱温度への依存性は弱まり、重力波は$10^7\ {\rm Hz}$ を超える周波数でも量子コヒーレンスを維持できる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this study, we investigate a locally rotationally symmetric (LRS) Bianchi type-I cosmological model in non-linear form of $f(Q)$ gravity with observational constraints. We solved the modified Einstein's field equations with a viscous fluid source and got a hyperbolic solution. First, we apply MCMC analysis to the cosmic chronometer (CC) and Pantheon datasets to place observational constraints on model parameters. Using approximated model parameters, we study the cosmological parameters, such as the Hubble parameter $H$, the deceleration parameter $q$, and the equation of state (EoS) parameter $\omega_{v}$ with the skewness parameter $\delta_{v}$ for the viscous fluid. In addition, we examined Om diagnostics and statefinder analysis to categorize dark energy models. We estimated the age of the current universe as $t_{0}\approx13.8$ Gyrs. We obtained a quintessential and ever-accelerating model with bulk viscosity fluid. | 本研究では、観測的制約条件のもとで、非線形重力場$f(Q)$の局所回転対称性（LRS）ビアンキI型宇宙論モデルを解析する。 粘性流体源を用いて修正アインシュタイン場の方程式を解き、双曲型解を得た。 まず、宇宙クロノメータ（CC）データセットとパンテオンデータセットにMCMC解析を適用し、モデルパラメータに観測的制約条件を課す。 近似モデルパラメータを用いて、ハッブルパラメータ$H$、減速パラメータ$q$、粘性流体の状態方程式（EoS）パラメータ$\omega_{v}$と歪度パラメータ$\delta_{v}$などの宇宙論パラメータを解析する。 さらに、Om診断と状態ファインダー解析を用いてダークエネルギーモデルを分類した。 現在の宇宙の年齢は、$t_{0}\approx13.8$ Gyrsと推定されました。 バルク粘性流体を用いた典型的な加速モデルが得られました。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In these notes, a non-linear distributional algebra is developed, tailored to the geometry of Gaussian Quantum Foam. The construction is based on sequences of smooth Gaussian functions restricted to spacelike hypersurfaces in a sequence of homotopic and globally hyperbolic spacetimes, converging in the sense of distributions to Quantum Foam. A restricted subspace of Schwartz functions is defined, consisting of finite products of scaled Gaussians supported on the hypersurfaces. An associated distribution space is introduced as the space of distributional limits of such sequences. The resulting algebra is closed under addition, multiplication, and arbitrary-order differentiation, with all non-linear operations defined at the level of smooth representatives prior to taking the limit. However, the original algebra is not closed under products involving second-order distributional derivatives-such terms diverge in the limit and must be renormalised. This issue is resolved by extending the algebra through a scaling procedure naturally provided by the Quantum Foam lapse function. The lapse scaling acts as a built-in renormalisation mechanism, ensuring that curvature expressions involving second-order derivatives remain well-defined in the distributional sense. This extended algebra is then applied to the non-linear scalar wave equation governing the shift vector field. A fundamental solution is constructed in the distributional sense, showing that the limiting curvature response of the Quantum Foam dynamics is encoded by a multiple of the second-order distributional derivative. This identifies the second-order distributional derivative as the singular source responsible for initiating the displacement of the vacuum and driving the emergence of classical spacetime. | 本稿では、ガウス量子泡の幾何学に適合した非線形分布代数が構築される。 その構成は、ホモトピックかつ大域的に双曲的な時空列における空間的超曲面に制限された滑らかなガウス関数の列に基づいており、これらの関数は分布の意味で量子泡に収束する。 シュワルツ関数の制限部分空間が定義され、これは超曲面上に支えられたスケール付きガウス関数の有限積からなる。 関連する分布空間は、そのような列の分布極限の空間として導入される。 結果として得られる代数は加算、乗算、および任意階微分に対して閉じており、すべての非線形演算は極限を取る前に滑らかな代表のレベルで定義される。 しかし、元の代数は2階分布微分を含む積に対して閉じていない。 そのような項は極限で発散するため、正規化する必要がある。 この問題は、量子泡ラプス関数によって自然に提供されるスケーリング手順を通じて代数を拡張することによって解決されます。 ラプススケーリングは組み込みの再正規化メカニズムとして機能し、2階微分を含む曲率表現が分布の意味で明確に定義されたままであることを保証します。 この拡張された代数は、次に、シフトベクトル場を支配する非線形スカラー波動方程式に適用されます。 分布の意味での基本解が構築され、量子泡ダイナミクスの極限曲率応答が2階分布微分の倍数によって符号化されていることを示します。 これにより、2階分布微分が、真空の変位を開始し、古典時空の出現を駆動する唯一の原因であることが特定されます。 |
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| Due to rotation, the mass correction of neutron stars arises and causes the rotational mass to be larger than the static mass. In this work, we extend the formulation of the rotational mass of anisotropic neutron stars within Rastall gravity. We apply numerical simulation on the formulation we obtained. We refer to mass of J0740+6620, GW170817, and GW190814 as the mass constraints of the neutron stars. For the free parameters, we use three values of Rastall's parameter, i.e. $\lambda=0.00019$, $\lambda=0.00038$, $\lambda=0.00071$; and three values of anisotropic strength, i.e. $\zeta=-1.15$, $\zeta=-1.50$, and $\zeta=-2.00$. We have found that both $\lambda$ and $\zeta$ impact on the increment of the NS's rotational mass within the compact regimes, and also impact on the decrease of the NS's rotational mass within the loose regimes. All mass constraints are satisfied by the NS with $\zeta=-2.00$. In term of the moment of inertia $I$ of the neutron stars, all numerical results match with the constraint range which is based on radio observations of heavy pulsars; while in term of the angular velocity of the stars relative to the distant observers $\Omega$, the mass correction $\delta M$ significantly increases when $\Omega$ increases. | 中性子星は回転するため、質量補正が生じ、回転質量が静的質量よりも大きくなる。 本研究では、ラストール重力下での異方性中性子星の回転質量の定式化を拡張する。 得られた定式化に対し数値シミュレーションを適用する。 中性子星の質量制限として、J0740+6620、GW170817、GW190814の質量を用いる。 自由パラメータとして、ラストールパラメータの3つの値、すなわち$\lambda=0.00019$、$\lambda=0.00038$、$\lambda=0.00071$、および異方性強度の3つの値、すなわち$\zeta=-1.15$、$\zeta=-1.50$、$\zeta=-2.00$を用いる。 我々は、$\lambda$と$\zeta$の両方が、コンパクト領域におけるNSの回転質量の増加に影響を与え、またルーズ領域におけるNSの回転質量の減少にも影響を与えることを発見した。 $\zeta=-2.00$のNSは、すべての質量制約を満たす。 中性子星の慣性モーメント$I$に関しては、すべての数値結果は、重いパルサーの電波観測に基づく制約範囲と一致する。 一方、遠方の観測者に対する星の角速度$\Omega$に関しては、$\Omega$が増加すると、質量補正$\delta M$が大幅に増加する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Virtual transitions in a Casimir-like configuration are utilized to probe quantum aspects of four-dimensional Einstein-Gauss-Bonnet (4D EGB) gravity. This study employs a quantum optics-based approach, wherein an Unruh-DeWitt detector (modeled as a two-level atom) follows a radial timelike geodesic, falling freely into an uncharged, nonrotating black hole described by 4D EGB gravity, becoming thermalized in the usual Unruh manner. The black hole, asymptotically Minkowskian, is enclosed by a Casimir boundary proximate to its horizon, serving as a source for accelerated field modes that interact with the infalling detector. Observations are conducted by an asymptotic infinity observer, assuming a Boulware field state. Our numerical analysis reveals that, unlike in Einstein gravity, black holes in 4D EGB gravity can either enhance or suppress the intensity of acceleration radiation, contingent upon the Gauss-Bonnet coupling parameter $\alpha$. Specifically, we observe radiation enhancement for negative $\alpha$ and suppression for positive $\alpha$. These findings offer substantial insights into quantifying the influence of higher-curvature contributions on the behavior of quantum fields in black hole geometries within a 4D spacetime. | カシミール型配置における仮想遷移は、4次元アインシュタイン・ガウス・ボネ（4D EGB）重力の量子的側面を探るために利用される。 本研究では、量子光学に基づくアプローチを採用する。 ウンルー・デウィット検出器（2準位原子としてモデル化）は、放射状の時間的測地線に沿って進み、4D EGB重力によって記述される非荷電・非回転ブラックホールに自由落下し、通常のウンルー様式で熱平衡化する。 漸近的にミンコフスキー型であるブラックホールは、その地平線近傍でカシミール境界に囲まれており、落下する検出器と相互作用する加速場モードの発生源として機能する。 観測は、ブールワー場状態を仮定し、漸近的無限遠観測者によって行われる。 数値解析により、アインシュタイン重力とは異なり、4次元EGB重力におけるブラックホールは、ガウス・ボネ結合パラメータ$\alpha$に依存して加速放射の強度を増強または抑制できることがわかった。 具体的には、負の$\alpha$に対しては放射の増強が、正の$\alpha$に対しては放射の抑制が観測された。 これらの発見は、4次元時空内のブラックホール形状における量子場の挙動に対する高曲率寄与の影響を定量化する上で重要な知見を提供する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this work, we find a new branch of hairy black hole solutions in the Einstein-Maxwell-Scalar (EMS) theory in four-dimensional asymptotically flat spacetimes. Different from spontaneous scalarization induced by tachyonic instabilities in Reissner-Nordstr\"{o}m (RN) black holes with a negative coupling parameter, these scalar-hairy black hole solutions arise when the coupling parameter is positive, where nonlinear coupling plays the dominant role, meaning that the coupling is positively correlated with the degree of deviation from the trivial state. Our numerical analysis reveals that the scalar field grows monotonically with the radial coordinate and asymptotically approaches a finite constant, exhibiting behavior that is qualitatively similar to that of the Maxwell potential. In these solutions, an increase in the charge $q$ causes the scalar-hairy solutions to deviate further from the RN state, while excessive charging drives the system back towards hairless solutions. Strengthening the coupling parameter compresses the existence domain of the scalar-hairy state, which lies entirely within the parameter region of RN black holes. Moreover, by evaluating the quasinormal modes, we show that the obtained scalar-hairy solutions are stable against linearized scalar perturbations. | 本研究では、4次元漸近平坦時空におけるアインシュタイン-マクスウェル-スカラー（EMS）理論において、ヘアリーブラックホール解の新しい分野を見出した。 負の結合パラメータを持つライスナー・ノルドシュトラス\"{o}m（RN）ブラックホールにおけるタキオン不安定性によって誘起される自発的スカラー化とは異なり、これらのスカラーヘアリーブラックホール解は、結合パラメータが正のときに生じます。 このとき、非線形結合が支配的な役割を果たし、結合は自明状態からの逸脱度と正の相関関係にあることを意味します。 数値解析により、スカラー場はラジアル座標とともに単調に増加し、漸近的に有限定数に近づき、マクスウェルポテンシャルと定性的に類似した挙動を示すことが明らかになりました。 これらの解では、電荷$q$の増加によりスカラーヘアリー解はRN状態からさらに逸脱しますが、過剰な電荷は系をヘアレス解へと逆戻りさせます。 結合パラメータを強めると、パラメータ領域内に完全に収まるスカラーヘアリー状態の存在領域が圧縮されます。 RNブラックホールの。 さらに、準正規モードを評価することにより、得られたスカラーヘアリー解が線形化されたスカラー摂動に対して安定であることを示す。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Lorentz invariance violation (LIV) is a topic of significant interest in quantum gravity and in extensions of the Standard Model of particle physics. Recently, new classes of black hole solutions have been proposed, involving vector fields and rank-two antisymmetric tensor fields that acquire nontrivial vacuum expectation values, resulting in the Bumblebee and Kalb-Ramond (KR) gravity models, respectively. These models exhibit novel geometric structures and differ in notable ways from standard Einstein gravity. In this study, we examine neutral anti-de Sitter (AdS) black holes within the context of LIV backgrounds, focusing on their thermodynamic properties through two distinct approaches. The first approach utilizes the free energy landscape framework, revealing substantial modifications to the conventional Hawking-Page phase transition. Specifically, LIV effects can alter the stability regimes of black holes and thermal AdS phases, potentially leading to overlapping thermodynamic regimes that would otherwise remain distinct. The second approach involves thermodynamic Ruppeiner geometry, which provides a window into the microstructure of black holes via a well-defined scalar curvature. In general, LIV effects are negligible for larger black holes, which behave like an ideal gas with no significant interactions among their constituents. However, at shorter length scales, the presence of LIV can induce multiple stable and unstable phase transitions, depending on the specific gravity model and the magnitude of LIV effects considered. While Bumblebee and Kalb-Ramond gravity share several similarities, we identify distinctive signatures arising from their underlying physical mechanisms. These differences may provide key observational and theoretical constraints for testing LIV effects in black hole physics. | ローレンツ不変性の破れ（LIV）は、量子重力理論および素粒子物理学の標準模型の拡張において重要な関心を集めているテーマである。 最近、非自明な真空期待値を得るベクトル場と階数2の反対称テンソル場を含む、新しい種類のブラックホール解が提案されており、それぞれバンブルビー重力モデルとカルプ・ラモンド（KR）重力モデルが提案されている。 これらのモデルは新しい幾何学的構造を示し、標準的なアインシュタイン重力とは大きく異なる。 本研究では、LIV背景の文脈における中性反ド・ジッター（AdS）ブラックホールを、2つの異なるアプローチを用いてその熱力学的特性に焦点を当てて解析する。 最初のアプローチは自由エネルギーランドスケープの枠組みを用い、従来のホーキング・ペイジ相転移に大きな修正を加える。 具体的には、LIV効果はブラックホールと熱的AdS相の安定領域を変化させ、本来は異なるままであるはずの熱力学的領域が重なり合う可能性がある。 2つ目のアプローチは、熱力学的ルッパイナー幾何学に基づくもので、これは明確に定義されたスカラー曲率を通してブラックホールの微細構造を解明する窓を提供します。 一般に、大きなブラックホールではLIV効果は無視でき、構成要素間に有意な相互作用のない理想気体のように振る舞います。 しかし、より短い長さスケールでは、LIVの存在は、比重モデルと考慮されるLIV効果の大きさに応じて、複数の安定相転移と不安定相転移を引き起こす可能性があります。 バンブルビー重力とカルブ・ラモンド重力にはいくつかの類似点がありますが、その根底にある物理的メカニズムに起因する独特の特徴を特定しました。 これらの相違点は、ブラックホール物理学におけるLIV効果の検証において重要な観測的および理論的制約となる可能性があります。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Glavan and Lin [Phys. Rev. Lett. 124, 081301 (2020)] ave argued for a 4D theory of Gauss-Bonnet (GB)gravity. This model predicts significant contributions of the GB coupling parameter $\alpha$ to gravitational dynamics, while circumventing the Lovelock theorem and avoiding Ostrogradsky instability. As a powerful competitor to general relativity (GR), the model has been examined on various phenomenological grounds. Here, we employ a technique from information geometry to analyze the thermodynamic phase structure of a charged black hole with a quantum gravity-inspired entropy relation in this novel modified gravity theory scenario. Based on the sign and magnitude of thermodynamic curvature, we demonstrate that while the theory does not significantly impact larger black holes, it may lead to multiple phase transitions and accelerate the formation of black hole remnants at short-distance scales compared to GR. Our analysis focuses solely on the non-extremal geometry case where $M>\sqrt{Q^2+\alpha}$, with $M$ and $Q$ representing the mass and charge of the black hole, respectively. Moreover, since black hole thermodynamics can be effectively analyzed through quantum thermodynamics at microscopic scales, we compute the quantum work associated with the evaporation process of a black hole and demonstrate its intricate behavior in smaller geometric regimes. We believe that these results may offer insights for testing the phenomenological consistency of the theory as a potential alternative to the standard Einstein paradigm. | GlavanとLin [Phys. Rev. Lett. 124, 081301 (2020)] は、ガウス・ボネ（GB）重力の4次元理論を提唱している。 このモデルは、ラブロック定理を回避し、オストログラツキー不安定性を回避しながら、GB結合パラメータ$\alpha$が重力ダイナミクスに大きく寄与することを予測する。 一般相対論（GR）の強力な競合モデルとして、このモデルは様々な現象論的根拠に基づいて検証されてきた。 本稿では、情報幾何学の手法を用いて、この新しい修正重力理論シナリオにおいて、量子重力に着想を得たエントロピー関係を持つ荷電ブラックホールの熱力学的相構造を解析する。 熱力学的曲率の符号と大きさに基づき、理論は比較的大きなブラックホールには大きな影響を与えない一方で、一般相対論に比べて短距離スケールでは多重相転移を引き起こし、ブラックホール残骸の形成を加速する可能性があることを示す。 本解析は、$M>\sqrt{Q^2+\alpha}$ の非極限幾何学の場合のみに焦点を当てており、$M$ と $Q$ はそれぞれブラックホールの質量と電荷を表す。 さらに、ブラックホールの熱力学は微視的スケールでは量子熱力学によって効果的に解析できるため、ブラックホールの蒸発過程に関連する量子仕事を計算し、より小さな幾何学的領域におけるその複雑な挙動を示す。 これらの結果は、標準的なアインシュタインパラダイムの潜在的な代替として、理論の現象論的整合性を検証するための知見を提供する可能性があると我々は考えている。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| It is known that the amplification factor, defined as the ratio of the lensed to the unlensed waveform in the frequency domain, satisfies the Kramers-Kronig (KK) relation, which connects the real and imaginary parts of the amplification factor for any lensing signal. In this work, we reformulate the KK relation in terms of the magnitude and phase of the amplification factor. Unlike the original formulation, the phase cannot be uniquely determined from the magnitude alone due to the possible presence of a Blaschke product. While this ambiguity does not arise in the case of a point-mass lens, it can appear in more complex lens models, such as those with an NFW lens profile. As an application of our formulation, we demonstrate that the leading-order behavior of the phase in the low-frequency regime is completely determined by the leading-order behavior of the magnitude in the same regime. This reproduces known results from the literature, derived via low-frequency expansions for specific lens models. Importantly, our result does not rely on any particular lens model, highlighting a universal feature that the low-frequency behavior of the amplification factor is tightly constrained by the KK relation. As a further application, we present two examples in which the phase is constructed from a given analytic form of the magnitude using the newly derived KK relation. In particular, the second example allows for an analytic evaluation of the KK integral, yielding an explicit expression for the phase. This study offers a potentially powerful method for applying the KK relation in model-agnostic searches for lensing signals. | 周波数領域におけるレンズ効果を受けた波形とレンズ効果を受けていない波形の比として定義される増幅係数は、あらゆるレンズ効果信号における増幅係数の実部と虚部を結び付けるクラマース・クローニッヒ（KK）関係式を満たすことが知られている。 本研究では、KK関係式を増幅係数の振幅と位相の観点から再定式化する。 元の定式化とは異なり、ブラシュケ積が存在する可能性があるため、振幅のみから位相を一意に決定することはできない。 この曖昧さは点質レンズの場合には発生しないが、NFWレンズプロファイルを持つようなより複雑なレンズモデルでは発生する可能性がある。 本定式化の応用として、低周波数領域における位相の主要次数の挙動は、同じ領域における振幅の主要次数の挙動によって完全に決定されることを示す。 これは、特定のレンズモデルに対する低周波数展開によって導かれた文献の既知の結果を再現する。 重要なのは、我々の結果が特定のレンズモデルに依存していないことであり、増幅係数の低周波挙動がKK関係式によって厳密に制約されるという普遍的な特徴を浮き彫りにしている。 更なる応用として、新たに導出されたKK関係式を用いて、与えられた振幅の解析的形から位相を構築する2つの例を示す。 特に、2番目の例ではKK積分の解析的評価が可能となり、位相の明示的な表現が得られる。 本研究は、モデルに依存しないレンズ効果信号の探索においてKK関係式を適用するための、潜在的に強力な手法を提供するものである。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Based on an analogy between diffraction integral formalism of classical field propagation and Feynman path integral approach to quantum field theory, we develop a quantum model for light and radiation in Rindler spacetime. The framework helps to reveal acceleration-induced contributions to the traditional Heisenberg position-momentum uncertainty relation. A modified Planck energy density distribution of radiation is established and reveals equivalence between temperature and Rindler acceleration as advocated by standard Unruh and anti-Unruh effects. Later, by defining an equivalent acceleration, we investigate some cosmological implications of the model with regards to redshift and expansion of the Universe. In this context, we contend that the accelerated expansion of the Universe, in addition to possessing some well-defined limits corresponding to early and local Universe epochs, may also hint towards dynamical nature of dark energy. The findings provide glimpse into future table-top experiments aimed at emulating gravitational and other cosmological phenomena in terrestrial lab setups. | 古典場の伝播における回折積分形式論と量子場の理論におけるファインマン経路積分アプローチとの類似性に基づき、我々はリンドラー時空における光と放射の量子モデルを構築する。 この枠組みは、伝統的なハイゼンベルクの位置運動量不確定性関係に対する加速誘起寄与を明らかにするのに役立つ。 放射の修正されたプランクエネルギー密度分布を確立し、標準ウンルー効果および反ウンルー効果によって主張されるように、温度とリンドラー加速の等価性を明らかにする。 その後、等価加速度を定義することにより、赤方偏移と宇宙膨張に関するこのモデルの宇宙論的含意を調査する。 この文脈において、我々は、宇宙の加速膨張は、初期宇宙時代および局所宇宙時代に対応する明確に定義されたいくつかの極限を有することに加えて、暗黒エネルギーの力学的性質を示唆する可能性があると主張する。 この研究成果は、地上の実験室で重力やその他の宇宙現象を模倣することを目的とした将来の卓上実験の展望を示唆するものです。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The breakdown of gravitational effective field theories is intimately connected to the emergence of infinite towers of light states near infinite-distance limits in field space. In string theory, up to duality frame, such towers arise from Kaluza-Klein or weakly-coupled critical string oscillator modes. Motivated by the Black Hole-String Correspondence, we review a broader mechanism whereby black holes undergo a transition into a tower of light states, governed by the Quantum Gravity cutoff -- known as the Species Scale. Building on these developments, the Black Hole-Tower correspondence aims to provide a unified thermodynamic framework that describes black hole entropy in terms of the spectrum of the lightest degrees of freedom across various perturbative regimes of quantum gravity theories. In those regimes, thermodynamic consistency of such transition imposes stringent constraints on the spectrum, in agreement with string theory predictions. This defines the basis of the so-called Species Thermodynamics. In this review, we emphasize these recent advances and synthesize their implications, offering an overview of how the outlined correspondence, the species scale and related thermodynamic principles enhance our understanding of black hole entropy within the effective field theory framework. | 重力有効場理論の崩壊は、場の空間における無限距離極限付近における軽い状態の無限塔の出現と密接に関係している。 弦理論においては、双対性フレームを除けば、このような塔はカルツァ＝クライン振動子モードまたは弱結合臨界弦振動子モードから生じる。 ブラックホール-弦対応に着目し、ブラックホールが量子重力カットオフ（種スケールとして知られる）によって支配される軽い状態の塔へと遷移する、より広範なメカニズムを概説する。 これらの発展に基づき、ブラックホール-塔対応は、量子重力理論の様々な摂動領域における最も軽い自由度のスペクトルを用いてブラックホールのエントロピーを記述する、統一的な熱力学的枠組みを提供することを目指している。 これらの領域では、このような遷移の熱力学的整合性は、弦理論の予測と一致して、スペクトルに厳しい制約を課す。 これは、いわゆる種熱力学の基礎を定義する。 本レビューでは、これらの最近の進歩を強調し、その意味を総合的に考察し、概説した対応関係、種スケール、および関連する熱力学的原理が、有効場理論の枠組みの中でブラックホールのエントロピーに関する理解をどのように深めるかについて概説する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We study parity violation in the early universe by examining the four-point correlation function within the axion inflation model. Using an open quantum system formalism from our previous work, we calculate the influence functional to fourth order, from which we then derive the inflaton four-point correlation function. When we decompose this function using isotropic basis functions, the expansion coefficients $\zeta_{\ell',\ell'',\ell'''}$ naturally split into parity-even and parity-odd components. In the large $\xi$ approximation, which enhances the production of right-handed photons in the model, the derivation of these coefficients simplifies. We work out the lowest-order nonvanishing parity-odd $\zeta_{234}$ term which clearly indicates the presence of parity violation. Moreover, our derived values of the coefficients are consistent with recent observational data from galaxy surveys. | 我々は、アクシオンインフレーション模型における4点相関関数を調べることにより、初期宇宙におけるパリティの破れを研究する。 これまでの研究で用いた開放量子系形式論を用いて、影響関数を4次まで計算し、そこからインフレーション4点相関関数を導出する。 この関数を等方基底関数を用いて分解すると、展開係数$\zeta_{\ell',\ell'',\ell'''}$は自然にパリティ偶数成分とパリティ奇数成分に分離する。 この模型における右巻き光子の生成を増強する大きな$\xi$近似を用いると、これらの係数の導出は簡素化される。 我々は、パリティの破れの存在を明確に示す、最低次のゼロでないパリティ奇数項$\zeta_{234}$を導出した。 さらに、導出した係数の値は、最近の銀河サーベイ観測データと整合している。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We consider the autoparallel motion of test bodies in static, spherically symmetric spacetimes with torsion. We prove complete integrability of such motion for a wide range of off-shell geometries via four commuting autoparallel Killing vectors. Since these vectors reduce to translation generators in a certain limit, we refer to these geometries as `translation invariant.' Invoking the field equations of quadratic Poincar\'e gauge gravity we re-derive an exact Schwarzschild black hole solution endowed with a non-trivial torsion field scaling as $GM/r^2$, where $M$ denotes the ADM mass of the black hole. Studying the qualitative orbital dynamics via effective potentials we find notable discrepancies between autoparallels (straightest possible paths) and geodesics (shortest possible paths). | 静的で球対称な、ねじれのある時空におけるテスト物体の自己平行運動を考察する。 4つの可換な自己平行キリングベクトルを用いて、様々なオフシェル幾何学において、このような運動が完全に積分可能であることを証明する。 これらのベクトルはある極限において並進生成子に縮減するため、これらの幾何学を「並進不変」と呼ぶ。 2次ポアンカレゲージ重力の場の方程式を用いて、非自明なねじれ場のスケーリングが$GM/r^2$であるシュワルツシルトブラックホールの正確な解を再導出する。 ここで、$M$はブラックホールのADM質量を表す。 有効ポテンシャルを用いて定性的な軌道ダイナミクスを研究した結果、自己平行（可能な限り直線的な経路）と測地線（可能な限り最短の経路）の間に顕著な矛盾が見られることがわかった。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The fourth observing run of Advanced LIGO, Advanced Virgo, and KAGRA has provided so far over 200 new gravitational-wave candidates, and it is still ongoing. A few results from this run are published and in this proceeding, we summarize the latest targeted search for GWs from SN 2023ixf and consider predictions for future searches. We also summarize the targeted search for GWs from a fast radio burst source SGR 1935+2154. | Advanced LIGO、Advanced Virgo、KAGRAによる第4回観測ランでは、これまでに200個を超える新たな重力波候補が発見されており、現在も継続中です。 このランから得られたいくつかの結果が発表されており、本稿では、SN 2023ixfを起源とする重力波の最新の標的探索をまとめ、将来の探索予測を考察します。 また、高速電波バースト源であるSGR 1935+2154を起源とする重力波の標的探索についてもまとめます。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Attempts to understand the formation of binary black hole (BBH) systems detected via gravitational wave (GW) emission are affected by many unknowns and uncertainties, from both the observational and theoretical (astrophysical modelling) sides. Binary component spins have been proposed as a means to investigate formation channels, however obtaining clear inferences is challenging, given the apparently low magnitude of almost all merging BH spins and their high measurement uncertainties. Even for the effective aligned spin $\chi_{\mathrm{eff}}$ which is more precisely measured than component spins, specific model assumptions have been required to identify any clear trends. Here, we reconstruct the joint component mass and $\chi_{\mathrm{eff}}$ distribution of BBH mergers with minimal assumptions using the GWTC-3 catalog, using an iterative kernel density estimation (KDE)-based method. We reproduce some features seen in previous analyses, for instance a small but preferentially positive $\chi_{\mathrm{eff}}$ for low-mass mergers; we also identify a possible subpopulation of higher-spin BBH with $|\chi_{\mathrm{eff}}|$ up to $\sim\! 0.75$ for primary masses $m_1 \gtrsim 40\,M_\odot$, in addition to the bulk of the distribution with $|\chi_{\mathrm{eff}}| \lesssim 0.2$. This finding is consistent with previous studies indicating a broader spin distribution at high mass, suggesting a distinct origin for the high-spin systems. We also identify a previously-unnoticed trend at lower masses: the population mean of $\chi_{\mathrm{eff}}$ increases (decreases) with $m_1$ ($m_2$) \emph{within} the overdensity around $m_1 \sim 10 M_\odot$. This ``spin fine structure'' may partly explain a previously reported anticorrelation between mass ratio and $\chi_{\mathrm{eff}}$. | 重力波（GW）放射によって検出される連星ブラックホール（BBH）系の形成を解明しようとする試みは、観測面と理論面（天体物理学的モデリング）の両面から、多くの未知数と不確実性に左右される。 連星系の構成スピンは、形成経路を調査する手段として提案されてきたが、ほぼすべての合体するBHスピンの見かけ上の振幅が小さく、測定不確実性も高いため、明確な推論を得ることは困難である。 構成スピンよりも正確に測定される有効整列スピン$\chi_{\mathrm{eff}}$の場合でも、明確な傾向を特定するには特定のモデル仮定が必要であった。 本稿では、反復カーネル密度推定（KDE）に基づく手法を用いて、GWTC-3カタログを用い、最小限の仮定のもと、BBH合体の結合構成スピン質量と$\chi_{\mathrm{eff}}$分布を再構築する。 我々は、以前の解析で見られたいくつかの特徴を再現した。 例えば、低質量合体では小さいながらも優先的に正となる$\chi_{\mathrm{eff}}$である。 また、分布の大部分では$|\chi_{\mathrm{eff}}| \lesssim 0.2$であるのに加え、主質量$m_1 \gtrsim 40\,M_\odot$に対して最大$\sim\! 0.75$の高スピンBBHの可能性のあるサブポピュレーションを特定した。 この発見は、高質量でより広いスピン分布を示す以前の研究と一致しており、高スピン系の明確な起源を示唆している。 また、低質量域において、これまで注目されていなかった傾向も確認しました。 すなわち、質量比$\chi_{\mathrm{eff}}$の集団平均は、質量比$m_1 \sim 10 M_\odot$付近の過密度域において、質量比$m_1（質量比$m_2）の増加とともに増加（減少）します。 この「スピン微細構造」は、これまで報告されている質量比と$\chi_{\mathrm{eff}}$の逆相関を部分的に説明する可能性があります。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| A class of viable $F(R)$ gravity models which can provide a unified description of inflation with the dark energy era is confronted with the latest observational data on the dark energy era. These models have the unique characteristic that the de Sitter scalaron mass in the Einstein frame counterpart theory is a monotonic function of the curvature, which renders them viable descriptions for both the inflationary and the late-time acceleration eras. We also compare these models with other well-known viable $F(R)$ gravity models and with the $\Lambda$-Cold-Dark-Matter model. As we show, the most phenomenologically successful models are those which deviate significantly from the $\Lambda$-Cold-Dark-Matter model. Also some of the models presented, provide a statistically favorable description of the dark energy eras, compared with the exponential $F(R)$ gravity model and of course compared with the $\Lambda$-Cold-Dark-Matter model. All the models we present in this article are confronted with the observational data from the Planck collaboration, the Pantheon plus data from Type Ia supernovae, the two rounds of observations of the Dark Energy Spectroscopic Instrument, data from baryon acoustic oscillations and the Hubble constant measurements by SH0ES group. As we show, two of the models are statistically favorable by the data. | インフレーションとダークエネルギー時代の統一的な記述を与える実行可能な一連の$F(R)$重力モデルを、ダークエネルギー時代に関する最新の観測データと対比させる。 これらのモデルは、アインシュタインの対応理論におけるド・ジッター・スカラーロン質量が曲率の単調関数であるというユニークな特徴を持ち、インフレーション期と後期加速期の両方において実行可能な記述を与える。 また、これらのモデルを他のよく知られた実行可能な$F(R)$重力モデルおよび$\Lambda$-Cold-Dark-Matterモデルと比較する。 我々が示すように、最も現象論的に成功したモデルは、$\Lambda$-Cold-Dark-Matterモデルから大きく逸脱するモデルである。 また、提示されたモデルのいくつかは、指数関数的$F(R)$重力モデル、そしてもちろん$\Lambda$-冷たい暗黒物質モデルと比較しても、暗黒エネルギー時代の統計的に好ましい記述を提供している。 本稿で提示するすべてのモデルは、プランク共同研究による観測データ、パンテオンプラスによるIa型超新星のデータ、ダークエネルギー分光装置による2回の観測データ、重粒子音響振動のデータ、そしてSH0ESグループによるハッブル定数測定データと比較されている。 本稿で示すように、2つのモデルはデータによって統計的に好ましい記述となっている。 |
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| The Hamiltonian formulation of the BMS symmetry on spacelike hypersurfaces enables one to define its action on solutions of the Wheeler-DeWitt equation. Using the BRST reformulation of the theory, we provide operator expressions for the matrix elements of the BMS operators between Wheeler-DeWitt states. To that end, we construct the BRST-invariant extensions of the BMS generators, which form a BRST-extension of the BMS algebra. | 空間的超曲面上のBMS対称性のハミルトン定式化は、Wheeler-DeWitt方程式の解への作用を定義することを可能にする。 理論のBRST再定式化を用いて、Wheeler-DeWitt状態間のBMS作用素の行列要素に対する作用素表現を与える。 そのために、BMS生成子のBRST不変拡張を構築し、BMS代数のBRST拡張を形成する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate the Barrow-Tsallis Holographic Dark Energy (BTHDE) model using both traditional Markov Chain Monte Carlo (MCMC) methods and a Bayesian Physics-Informed Neural Network (PINN) framework, employing a range of cosmological observations. Our analysis incorporates data from Cosmic Microwave Background (CMB), Baryon Acoustic Oscillations (BAO), CMB lensing, Cosmic Chronometers (CC), and the Pantheon+ Type Ia supernova compilation. We focus on constraining the Hubble constant $ H_0 $, the nonextensive entropy index $ q $, the Barrow exponent $ \Delta $, and the Granda-Oliveros parameters $ \alpha $ and $ \beta $, along with the total neutrino mass $ \Sigma m_\nu $. The Bayesian PINN approach yields more precise constraints than MCMC, particularly for $ \beta $, and tighter upper bounds on $ \Sigma m_\nu $. The inferred values of $ H_0 $ from both methods lie between those from Planck 2018 and SH$_0$ES (R22), alleviating the Hubble tension to within $ 1.3\sigma $-$2.1\sigma $ depending on the dataset combination. Notably, the Bayesian PINN achieves consistent results across CC and Pantheon+ datasets, while maintaining physical consistency via embedded differential constraints. The combination of CMB and late-time probes leads to the most stringent constraints, with $ \Sigma m_\nu < 0.114 $ eV and $ H_0 = 70.6 \pm 1.35 $ km/s/Mpc. These findings suggest that the BTHDE model provides a viable framework for addressing cosmological tensions and probing modified entropy scenarios, while highlighting the complementary strengths of machine learning and traditional Bayesian inference in cosmological modeling. | 我々は、伝統的なマルコフ連鎖モンテカルロ法（MCMC法）とベイズ物理学インフォームドニューラルネットワーク（PINN法）の枠組みを用いて、バロー・ツァリス・ホログラフィックダークエネルギー（BTHDE）モデルを、様々な宇宙論的観測データを用いて検証する。 解析には、宇宙マイクロ波背景放射（CMB）、重粒子音響振動（BAO）、CMBレンズ効果、宇宙クロノメータ（CC）、そしてパンテオン+Ia型超新星コンピレーションのデータが組み込まれている。 ハッブル定数$ H_0 $、非示量的エントロピー指数$ q $、バロー指数$ \Delta $、グランダ・オリベロスパラメータ$ \alpha $と$ \beta $、そしてニュートリノ全質量$ \Sigma m_\nu $への制約に焦点を当てる。 ベイジアンPINNアプローチは、MCMCよりも特に$ \beta $に関してより正確な制約条件を導き、$ \Sigma m_\nu $の上限もより厳しくなります。 両手法から推定された$ H_0 $の値はPlanck 2018とSH$_0$ES (R22)の値の間にあり、データセットの組み合わせに応じてハッブル・テンションを$ 1.3\sigma $～$ 2.1\sigma $の範囲内に緩和します。 特に、ベイジアンPINNは、埋め込まれた微分制約条件によって物理的な一貫性を維持しながら、CCデータセットとPantheon+データセット全体で一貫した結果を実現します。 CMBと後期探査機の組み合わせは、$ \Sigma m_\nu < 0.114 $ eV、$ H_0 = 70.6 \pm 1.35 $ km/s/Mpcという最も厳しい制約条件をもたらします。 これらの研究結果は、BTHDEモデルが宇宙論的緊張に対処し、修正されたエントロピーシナリオを調査するための実行可能な枠組みを提供すると同時に、宇宙論モデリングにおける機械学習と従来のベイズ推論の相補的な強みを浮き彫りにすることを示唆している。 |
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| We improve upon the results presented in [R. Casadio, et al., Phys. Rev. D 105 (2022) 124026] deriving a quantum-corrected Reissner-Nordstr\"om geometry containing an integrable singularity at its center while being devoid of spurious oscillations around the classical configuration. We further investigate some relevant physical observables, related to geodesics and quasinormal modes of scalar perturbations, associated with this geometry to complement our theoretical analysis. | 我々は[R. Casadio, et al., Phys. Rev. D 105 (2022) 124026]で提示された結果を改良し、中心に積分特異点を持ちながら、古典的配置の周囲で擬似振動を生じない量子補正ライスナー・ノルドストローム幾何形状を導出した。 さらに、この幾何形状に関連する、測地線やスカラー摂動の準正規モードに関連するいくつかの関連する物理的観測量を調べ、理論解析を補完する。 |
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| Gravitational-wave detectors use state-of-the-art quantum technologies to circumvent vacuum fluctuations via squeezed states of light. Future detectors such as Einstein Telescope may require the use of two filter cavities or a 3-mirror, coupled filter cavity to achieve a complex rotation of the squeezing ellipse in order to reduce the quantum noise over the whole detector bandwidth. In this work, we compare the theoretical feasibility and performances of these two systems and their resilience with respect to different degradation sources (optical losses, mismatching, locking precision). We provide both analytical models and numerical insights. We extend previous analysis on squeezing degradation and find that the coupled cavity scheme provides similar or better performances than the two-cavity option, in terms of resilience with respect to imperfections and optical losses. We propose a possible two-step implementation scheme for Einstein Telescope using a single filter cavity that can be possibly upgraded into a coupled filter cavity. | 重力波検出器は、最先端の量子技術を用いて光のスクイーズ状態を介して真空揺らぎを回避します。 アインシュタイン望遠鏡のような将来の検出器では、検出器の全帯域にわたって量子ノイズを低減するために、スクイージング楕円を複雑に回転させる2つのフィルター空洞、または3枚のミラーを結合したフィルター空洞の使用が必要になる可能性があります。 本研究では、これら2つのシステムの理論的な実現可能性と性能、そして様々な劣化要因（光損失、不整合、同期精度）に対する耐性を比較します。 解析モデルと数値的知見の両方を提供します。 スクイージング劣化に関するこれまでの解析を拡張し、結合空洞方式は、不完全性と光損失に対する耐性に関して、2つの空洞方式と同等かそれ以上の性能を提供することを明らかにしました。 我々は、結合型フィルタ空洞にアップグレード可能な単一のフィルタ空洞を用いたアインシュタイン望遠鏡の2段階実装方式を提案する。 |
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| We enlarge the set of explicit classical solutions to the Liouville equation with three singularities to the cases with mixed hyperbolic and elliptic monodromies. We analyze the large hyperbolic monodromy limit of the solutions and the farthest geodesics looping one hyperbolic singularity. These two-dimensional geometries describe a time-symmetric spatial slice of a solution to three-dimensional general relativity. The geodesics are reinterpreted as snapshots of horizons of evolving black holes. We study the spatial slice with three horizons of very heavy black holes in some detail. We use uniform saddle point integration to present the Liouville and heavy black hole geometries in terms of simpler special functions. These make a detailed analysis of mixed particle and black hole geometries possible. | 我々は、3つの特異点を持つリウヴィル方程式の明示的古典解の集合を、双曲型と楕円型の混合モノドロミーを持つケースまで拡張する。 解の大きな双曲型モノドロミー極限と、1つの双曲型特異点をループする最遠測地線を解析する。 これらの2次元幾何学は、3次元一般相対論の解の時間対称な空間スライスを記述する。 測地線は、進化するブラックホールの地平線のスナップショットとして再解釈される。 我々は、非常に重いブラックホールの3つの地平線を持つ空間スライスを詳細に調べる。 一様鞍点積分を用いて、リウヴィルおよび重いブラックホール幾何学をより単純な特殊関数で表す。 これにより、混合粒子およびブラックホール幾何学の詳細な解析が可能になる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The prospect of observing asymmetric compact binaries with next-generation gravitational-wave detectors has motivated the development of fast and accurate waveform models in gravitational self-force theory. These models are based on a two-stage process: in a (slow) offline stage, waveform ingredients are pre-computed as functions on the orbital phase space; in a (fast) online stage, the waveform is generated by evolving through the phase space. While this framework has traditionally been restricted to the inspiral stage of a binary, we recently extended it across the transition to plunge, where the small companion crosses the innermost stable circular orbit around the primary black hole. In this paper, for the special case of quasicircular, nonspinning binaries, we show how the "offline/online" phase-space paradigm also extends through the final plunge, which generates the binary's merger-ringdown signal. We implement the method at leading, geodesic order in the plunge. The resulting plunge waveform agrees well with a stationary-phase approximation at early times and with a (self-consistently calculated) quasinormal mode sum at late times, but we highlight that neither of the two approximations reaches the peak of the full plunge waveform. Finally, we compare the plunge waveform to numerical relativity simulations. Our framework offers the prospect of fast, accurate inspiral-merger-ringdown waveform models for asymmetric binaries. | 次世代重力波検出器による非対称コンパクト連星の観測可能性への期待は、重力自己力理論における高速かつ高精度な波形モデルの開発を促してきた。 これらのモデルは2段階のプロセスに基づいている。 （低速な）オフライン段階では、波形の成分が軌道位相空間上の関数として事前計算される。 （高速な）オンライン段階では、位相空間を発展させることで波形が生成される。 この枠組みは従来、連星のインスパイラル段階に限定されていたが、我々は最近、これをプランジ段階（小さな伴星が主ブラックホールの周りの最も内側の安定円軌道を横切る段階）への遷移にまで拡張した。 本論文では、準円形で回転のない連星という特殊なケースにおいて、「オフライン／オンライン」位相空間パラダイムが、連星の合体リングダウン信号を生成する最終プランジ段階にも拡張されることを示す。 この手法をプランジのリーディング・ジオデシック・オーダーで実装する。 得られたプランジ波形は、初期段階では定常位相近似と、後期段階では（自己無撞着に計算された）準正規モード和とよく一致するが、どちらの近似もプランジ波形全体のピークに達しないことを強調する。 最後に、プランジ波形を数値相対論シミュレーションと比較する。 この枠組みは、非対称連星に対する高速かつ高精度なインスパイラル・マージャー・リングダウン波形モデルの可能性を提供する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We propose a mechanism for relaxing a gauge theory CP violating phase in discrete steps to very small values. The idea is that the CP violating phase includes the magnetic dual of a $4$-form flux which can discharge by the nucleation of membranes. Inside the bubbles surrounded by the membranes, the total CP violating phase is reduced. When the bubbles are produced rapidly during radiation domination in the early universe, near the chiral symmetry breaking scale, they will collide and percolate, melting away into gauge theory radiation and dramatically relaxing CP violation. | 我々は、ゲージ理論のCP対称性の破れ位相を離散的に非常に小さな値まで緩和するメカニズムを提案する。 そのアイデアは、CP対称性の破れ位相には、膜の核生成によって放電可能な$4$形式磁束の磁気双対が含まれるというものである。 膜に囲まれたバブル内では、CP対称性の破れ位相全体が減少する。 初期宇宙において、輻射が支配的な時期に、カイラル対称性の破れスケール付近でバブルが急速に生成されると、それらは衝突して浸透し、ゲージ理論の輻射へと溶け込み、CP対称性の破れを劇的に緩和する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We consider a class of models in the framework of metric-affine gravity and establish their correspondence to the bosonic sector of a class of no-scale supergravity models. The excellent inflationary behavior of the gravitational models considered is carried over to the corresponding supergravity ones, thus, enriching the landscape of inflation-compatible models. | 我々は計量アフィン重力の枠組みにおける一連のモデルを考察し、それらがノースケール超重力モデルのボソンセクターに対応することを示した。 考察した重力モデルの優れたインフレーション挙動は、対応する超重力モデルにも引き継がれ、インフレーション適合モデルのランドスケープを豊かにする。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We show that, for any $d\geq 3$, the one-loop graviton path integral on $S^2\times S^{d-1}$ factorizes into bulk and edge parts. The bulk equals the thermal partition function of an ideal graviton gas in the Lorentzian Nariai geometry. The edge factor is the inverse of the path integral over two identical copies, each containing one shift-symmetric vector and three shift-symmetric scalars on $S^{d-1}$. Unlike the round $S^{d+1}$ case, all scalars are massless, indicating that graviton edge partition functions probe beyond the horizon's intrinsic geometry - in contrast to $p$-form gauge theories. In the course of this work, we obtain a compact formula for the one-loop Euclidean graviton path integral on any $\Lambda >0$ Einstein manifold. | 任意の$d\geq 3$に対して、$S^2\times S^{d-1}$上の1ループ重力子経路積分がバルク部分とエッジ部分に因数分解されることを示す。 バルク部分は、ロレンツ・ナリアイ幾何学における理想重力子ガスの熱分配関数に等しい。 エッジ因子は、$S^{d-1}$上の1つのシフト対称ベクトルと3つのシフト対称スカラーを含む2つの同一のコピー上の経路積分の逆数である。 円形の$S^{d+1}$の場合とは異なり、すべてのスカラーは質量がゼロであり、これは重力子エッジ分配関数が地平線の固有幾何学を超えた範囲を調べることを示している。 これは$p$型ゲージ理論とは対照的である。 本研究の過程で、任意の$\Lambda >0$アインシュタイン多様体上の1ループユークリッド重力子経路積分の簡潔な公式を得る。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| While entanglement is a cornerstone of quantum theory and holography, quantum correlations arising from superposition, such as quantum discord, offer a broader perspective that has remained largely unexplored in holography. We construct gravity duals of quantum discord and classical correlation. In both holographic systems and Haar random states, discord exceeds entanglement, revealing an additional quantum correlation linked to the Markov gap and non-distillable entanglement, suggesting holographic states are intrinsically non-bipartite. In black hole setups, discord can increase despite decoherence and persists beyond the sudden death of distillable entanglement. Motivated by the holographic formula, we define reflected discord -- an optimization-free boundary quantity based on reflected entropy -- which remains effective even outside the holographic regime. We also propose several multipartite generalizations of discord, including a holography-inspired one based on multi-entropy. These results provide new tools for quantifying quantum correlations beyond entanglement in strongly coupled many-body systems and offer a novel approach to multipartite correlation measures. | エンタングルメントは量子理論とホログラフィーの基礎ですが、重ね合わせから生じる量子相関（例えば量子不一致）は、ホログラフィーにおいてほとんど未開拓のまま残された、より広い視点を提供します。 我々は、量子不一致と古典相関の重力双対を構築します。 ホログラフィック系とハールランダム状態の両方において、不一致がエンタングルメントを上回り、マルコフギャップと非蒸留可能なエンタングルメントに関連した追加の量子相関が明らかになり、ホログラフィック状態が本質的に非二分性であることを示唆しています。 ブラックホールの設定では、不一致はデコヒーレンスにもかかわらず増加し、蒸留可能なエンタングルメントが突然消滅した後も持続する可能性があります。 ホログラフィック公式に着想を得て、我々は反射エントロピーに基づく最適化フリーの境界量である反射不一致を定義します。 これはホログラフィック領域外でも有効です。 また、ホログラフィーに着想を得た多重エントロピーに基づくものを含む、不和の多部分一般化をいくつか提案する。 これらの結果は、強く結合した多体系におけるエンタングルメントを超えた量子相関を定量化するための新たなツールを提供し、多部分相関測定への新たなアプローチを提供する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Numerical-relativity simulations offer a unique approach to investigating the dynamics of binary neutron star mergers and provide the most accurate predictions of waveforms in the late inspiral phase. However, the numerical predictions are prone to systematic biases originating from the construction of initial quasi-circular binary configurations, the numerical methods used to evolve them, and to extract gravitational signals. To assess uncertainties arising from these aspects, we analyze mergers of highly spinning neutron stars with dimensionless spin parameter $\chi=0.5$. The initial data are prepared by two solvers, \textsc{FUKA} and \textsc{SGRID}, which are then evolved by two independent codes, \textsc{SACRA} and \textsc{BAM}. We assess the impact of numerical discretizations, finite extraction radii, and differences in numerical frameworks on the resulting gravitational waveforms. Our analysis reveals that the primary source of uncertainty in numerical waveforms is the evolution code, while the initial data solver has a smaller impact. We also compare our numerical-relativity waveforms with state-of-the-art analytical models, finding that the discrepancies between them exceed the estimated numerical uncertainties. Few suggestions are offered: (i) the analytic waveform becomes an inadequate approximation after the two neutron stars come into contact and the binary enters the essentially-one-body phase, (ii) the analytical models may not capture finite-size effects beyond quadrupole moment, and (iii) the inconsistent use of the binary black hole baseline in the analytical models may also be contributing to these discrepancies. The presented results benchmark the error budget for numerical waveforms of binary neutron star mergers, and provide information for the analytic models to explore further the high spin parameter space of binary neutron star mergers. | 数値相対論シミュレーションは、連星中性子星合体のダイナミクスを調査するための独自のアプローチを提供し、後期インスパイラル段階における波形の最も正確な予測を提供します。 しかし、数値予測は、初期の準円形連星構成の構築、それらの発展に使用された数値手法、そして重力信号の抽出に使用された数値手法に起因する系統的なバイアスの影響を受けやすい。 これらの側面から生じる不確実性を評価するために、我々は無次元スピンパラメータ$\chi=0.5$を持つ高速回転中性子星の合体を解析します。 初期データは2つのソルバー\textsc{FUKA}と\textsc{SGRID}によって準備され、それらは2つの独立したコード\textsc{SACRA}と\textsc{BAM}によって発展されます。 数値離散化、有限な抽出半径、そして数値計算フレームワークの違いが、結果として得られる重力波形に与える影響を評価する。 解析の結果、数値波形における不確実性の主な原因は進化コードであり、初期データソルバーの影響は小さいことが明らかになった。 また、数値相対論波形を最先端の解析モデルと比較したところ、両者の差異は推定された数値不確実性を超えていることがわかった。 いくつかの示唆が示された。 (i) 2つの中性子星が接触し、連星が本質的に一体化した状態になった後、解析波形は不適切な近似となる。 (ii) 解析モデルは四重極モーメントを超える有限サイズ効果を捉えていない可能性がある。 (iii) 解析モデルにおける連星ブラックホールのベースラインの不一致な使用も、これらの差異の一因となっている可能性がある。 提示された結果は、連星中性子星合体の数値波形の誤差予算のベンチマークとなり、連星中性子星合体の高スピンパラメータ空間をさらに探索するための解析モデルに情報を提供します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Due to computational barriers, the effects of parity violation have so far been grossly neglected in gravitational model-building, leading to a serious gap in the space of prior models. We present a new algorithm for efficiently computing the particle spectrum for any parity-violating tensorial field theory. It allows to extract conditions for the absence of massive ghosts without resorting to any manipulation of radicals in cases where the particle masses are irrational functions of the Lagrangian coupling coefficients. We test it against several examples, among which is the most general parity-indefinite Einstein-Cartan/Poincar\'e gravity that propagates two healthy massive scalars (in addition to the massless graviton). Importantly, we upgrade the PSALTer software in the Wolfram Language to accommodate parity-violating theories. PSALTer is a contribution to the xAct project. | 計算上の障壁のため、パリティ非保存の効果はこれまで重力モデル構築において著しく無視され、先行モデルの空間に深刻なギャップをもたらしてきました。 本研究では、パリティ非保存テンソル場の理論における粒子スペクトルを効率的に計算するための新しいアルゴリズムを提示します。 このアルゴリズムは、粒子の質量がラグランジアン結合係数の無理関数である場合に、ラジカルの操作に頼ることなく、質量ゴーストが存在しない条件を抽出することを可能にします。 本アルゴリズムをいくつかの例に対して検証しますが、その中には、質量ゼロの重力子に加えて2つの健全な質量スカラーを伝播する最も一般的なパリティ不定値アインシュタイン-カルタン/ポアンカレ重力があります。 重要な点として、Wolfram言語のPSALTerソフトウェアをアップグレードし、パリティ非保存理論に対応できるようにしました。 PSALTerはxActプロジェクトへの貢献です。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Describing dynamics in a gravitational universe with positive cosmological constant, such as de Sitter space, is a conceptually challenging problem. We propose a principle for constructing a quantum system that can potentially be used to study this question. This quantum system describes a heavy object in such a universe interacting with its environment, to which gauge invariant dynamical observables can be anchored. In order to describe gravity with positive cosmological constant, the proposed quantum system needs to agree with all known semiclassical results. We investigate this with a particular microscopic realization constructed using SYK. We first find that correlators match the classical limit of gravity, given by quantum fields in rigid de Sitter space. In particular, the usual UV behavior of quantum fields is surprisingly reproduced by the quantum mechanical system. In order to probe small effects in the gravitational constant, we also consider the intrinsically dynamical out-of-time-order correlators (OTOCs). These correspond to gravitational scattering in the bulk away from the worldline associated with the quantum system. Such OTOCs have highly non-trivial features in de Sitter space, including a Lyapunov exponent which is twice as big as the maximal chaos exponent from the bound on chaos, as well as an unusual behavior of the coefficients in various OTOCs. Interestingly, we find that these features are reproduced by the quantum system. | ド・ジッター空間のような正の宇宙定数を持つ重力宇宙におけるダイナミクスを記述することは、概念的に困難な問題である。 我々は、この問題の研究に使用できる可能性のある量子系を構築するための原理を提案する。 この量子系は、そのような宇宙において環境と相互作用する重い物体を記述し、ゲージ不変な力学的観測量をその物体に固定することができる。 正の宇宙定数を持つ重力を記述するためには、提案する量子系は既知の半古典的な結果すべてと一致する必要がある。 我々はSYKを用いて構築した特定の微視的実現を用いてこれを検証する。 まず、相関子が、剛体ド・ジッター空間の量子場によって与えられる重力の古典的極限と一致することを見出す。 特に、量子場の通常の紫外域での振る舞いは、量子力学系によって驚くべきことに再現される。 重力定数の小さな効果を調べるために、我々は本質的に力学的な時間順序外相関子（OTOC）も考慮する。 これらは、量子系に付随する世界線から離れたバルクにおける重力散乱に対応する。 このようなOTOCは、ド・ジッター空間において非常に非自明な特徴を示す。 例えば、カオスの限界から得られる最大カオス指数の2倍の大きさのリアプノフ指数や、様々なOTOCにおける係数の異常な挙動などが挙げられる。 興味深いことに、これらの特徴は量子系によって再現されることが明らかになった。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We recursively construct tree-level electromagnetic and gravitational Compton amplitudes of higher-spin massive particles by the all-line transverse momentum shift. With three-point amplitude as input, we demonstrate that higher-point electromagnetic and gravitational Compton amplitudes are on-shell constructible up to spin $s = 3/2$ and $s = 5/2$, respectively, under the all-line transverse shift after imposing the current constraint condition. We unambiguously derive the four-point electromagnetic and gravitational Compton amplitudes for $s \leq 3/2$ and $s \leq 5/2$, which are uniquely determined by the on-shell recursion relation and are free from unphysical spurious poles. In addition, we explore amplitudes of spin-$3/2$ particles with non-minimal three-point interactions with photon, as well as $s > 3/2$ particles, and comment on their notable features. Our work furthers the understanding of on-shell methods for massive amplitudes, with hopes to shed light on physical observables in particle physics and higher-spin amplitudes relevant for Kerr black-hole scattering. | 高スピン質量粒子のツリーレベル電磁コンプトン振幅および重力コンプトン振幅を、全線横方向運動量シフトによって再帰的に構成する。 3点振幅を入力として、電流拘束条件を課した後、全線横方向運動量シフトの下で、高点電磁コンプトン振幅および重力コンプトン振幅が、それぞれスピン$s = 3/2$および$s = 5/2$までオンシェル構成可能であることを示す。 $s \leq 3/2$および$s \leq 5/2$の4点電磁コンプトン振幅および重力コンプトン振幅を一義的に導出する。 これらはオンシェル再帰関係によって一意に決定され、非物理的なスプリアスポールは存在しない。 さらに、光子との非最小三点相互作用を持つスピン$3/2$粒子、および$s>3/2$粒子の振幅を探求し、それらの注目すべき特徴についてコメントする。 本研究は、質量を持つ振幅に対するオンシェル法の理解を深め、素粒子物理学における物理的観測量やカーブラックホール散乱に関連する高スピン振幅の解明に寄与することを期待している。 |