本ウェブサイトはあくまで非公式です．
研究に用いる場合には，必ず原論文を読んでください．このウェブサイトはあくまで情報収集をサポートするためのものであり，正確性を保証するものではありません．
掲載されている論文の著作権は各論文の著者にあります．
本ウェブサイトで利用しているメタデータ（タイトルやアブストラクト等）はCC0 1.0の下で利用が許可されています．
本ウェブサイトの利用によって生じたあらゆる損害について管理人は責任を負いません．
Thank you to arXiv for use of its open access interoperability. This service was not reviewed or approved by, nor does it necessarily express or reflect the policies or opinions of, arXiv.
本ウェブページの作成にはarXiv APIを使用しています.arXivのオープンアクセスな相互運用性を利用できることについて,arXivに心より感謝申し上げます.このウェブサイトはarXivによってレビューまたは承認されたものではなく，必ずしもarXivの方針または意見を表明または反映するものではありません．
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| We report the local-in-time conservative dynamics of nonspinning binary systems at fifth Post-Minkowskian (5PM) and first self-force (1SF) orders. This follows from an explicit calculation of the 5PM/1SF nonlocal-in-time tail-type contribution to the deflection angle via worldline effective field theory techniques. Proceeding as in [2403.04853], we subtract the nonlocal tail terms from the result in [2403.07781] and reconstruct a local-in-time Hamiltonian in isotropic gauge -- valid for generic orbits. For completeness, we reinstate the nonlocal terms relevant for elliptic-like motion up to 6PN/1SF in a small-eccentricity expansion. Via the connection between the (source) energy flux in [2210.05541] and tail effects, we also derive the SF-exact logarithmic-dependent part of the full 5PM bound Hamiltonian. Our results provide the most accurate description to date of the dynamics of bound compact objects within the framework of relativistic scattering computations. | 我々は、第5ポストミンコフスキー秩序（5PM）および第1自己力秩序（1SF）における非自転連星系の時間的局所的保存的ダイナミクスを報告する。 これは、世界線有効場理論の手法を用いて、5PM/1SFの時間的非局所的テール型寄与の偏向角への明示的な計算から得られる。 [2403.04853]と同様に、[2403.07781]の結果から非局所的テール項を差し引き、一般的な軌道に対して有効な等方ゲージにおける時間的局所的ハミルトニアンを再構築する。 完全性を期すため、小離心率展開において、6PN/1SFまでの楕円運動に関連する非局所項を復元する。 [2210.05541]における（源）エネルギーフラックスとテイル効果との関連を通して、完全な5PM束縛ハミルトニアンのSF厳密な対数依存部分も導出した。 我々の結果は、相対論的散乱計算の枠組みの中で、束縛コンパクト天体のダイナミクスをこれまでで最も正確に記述するものである。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| In this paper we present a collection of general identities relating the deformation tensor $\mathcal{K}=\mathcal{L}_{\eta}g$ of an arbitrary vector field $\eta$ with the tensor $\Sigma=\mathcal{L}_{\eta}\nabla$ on an abstract hypersurface $\mathcal{H}$ of any causal character. As an application we establish necessary conditions on $\mathcal{H}$ for the existence of a homothetic Killing vector on the spacetime where $\mathcal{H}$ is embedded. The sufficiency of these conditions is then analysed in three specific settings. For spacelike hypersurfaces, we recover the well-known homothetic KID equations [10, 13] in the language of hypersurface data. For two intersecting null hypersurfaces, we generalize a previous result [7], valid for Killings, to the homothetic case and, moreover, demonstrate that the equations can be formulated solely in terms of the initial data for the characteristic Cauchy problem, i.e., without involving a priori spacetime quantities. This puts the characteristic KID problem on equal footing with the spacelike KID problem. Furthermore, we highlight the versatility of the formalism by addressing the homothetic KID problem for smooth spacelike-characteristic initial data. Other initial value problems, such as the spacelike-characteristic with corners, can be approached similarly. | 本論文では、任意のベクトル場 $\eta$ の変形テンソル $\mathcal{K}=\mathcal{L}_{\eta}g$ と、任意の因果特性を持つ抽象超曲面 $\mathcal{H}$ 上のテンソル $\Sigma=\mathcal{L}_{\eta}\nabla$ を関連付ける一般的な恒等式の集合を提示する。 応用として、$\mathcal{H}$ が埋め込まれた時空上に相似キリングベクトルが存在するための $\mathcal{H}$ 上の必要条件を確立する。 次に、これらの条件の妥当性を 3 つの具体的な設定において解析する。 時空的超曲面については、超曲面データの言語でよく知られている相似 KID 方程式 [10, 13] を復元する。 二つの交差する零超曲面について、Killings に有効な以前の結果 [7] を相似の場合に一般化し、さらに、方程式が特性コーシー問題の初期データのみを用いて、すなわち、事前時空量を考慮せずに定式化できることを示す。 これにより、特性 KID 問題は空間的 KID 問題と同等の立場に置かれる。 さらに、滑らかな空間的特性初期データに対する相似 KID 問題を取り扱うことで、この形式主義の汎用性を強調する。 コーナー付き空間的特性初期値問題などの他の初期値問題にも同様にアプローチできる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| Using the worldline quantum field theory approach we derive solutions to the equations of motion for spinning massive bodies up to quadratic order in spins. At leading post-Minkowskian (PM) order these trajectories are obtained in the time domain, and at sub-leading order in the frequency domain. Our approach incorporates diagrammatic techniques and modern Feynman integration technologies, and includes a new family of loop integrals different to those seen in asymptotic PM calculations. Our results provide a new mechanism for computing the radiated angular momentum involved in gravitational scattering, which we reproduce at 2PM order up to linear spins. We have established a framework for computing higher-order effects to further extend the high-precision frontier in analytical gravitational wave physics, and push predictions for the radiated angular momentum to higher perturbative orders. | 世界線量子場理論のアプローチを用いて、スピンの2次オーダーまで回転する質量体の運動方程式の解を導出した。 ポストミンコフスキー（PM）オーダーではこれらの軌跡は時間領域で、サブリードオーダーでは周波数領域で得られる。 我々のアプローチは、ダイアグラム法と現代のファインマン積分技術を組み込んでおり、漸近PM計算で見られるものとは異なる新しいループ積分族を含んでいる。 我々の結果は、重力散乱に関与する放射角運動量を計算するための新しいメカニズムを提供し、線形スピンまで2PMオーダーで再現する。 我々は、高次効果を計算するための枠組みを確立し、解析的重力波物理学における高精度フロンティアをさらに拡大し、放射角運動量の予測を高次の摂動オーダーまで押し上げた。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| The mass window of ultralight axion dark matter motivated by suppressing the growth of structure on subgalactic scales, $m\sim 10^{-22}\,\mathrm{eV}$, is now severely constrained by various observation data (e.g. Lyman-$\alpha$ forest). As an attempt to reopen this mass window, we investigate an alternative ultralight dark matter candidate, the complex scalar field dark matter (SFDM). We derive the relativistic hydrodynamics of the complex SFDM in the framework of cosmological perturbation theory. Our formalism contains two novel ingredients uniquely associated with the complex SFDM model: the Eckart frame defined by the conserved Noether current, and the stiff gauge condition, $c_s^2\equiv (\delta P/\delta\rho)|_s=1$. In the Eckart frame, the complex SFDM is effectively an imperfect fluid with a dissipative energy flux, distinguishing itself from axion dark matter. The energy flux can affect the growth of density fluctuations dynamically. Meanwhile, we apply the stiff gauge condition to find new constitutive equations for the complex SFDM. We revisit the homogeneous evolution of the complex SFDM and present illustrative early-stage solutions for perturbations of the complex SFDM in a simplified setting. We demonstrate the effects of varying the model parameters on the evolution of the perturbation variables. | 銀河系下スケールにおける構造成長の抑制を目的とした超軽量アクシオン暗黒物質の質量窓 $m\sim 10^{-22}\,\mathrm{eV}$ は、現在、様々な観測データ（例えば、Lyman-$\alpha$ フォレスト）によって厳しく制限されている。 この質量窓を再び開く試みとして、我々は代替の超軽量暗黒物質候補である複素スカラー場暗黒物質（SFDM）を調査する。 我々は、宇宙論的摂動論の枠組みにおいて、複素SFDMの相対論的流体力学を導出する。 我々の定式化には、複素SFDMモデルに特有の2つの新しい要素、すなわち保存されるノイマンカレントによって定義されるエッカート座標系と、スティッフゲージ条件 $c_s^2\equiv (\delta P/\delta\rho)|_s=1$ が含まれる。 エッカート座標系において、複素SFDMは事実上、散逸的なエネルギー流束を持つ不完全流体であり、アクシオン暗黒物質とは区別されます。 エネルギー流束は密度揺らぎの成長に動的に影響を与える可能性があります。 一方、我々はスティッフゲージ条件を適用し、複素SFDMの新しい構成方程式を見出します。 複素SFDMの均質発展を再検討し、単純化された設定における複素SFDMの摂動に対する例示的な初期段階の解を提示します。 モデルパラメータの変化が摂動変数の発展に与える影響を示します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| From a given Fokker-Planck equation, a multi-parameter deformed partner Fokker-Planck equation is constructed. This is done by first deleting a set of eigenstates of the original FPE by the multi-step Darboux-Crum transformation, and then reinstating the eigen-energy levels by the reverse Darboux-Crum transformation. Extension to fractional Fokker-Planck equation is briefly discussed. A recent study of the one-parameter isospectral FPE applied to black hole in the thermal potential approach is commented. | 与えられたフォッカー・プランク方程式から、多パラメータ変形されたパートナー・フォッカー・プランク方程式が構成される。 これは、まず多段階ダルブー・クラム変換によって元のFPEの固有状態セットを削除し、次に逆ダルブー・クラム変換によって固有エネルギー準位を復元することによって行われる。 分数フォッカー・プランク方程式への拡張について簡単に説明する。 熱ポテンシャル法においてブラックホールに適用された1パラメータ等スペクトルFPEに関する最近の研究について解説する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| Neutron star glitches -- sudden increases in rotational frequency -- are thought to result from angular momentum transfer via quantized vortices in the superfluid core. Using a two-dimensional rotating atomic Bose-Einstein condensate with phenomenological damping and a pinning potential to mimic the crust, we model the dynamics underlying these events. Our simulations reveal a transient Kolmogorov-like turbulent cascade ($k^{-5/3}$) that transitions to a Vinen-like scaling ($k^{-1}$). We identify an anomalous secondary injection mechanism driven primarily by quantum pressure, which sustains turbulent fluctuations in pulsar glitches. By tuning the damping coefficient $\gamma$, we determine an optimal regime for energy transfer. These findings provide a robust analogy for neutron star glitch phenomena and offer new insights into turbulence in extreme astrophysical environments. | 中性子星グリッチ（回転周波数の急激な増加）は、超流動コア内の量子化された渦を介した角運動量移動に起因すると考えられています。 地殻を模倣するために、現象論的減衰とピンニングポテンシャルを備えた2次元回転原子ボーズ・アインシュタイン凝縮体を用いて、これらの事象の背景にあるダイナミクスをモデル化しました。 シミュレーションでは、過渡的なコルモゴロフ型の乱流カスケード（$k^{-5/3}$）が、ヴィーネン型のスケーリング（$k^{-1}$）へと遷移することが明らかになりました。 パルサーグリッチにおける乱流変動を持続させる、主に量子圧力によって駆動される異常な二次注入メカニズムを特定しました。 減衰係数$\gamma$を調整することで、エネルギー移動の最適な状態を決定しました。 これらの発見は、中性子星グリッチ現象に対する強力なアナロジーを提供するとともに、極限天体物理環境における乱流に関する新たな知見を提供するものである。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| Local foliations of area constrained Willmore surfaces on a 3-dimensional Riemannian manifold were constructed by Lamm, Metzger and Schulze, and Ikoma, Machiodi and Mondino, the leaves of these foliations are, in particular, critical surfaces of the Hawking energy in case they are contained in a totally geodesic spacelike hypersurface. We generalize these foliations to the general case of a non-totally geodesic spacelike hypersurface, constructing a unique local foliation of area constrained critical surfaces of the Hawking energy. A discrepancy when evaluating the so called small sphere limit of the Hawking energy was found by Friedrich. He studied concentrations of area constrained critical surfaces of the Hawking energy and obtained a result that apparently differs from the well established small sphere limit of the Hawking energy of Horowitz and Schmidt, this small sphere limit in principle must be satisfied by any quasi local energy. We independently confirm the discrepancy and explain the reasons for it to happen. We also prove that these surfaces are suitable to evaluate the Hawking energy in the sense of Lamm, Metzger and Schulze, and we find an indication that these surfaces may induce an excess in the energy measured. | 3次元リーマン多様体上の面積制約ウィルモア面の局所葉脈構造は、ラム、メッツガー、シュルツェ、および生駒、マチオディ、モンディーノによって構築されました。 これらの葉脈構造の葉は、特に、全測地線状空間的超曲面に含まれる場合、ホーキングエネルギーの臨界面となります。 我々はこれらの葉脈構造を、全測地線状ではない空間的超曲面の一般的なケースに一般化し、ホーキングエネルギーの面積制約臨界面の唯一の局所葉脈構造を構築します。 ホーキングエネルギーのいわゆる小球極限を評価する際の矛盾は、フリードリッヒによって発見されました。 彼は、面積が制限されたホーキングエネルギーの臨界面の集中を研究し、ホロウィッツとシュミットによるホーキングエネルギーの確立された小球極限とは明らかに異なる結果を得ました。 この小球極限は、原理的には、いかなる準局所エネルギーも必ず満たさなければなりません。 我々は独立にこの矛盾を確認し、その理由を説明します。 また、これらの面がラム、メッツガー、シュルツェの意味でホーキングエネルギーを評価するのに適していることを証明し、これらの面が測定エネルギーに過剰を生じる可能性があることを示唆しています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| We consider Einstein gravity with positive cosmological constant coupled to matter in an asymptotically de Sitter universe with sphere boundary at timelike infinity. In this setting we show that, to one-loop order and at late time, the norm of the no-boundary state vanishes, going as $ e^{S_0} \frac{Z S_0^{-d(d+1)/4}}{\text{vol}(SO(d,1))}$ with $S_0$ the tree-level entropy of the static patch, $d$ the spacetime dimension, and $Z$ non-negative. While we expect a non-zero norm to arise at two loops, the presence of an observer already stabilizes it to a large, finite value at one loop. | 漸近的ド・ジッター宇宙において、正の宇宙定数を持つアインシュタイン重力が物質と結合し、時間的無限遠に球面境界を持つ宇宙を考察する。 この設定において、1ループの順序と遅い時間において、無境界状態のノルムが消滅し、$ e^{S_0} \frac{Z S_0^{-d(d+1)/4}}{\text{vol}(SO(d,1))}$ となることを示す。 ここで、$S_0$ は静的パッチのツリーレベルエントロピー、$d$ は時空次元、$Z$ は非負である。 2ループで非ゼロのノルムが出現すると予想されるが、観測者の存在により、1ループで既に大きな有限値に安定化されている。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| Inspired by the small sphere-limit for quasi-local energy we study local foliations of surfaces with prescribed mean curvature. Following the strategy used by Ye in 1991 to study local constant mean curvature foliations, we use a Lyapunov Schmidt reduction in an n+1 dimensional manifold equipped with a symmetric 2-tensor to construct the foliations around a point, prove their uniqueness and show their nonexistence conditions. To be specific, we study two foliation conditions. First we consider constant space-time mean curvature surfaces. These foliations were used by Cederbaum and Sakovich to characterize the center of mass in general relativity. Second, we study local foliations of constant expansion surfaces. | 準局所エネルギーの小球極限に着想を得て、所定の平均曲率を持つ曲面の局所葉脈構造を研究する。 1991年にYeが局所定数平均曲率の葉脈構造を研究するために用いた戦略に従い、対称2次元テンソルを備えたn+1次元多様体におけるLyapunov-Schmidt縮約を用いて、点の周りの葉脈構造を構築し、その一意性を証明し、その非存在条件を示す。 具体的には、2つの葉脈構造条件を研究する。 まず、定数時空平均曲率曲面を考える。 これらの葉脈構造は、CederbaumとSakovichによって一般相対論における質量中心を特徴付けるために用いられた。 次に、定数拡大曲面の局所葉脈構造を研究する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| In this paper, I investigate gravitational thermodynamics of the Einstein-Maxwell-scalar system in three dimensions without a cosmological constant. In the previous work by Krishnan,Shekhar, and Bala Subramanian (Nucl. Phys. B 958 (2020) 115115 [33]), it was argued that this system has no BH saddles, but has only empty (flat space) saddles and boson star saddles. It was then concluded that the structure of the thermodynamic phase space is much simpler than in the higher dimensional cases. I will show that, in addition to the known boson star and empty saddles, three more types of saddles exist in this system: the BG saddle, its hairy generalization, and a novel configuration called the boson star-PL saddle. As a result, the structure is richer than one might naively expect and is very similar to the higher dimensional ones. | 本論文では、宇宙定数を持たない3次元アインシュタイン-マクスウェル-スカラー系の重力熱力学を考察する。 Krishnan、Shekhar、Bala Subramanianによる先行研究 (Nucl. Phys. B 958 (2020) 115115 [33]) では、この系にはBHサドルは存在せず、空（平坦空間）サドルとボソンスターサドルのみが存在すると主張された。 そして、熱力学的位相空間の構造は高次元の場合よりもはるかに単純であると結論付けられた。 本論文では、既知のボソンスターサドルと空サドルに加えて、この系にはさらに3種類のサドル、すなわちBGサドル、そのヘアリー一般化、そしてボソンスター-PLサドルと呼ばれる新しい構成が存在することを示す。 その結果、その構造は単純に予想されるよりも豊かであり、高次元の構造と非常に似ています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| In this paper, we studied quantum tunneling of massless and massive particles pertaining to a Schwarzschild black hole in a quintessence background, and explored the consequences emerging from a generalized uncertainty principle (GUP). For the quintessence scenario, we considered two specific cases of $w$, which is the ratio of the pressure and energy density, namely $w=-1/3$ and $w=-2/3$. For the GUP, we used a modified Schwarzschild metric and employed a unique choice of contour integration to compute the tunneling amplitudes. An analysis and comparative study of the respective temperature profiles has been made. The energy emission rate has also been analysed. | 本論文では、クインテッセンス背景におけるシュワルツシルトブラックホールに関連する質量ゼロ粒子と質量を持つ粒子の量子トンネル効果を研究し、一般化不確定性原理（GUP）から生じる帰結を考察した。 クインテッセンスシナリオでは、圧力とエネルギー密度の比である$w$の2つの具体的なケース、すなわち$w=-1/3$と$w=-2/3$を考察した。 GUPでは、修正シュワルツシルト計量を用い、トンネル効果の振幅を計算するために独自の等高線積分法を採用した。 それぞれの温度プロファイルの解析と比較研究を行った。 エネルギー放出率も解析した。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| We examine the dissipation of infalling particles near black holes under the assumption that the equivalence principle breaks down at the stretched horizon. This violation allows partial reflection of particles just outside the event horizon, as suggested by models such as the fuzzball and firewall proposals. We show that scattering with blue-shifted Hawking radiation leads to moderate dissipation when the particle energy is comparable to the Hawking temperature. The decay rate is independent of the Planck mass, and therefore gravitational wave echoes-arising from such partial reflection-may survive despite the presence of quantum gravitational effects. Our result is universal and does not rely on the detailed microphysics of the horizon. | 我々は、等価性原理が引き伸ばされた地平線で破綻するという仮定の下、ブラックホール近傍への落下粒子の散逸を考察する。 この破れは、ファズボールやファイアウォールといったモデルが示唆するように、事象の地平線のすぐ外側で粒子が部分的に反射することを可能にする。 我々は、粒子エネルギーがホーキング温度に匹敵する場合、青方偏移したホーキング放射による散乱が中程度の散逸をもたらすことを示す。 減衰率はプランク質量に依存しないため、このような部分反射から生じる重力波エコーは、量子重力効果が存在するにもかかわらず残存する可能性がある。 我々の結果は普遍的であり、地平線の詳細な微視的物理学に依存しない。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| The necessary and sufficient conditions for a type N vacuum solution (with cosmological constant) to admit a group of isometries of dimension $r$ are given in terms of the invariant concomitants of the Weyl tensor. This study requires defining several invariant classes, and for each class, the conditions that determine the dimension are given. Thus, an IDEAL (Intrinsic, Deductive, Explicit and ALgorithmic) characterisation of these spacetimes follows. Some examples show that our algorithmic results can easily be implemented on the \textit{xAct Mathematica} suite of packages. The relation between our classes and already known families of solutions of Einstein equations is outlined. | N型真空解（宇宙定数を持つ）が次元$r$の等長変換群を許容するための必要十分条件は、ワイルテンソルの不変随伴項によって与えられる。 本研究では、いくつかの不変クラスを定義する必要があり、各クラスに対して次元を決定する条件が与えられる。 したがって、これらの時空のIDEAL（内在的、演繹的、明示的、アルゴリズム的）な特徴付けが導かれる。 いくつかの例は、我々のアルゴリズム結果が\textit{xAct Mathematica}パッケージ群上で容易に実装できることを示す。 我々のクラスと既知のアインシュタイン方程式の解の族との関係を概説する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| The lightest Kaluza-Klein (KK) dark matter particles and primordial black holes (PBHs) emerge as plausible candidates for dark matter. In scenarios where dark matter is a mix of KK particles and PBHs, PBHs can attract surrounding KK dark matter particles post-formation, leading to the creation of ultracompact dark matter halos (UCMHs). The distribution of KK dark matter particles within UCMHs tends to be steeper than in classical dark matter halo structures, such as the Navarro-Frenk-White model. Consequently, the annihilation rate of KK dark matter particles in UCMHs is significant. The high-energy photons resulting from the annihilation of KK particles in UCMHs contribute to the extragalactic gamma-ray background (EGB). Leveraging data from the $\mathtt{Fermi\text{-}LAT}$ experiment, we have derived, for the first time, upper limits on the cosmological abundance of PBHs in the context of KK dark matter annihilation. For a KK dark matter mass range of $500\le m_{\rm B^{(1)}}\le 1500$ GeV, which aligns with the observed present abundance of dark matter, the conservative limits on the fraction of dark matter in PBHs, for massive PBHs with $M_{\rm PBH}\gtrsim 10^{-11}M_{\odot}$, are $f_{\rm PBH} \lesssim 2\times 10^{-5}$. | 最も軽いカルツァ＝クライン（KK）暗黒物質粒子と原始ブラックホール（PBH）は、暗黒物質の有力な候補として浮上しています。 暗黒物質がKK粒子とPBHの混合物であるシナリオでは、PBHは形成後に周囲のKK暗黒物質粒子を引き寄せ、超コンパクト暗黒物質ハロー（UCMH）の形成につながります。 UCMH内のKK暗黒物質粒子の分布は、ナバロ＝フレンク＝ホワイトモデルなどの古典的な暗黒物質ハロー構造よりも急峻になる傾向があります。 その結果、UCMHにおけるKK暗黒物質粒子の消滅率は顕著になります。 UCMHにおけるKK粒子の消滅によって生じる高エネルギー光子は、銀河系外ガンマ線背景放射（EGB）に寄与します。 $\mathtt{Fermi\text{-}LAT}$実験のデータを利用し、KK暗黒物質消滅の文脈におけるPBHの宇宙論的存在量の上限を初めて導出した。 KK暗黒物質の質量範囲は$500\le m_{\rm B^{(1)}}\le 1500$ GeVであり、これは現在観測されている暗黒物質の存在量と一致する。 PBH中の暗黒物質の割合の保守的な限界は、$M_{\rm PBH}\gtrsim 10^{-11}M_{\odot}$の質量を持つPBHの場合、$f_{\rm PBH}\lesssim 2\times 10^{-5}$である。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| The emergence of Lorentzian geometries in spin-foams and group field theories is investigated. The spectral dimension of periodic Euclidean spin-foam frusta is studied. At large scales, the spectral dimension is generically four. At lower scales, a non-trivial flow of the spectral dimension is observed, sensitive to quantum effects, curvature induced oscillations and the parameters of the theory. The removal of numerical cutoffs and a thermodynamic limit is discussed, suggesting a phase transition from zero to four large-scale dimensions. Lorentzian Regge calculus for (3+1) cosmology, modelled with Lorentzian 4-frusta, coupled to a massless free scalar field is studied. It is shown that causal regularity, solutions to the Regge equations and a continuum limit only exist if the cells connecting neighboring slices are timelike. The dynamics can be expressed relationally only in the small deficit angle limit. Effective (2+1) spin-foam cosmology with a minimally coupled massive scalar field is investigated. The scalar field mass is shown to ensure convergence of the path integral. The classicality of expectation values is shown to be intimately connected to causal regularity and the path integral measure. A causal completion of the Barrett-Crane group field theory model is developed. Its amplitudes are explicitly computed in spin representation using methods from integral geometry. A Landau-Ginzburg analysis is applied to the complete Barrett-Crane (BC) group field theory model. It is shown that mean-field theory is generically self-consistent, and that timelike faces do not contribute to the critical behavior. Employing the complete BC model, a physical Lorentzian reference frame is coupled, and scalar cosmological perturbations are extracted from entangled GFT coherent states. The dynamics of these perturbations are shown to agree with classical results up to quantum corrections. | スピンフォームと群場理論におけるローレンツ幾何学の出現について考察する。 周期的ユークリッドスピンフォーム円錐台のスペクトル次元を研究する。 大規模スケールでは、スペクトル次元は一般に4である。 より低スケールでは、スペクトル次元の非自明な流れが観測され、量子効果、曲率誘起振動、および理論パラメータに敏感である。 数値的カットオフの除去と熱力学的極限について議論し、0次元から4次元の大規模次元への相転移を示唆する。 質量ゼロの自由スカラー場と結合したローレンツ4次元円錐台でモデル化された(3+1)宇宙論のためのローレンツ・レッジェ計算を研究する。 因果的正則性、レッジェ方程式の解、および連続体極限は、隣接するスライスを接続するセルが時間的である場合にのみ存在することを示す。 ダイナミクスは、小さな欠損角極限においてのみ関係的に表現できる。 最小結合した質量を持つスカラー場を持つ有効(2+1)スピンフォーム宇宙論を解析する。 スカラー場の質量は経路積分の収束を保証することを示す。 期待値の古典性は、因果的正則性と経路積分測度と密接に関連していることを示す。 バレット-クレイン群場の理論モデルの因果的完備化が構築される。 その振幅は、積分幾何学の手法を用いてスピン表示で明示的に計算される。 ランダウ-ギンツブルグ解析を、完全なバレット-クレイン(BC)群場の理論モデルに適用する。 平均場理論は一般的に自己無撞着であり、時間的面は臨界挙動に寄与しないことを示す。 完全なBC模型を用いて、物理的なローレンツ基準系を結合し、エンタングルされたGFTコヒーレント状態からスカラー宇宙論的摂動を抽出する。 これらの摂動のダイナミクスは、量子補正まで古典的な結果と一致することが示される。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| Understanding topological phases of matter is essential for advancing both the fundamental theory and practical applications of condensed matter physics. Recently, a theoretical framework for a quantum Hall system with an expanding edge state was proposed [Phys. Rev. D {\bf 105}, 105009 (2022)], revealing the existence of an energy flux analogous to Hawking radiation on the edge. Motivated by this work, we extend the analysis to a model of a $(2+1)$-dimensional spacetime that includes both the bulk and edge regions. Due to the presence of bulk and edges, we demonstrate that the covariant form of the gravitational anomaly appears on the edge via the anomaly-inflow mechanism. Then, we investigate the energy flux on the edge from the viewpoint of gravitational anomalies, such as covariant gravitational and Weyl anomalies. We also find that, due to the conservation of energy and momentum in the entire system, the presence of anomalous currents on the expanding edge induces non-trivial currents in the bulk originating from the expansion of the edge. | 物質のトポロジカル相を理解することは、凝縮系物理学の基礎理論と実用化の両方を進展させる上で不可欠です。 最近、膨張エッジ状態を持つ量子ホール系の理論的枠組みが提案され[Phys. Rev. D {\bf 105}, 105009 (2022)]、エッジにおけるホーキング放射に類似したエネルギー流束の存在を明らかにしました。 この研究に着目し、我々は解析をバルク領域とエッジ領域の両方を含む(2+1)次元時空モデルに拡張します。 バルク領域とエッジ領域の存在により、異常流入機構を介してエッジにおいて重力異常の共変形が現れることを示します。 次に、共変重力異常やワイル異常といった重力異常の観点から、エッジにおけるエネルギー流束を解析します。 また、系全体におけるエネルギーと運動量の保存則により、膨張エッジに異常な電流が存在すると、エッジの膨張に由来する非自明な電流がバルク内に誘起されることもわかりました。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| Gravitational chiral anomaly connects the topological charge of spacetime and the chirality of fermions. It has been known that the chirality is carried by the particles (or the excited states) and also by vacuum. While the gravitational anomaly equation has been applied to cosmology, distinction between these two contributions has been rarely discussed. In the study of gravitational leptogenesis, for example, lepton asymmetry associated with the chiral gravitational waves (GWs) sourced during inflation is evaluated only by integrating the anomaly equation. This approach, however, does not reveal how these two contributions are distributed in this scenario. Meanwhile, the dominance of vacuum contribution is observed in some specific types of Bianchi spacetime with parity-violating gravitational fields. One may wonder whether such a vacuum dominance takes place also in the system with chiral GWs around the flat background, which is more suitable for application to realistic cosmology. In this work, we apply an analogy between U(1) electromagnetism and the weak gravity to the spacetime that captures the characteristics of the one considered in the gravitational leptogenesis. With this approach, we try to obtain intuitive understanding of the fermion chirality generation under the parity-violating spin-2 gravitational field. By assuming the emergence of Landau level-like dispersion relation in our setup, we observe that spin-2 nature seems to make the level-crossing inefficient, indicating that the chrial charge is likely to accumulate in the vacuum. On this basis, phenomenological implications for gravitational leptogenesis are discussed. | 重力カイラル異常は、時空の位相電荷とフェルミオンのカイラリティを結び付けます。 カイラリティは粒子（または励起状態）だけでなく真空によっても担われることが知られています。 重力異常方程式は宇宙論に適用されてきましたが、これら2つの寄与の区別についてはほとんど議論されていません。 例えば、重力レプトジェネシスの研究では、インフレーション中に発生するカイラル重力波（GW）に関連するレプトン非対称性は、異常方程式を積分することによってのみ評価されます。 しかし、このアプローチでは、このシナリオにおいてこれら2つの寄与がどのように分布しているかは明らかにされません。 一方、パリティ非保存の重力場を持つ特定の種類のビアンキ時空では、真空の寄与が優勢であることが観測されています。 このような真空支配が、現実的な宇宙論への応用により適した平坦な背景の周りのカイラル重力場を持つ系でも起こるのではないかと疑問に思うかもしれない。 本研究では、U(1)電磁気学と弱重力のアナロジーを、重力レプトジェネシスで考察されている時空特性を捉える時空に適用する。 このアプローチにより、パリティ非保存のスピン2重力場下におけるフェルミオンカイラリティ生成の直感的な理解を試みる。 我々の設定においてランダウ準位のような分散関係が出現すると仮定することにより、スピン2の性質が準位交差を非効率的にし、カイラル電荷が真空中に蓄積する可能性が高いことを観測する。 これに基づいて、重力レプトジェネシスへの現象論的含意を議論する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| The tidal deformability is a key observable to test the nature of compact objects in a binary coalescence. Within vacuum General Relativity, the tidal Love numbers of a four-dimensional black hole are strictly zero, while they are non-zero and model-dependent for material objects, matter distributions around black holes, or in alternative theories of gravity. Here, we develop a model-agnostic framework based on the membrane paradigm, where the tidal properties of a spherically symmetric object are encoded in the response of a fictitious membrane in terms of viscosity coefficients. We show that both neutron stars and exotic compact objects (in particular, we provide an explicit example for thin-shell gravastars) are included in this framework, provided that the bulk and shear viscosity coefficients of the membrane have a nontrivial frequency dependence. We derive a general result for the electric and magnetic tidal Love numbers for non-rotating and spherically symmetric compact objects in terms of the viscosity coefficients, discussing their behavior with the compactness of the object, and identifying the conditions for the logarithmic behavior found in previous literature for various ultracompact objects. Finally, we show that the membrane shear viscosity coefficients associated with neutron star models feature novel quasi-universal relations, which depend only mildly on the neutron-star equation of state. | 潮汐変形は、連星合体におけるコンパクト天体の性質を検証するための重要な観測量である。 真空一般相対論では、4次元ブラックホールの潮汐ラブ数は厳密にゼロであるが、物質天体、ブラックホール周囲の物質分布、あるいは代替重力理論においてはゼロではなく、モデルに依存する。 本研究では、球対称天体の潮汐特性を、粘性係数を用いて架空の膜の応答に符号化する膜パラダイムに基づく、モデルに依存しない枠組みを構築する。 膜の体積粘性係数とせん断粘性係数が非自明な周波数依存性を持つという条件で、中性子星とエキゾチックコンパクト天体（特に薄殻重力星の明確な例を示す）の両方がこの枠組みに含まれることを示す。 回転しない球対称コンパクト天体の電気的および磁気的潮汐ラブ数について、粘性係数の観点から一般的な結果を導き、その挙動と天体のコンパクト性との関係を議論し、様々な超コンパクト天体について過去の文献で見出された対数的挙動の条件を特定する。 最後に、中性子星モデルに関連する膜せん断粘性係数は、中性子星状態方程式にほとんど依存しない、新しい準普遍関係を示すことを示す。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| In this contribution, we describe the status of our experiment aimed at measuring the gravitationally induced phase shift on path-entangled photons. We use a kilometer-scale fiber interferometer whose arms are vertically displaced in the Earth gravitational potential, allowing photons propagating at different heights to accumulate different phases. To date, this is the first experiment to measure this effect on massless particles, thereby experimentally combining general relativity and quantum mechanics. | 本稿では、経路もつれ光子における重力誘起位相シフトの測定を目的とした実験の現状について述べる。 地球の重力ポテンシャル内で垂直方向に変位したアームを備えたキロメートル規模の光ファイバー干渉計を用い、異なる高度を伝播する光子が異なる位相を蓄積できるようにする。 これは、質量のない粒子に対するこの効果を測定した初めての実験であり、一般相対論と量子力学を実験的に融合させたものである。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| When quantum measurements are conducted over spacelike-separated regions of spacetime, a natural and commonly assumed physical postulate, called Einstein causality, asserts that they should commute. In this paper, we provide a generalisation to L\"uders' rule \`a la Aharonov-Albert in those globally hyperbolic spacetimes which allow unitarily equivalent Hilbert spaces to be defined along Cauchy hypersurfaces, thus relying on the existence of an interaction picture \`a la Tomonaga-Schwinger. We show that under this rule, selective quantum measurements satisfy a state-independent anyonic commutation relation over spacelike-separated (pre)compact regions. We highlight that this propagates to positive operator-valued measures (POVMs), where the commutation is necessarily bosonic. In the simplistic scenario where the measurements are assumed to be instantaneous, this implies quantum no-signalling for non-selective measurements. We then examine Sorkin's impossible measurements and show that immediate contradictions can be averted as long as collapse-inducing measurements are irreversible. We finish by discussing the possibility of extending such results beyond the interaction picture. | 量子測定が空間的に分離された時空領域にわたって行われる場合、アインシュタイン因果律と呼ばれる自然かつ一般的に想定される物理的公理により、それらの測定は交換可能であるはずであると主張します。 本論文では、コーシー超面に沿ってユニタリ同値なヒルベルト空間を定義できる大域的双曲的時空において、アハロノフ＝アルバート流のルダース則の一般化を与える。 これは、朝永＝シュウィンガー流の相互作用描像の存在に依存する。 この規則の下では、選択的量子測定は、空間的に分離された（前）コンパクト領域上で状態独立なエニオン交換関係を満たすことを示す。 これは、交換が必然的にボソン的である正の作用素値測度（POVM）にも伝播することを強調する。 測定が瞬時に行われると仮定する単純なシナリオでは、これは非選択的測定において量子無信号を意味する。 次に、ソルキンの不可能測定を検証し、崩壊を誘発する測定が不可逆である限り、即時矛盾を回避できることを示す。 最後にこのような結果を相互作用の図を超えて拡張する可能性について議論することにより。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| We have surveyed all conventional methods proposed or conceivable for obtaining resolved images of an Earth-like exoplanet. Generating a 10x10 pixel map of a 1 R_Earth world at 10 pc demands ~0.85 uas angular resolution and photon collection sufficient for SNR >= 5 per "micro-pixel". We derived diffraction-limit and photon-budget requirements for: (1) large single-aperture space telescopes with internal coronagraphs; (2) external starshades; (3) space-based interferometry (nulling and non-nulling); (4) ground-based extremely large telescopes with extreme adaptive optics; (5) pupil-densified "hypertelescopes"; (6) indirect reconstructions (rotational light-curve inversion, eclipse mapping, intensity interferometry); and (7) diffraction occultation by Solar System bodies. Even though these approaches serve their primary goals - exoplanet discovery and initial coarse characterization - each remains orders of magnitude away from delivering a spatially resolved image. In every case, technology readiness falls short, and fundamental barriers leave them 2-5 orders of magnitude below the astrometric resolution and photon-budget thresholds needed to map an Earth analog even on decadal timescales. Ultimately, an in situ platform delivered to <= 0.1 AU of the target could, in principle, overcome both diffraction and photon-starvation limits - but such a mission far exceeds current propulsion, autonomy, and communications capabilities. By contrast, the Solar Gravitational Lens - providing on-axis gain of ~1e10 and inherent uas-scale focusing once a spacecraft reaches >=550 AU - remains the only near-term, scientifically and technologically viable means to acquire true, resolved surface images and spatially resolved spectroscopy of Earth-like exoplanets in our stellar neighborhood. | 地球型太陽系外惑星の分解能画像を取得するために提案されている、あるいは考えられるあらゆる従来法を調査した。 10 pcにある1 R_Earth惑星の10x10ピクセルマップを作成するには、約0.85 uasの角度分解能と、「マイクロピクセル」あたりSNR >= 5を実現するのに十分な光子収集が必要である。 我々は、(1) 内蔵コロナグラフを備えた大型単口径宇宙望遠鏡、(2) 外部スターシェード、(3) 宇宙ベースの干渉法（ヌルリングおよび非ヌルリング）、(4) 極限補償光学を備えた地上設置型超大型望遠鏡、(5) 瞳密度を高密度化した「ハイパーテレスコープ」、(6) 間接再構成（回転光度曲線逆変換、食マッピング、強度干渉法）、および(7) 太陽系天体による回折掩蔽について、回折限界と光子収支の要件を導出した。 これらのアプローチは、太陽系外惑星の発見と初期の大まかな特性評価という主要な目標を達成しているものの、空間分解能の高い画像を提供するには依然として桁違いの困難を伴います。 いずれの場合も、技術の成熟度が不十分であり、根本的な障壁により、数十年スケールであっても地球類似体の地図を作成するために必要な天文分解能と光子収支の閾値を2～5桁下回っています。 最終的には、ターゲットから0.1 AU以下に設置された現場プラットフォームは、原理的には回折限界と光子枯渇限界の両方を克服できる可能性がありますが、そのようなミッションは現在の推進力、自律性、通信能力をはるかに超えています。 対照的に、太陽重力レンズは、探査機が550 AU以上に到達すると、約1e10の軸上ゲインと固有のUASスケールの集光を提供し、私たちの恒星近傍にある地球型太陽系外惑星の真の分解能の高い表面画像と空間分解能の分光測定を取得するための、科学的かつ技術的に実現可能な唯一の短期的な手段です。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| Next-generation gravitational wave (GW) experiments will explore higher frequency ranges, where GW wavelengths approach the size of the detector itself. In this regime, GWs may be detected not just through the well-known mechanical deformation by tidal forces but also via induced effective currents in electromagnetic background fields. However, the calculation of this signal requires the GW metric in laboratory coordinates of the detector, and an accurate transformation to all orders into this frame is necessary. In this work, we derive a closed-form expression for the metric transformation of general chirp-like waveforms expressed in terms of the transverse-traceless GW metric, its integral, and its derivative. For more complex signals, where analytical integration is impractical, we provide an efficient approximation based on Taylor expansions of the retarded time to coalescence. Finally, we demonstrate how these results can be applied to calculate the signal response of a large class of detectors. Our approach provides essential tools for designing and interpreting high-frequency GW experiments that search for compact object mergers at MHz to GHz frequencies beyond the long-wavelength limit. | 次世代重力波（GW）実験では、重力波の波長が検出器自体のサイズに近づく高周波数領域を探索します。 この領域では、重力波は潮汐力によるよく知られた機械的変形だけでなく、電磁背景場における誘導有効電流によっても検出される可能性があります。 しかし、この信号の計算には、検出器の実験室座標における重力波計量が必要であり、このフレームへのすべてのオーダーへの正確な変換が必要です。 本研究では、横方向トレースレス重力波計量、その積分、およびその微分で表される一般的なチャープ状波形の計量変換の閉じた形式表現を導出します。 解析的積分が実用的ではないより複雑な信号については、合体遅延時間のテイラー展開に基づく効率的な近似を提供します。 最後に、これらの結果が、さまざまな検出器の信号応答を計算するためにどのように適用できるかを示します。 我々のアプローチは、長波長限界を超えるMHzからGHzの周波数でコンパクト天体の合体を探索する高周波重力波実験の設計と解釈に不可欠なツールを提供します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| Recent work has demonstrated that discrete quantum walks, when extended to quantum cellular automata (QCA), can, in the continuum limit, reproduce relativistic wave equations and quantum field theories (QFTs), including free quantum electrodynamics (QED). This QCA/QFT correspondence bridges quantum information processing and high-energy physics, raising fundamental questions about the nature of spacetime: whether it is the continuum QFT or the discrete QCA that is fundamental. For while Lorentz invariance appears robust experimentally, it may only approximate a deeper discrete structure, particularly at Planck-scale energies. This high-energy Lorentz violation is potentially observable either through cumulative effects over cosmic distances or via small deviations at accessible energies. In this paper, we analyze the QCA corresponding to QED and show that it implies both a deviation from the speed of light and spatial anisotropies. Using current experimental and astrophysical constraints, we place upper bounds on the QCA lattice spacing, providing insight into the plausibility of a fundamentally discrete spacetime. | 最近の研究では、離散量子ウォークを量子セルオートマトン（QCA）に拡張すると、連続体の極限において、相対論的波動方程式と量子場の理論（QFT）、さらには自由量子電磁力学（QED）を再現できることが実証されている。 このQCA/QFT対応は量子情報処理と高エネルギー物理学を橋渡しし、時空の性質に関する根本的な疑問を提起する。 つまり、根本的なのは連続体QFTなのか、それとも離散QCAなのか、という疑問である。 ローレンツ不変性は実験的には堅牢に見えるものの、特にプランクスケールのエネルギーにおいては、より深い離散構造を近似しているに過ぎない可能性がある。 この高エネルギーにおけるローレンツ不変性の破れは、宇宙距離にわたる累積効果を通して、あるいは到達可能なエネルギーにおける小さな偏差を通して、潜在的に観測可能である。 本稿では、QEDに対応するQCAを解析し、それが光速からの偏差と空間異方性の両方を意味することを示す。 現在の実験的および天体物理学的制約を用いて、QCA格子間隔に上限を設定し、根本的に離散的な時空の妥当性についての知見を提供します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| Hairy black holes by gravitational decoupling (GD) are probed to derive the gravitational waveform produced by perturbation theory applied to these compact objects. Using the Regge-Wheeler and Zerilli equations governing the metric perturbations and applying a higher-order WKB method, the quasinormal modes (QNMs) are computed and discussed. Compared to the QNMs produced in the ringdown phase of Reissner-Nordstr\"om black hole solutions, it yields a clear physical signature of primary hair imprinting the hairy GD black hole gravitational waveforms. | 重力分離（GD）によるヘアリーブラックホールの探査を行い、これらのコンパクト天体に摂動論を適用することで生成される重力波形を導出する。 計量摂動を支配するレッジェ＝ホイーラー方程式とゼリリ方程式を用い、高次WKB法を適用することで、準正規モード（QNM）を計算し、考察する。 ライスナー＝ノルドストロームブラックホール解のリングダウン段階で生成されるQNMと比較すると、ヘアリーGDブラックホールの重力波形に刻み込まれた一次ヘアの明確な物理的特徴が得られる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| This paper investigates quantum obesity (QO), quantum discord (QD), and the quantum steering ellipsoid (QSE) for bipartite Gisin states subjected to Garfinkle-Horowitz-Strominger (GHS) dilation of spacetime on the second qubit. These three quantifiers are introduced to characterize quantum correlations beyond entanglement and can also function as entanglement witnesses. Our results demonstrate a monotonic decrease in the physical accessibility of both QD and QO as the dilation parameter increases within the region-I of the second qubit. Conversely, in the anti-particle region, the accessibility of QD and QO stabilizes at finite values of the dilation parameter owing to the influence of the Pauli exclusion principle and Fermi-Dirac statistics, subsequently increasing gradually. Notably, the QSE in the region-I expands as the Dirac field frequency rises and the dilation parameter diminishes, while the opposite trend is observed in the anti-particle region. | 本論文では、第2量子ビットにおける時空のガーフィンケル・ホロウィッツ・ストロミンガー（GHS）膨張を受けた二部ギシン状態の量子肥満（QO）、量子不一致（QD）、および量子ステアリング楕円体（QSE）について考察する。 これらの3つの量子化子は、エンタングルメントを超えた量子相関を特徴付けるために導入され、エンタングルメントの証人としても機能する。 我々の実験結果は、第2量子ビットの領域I内で膨張パラメータが増加するにつれて、QDとQOの両方の物理的アクセス可能性が単調に減少することを示している。 逆に、反粒子領域では、パウリの排他原理とフェルミ・ディラック統計の影響により、QDとQOへのアクセス可能性は膨張パラメータの有限値で安定し、その後徐々に増加する。 特に、領域IのQSEはディラック場の周波数が上昇し膨張パラメータが減少するにつれて拡大するのに対し、反粒子領域では逆の傾向が観測される。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| We prove that in any spacetime dimension and under the dominant energy condition, every totally geodesic connected smooth compact null hypersurface (hence every compact Cauchy horizon) admits a smooth lightlike tangent vector field of constant surface gravity. That is, we solve the open degenerate case by showing that, if there is a complete generator, then there exists a smooth future-directed geodesic lightlike tangent field. The result can be stated as an existence result for a particular cohomological equation. The proof uses elements of ergodic theory, Hodge theory and Riemannian flow theory. | 任意の時空次元において、支配的なエネルギー条件の下で、すべての全測地線連結な滑らかなコンパクト零超曲面（したがってすべてのコンパクトコーシー地平線）は、定数表面重力を持つ滑らかな光状接ベクトル場を許容することを証明します。 つまり、完全な生成元が存在するならば、滑らかな未来向きの測地線光状接ベクトル場が存在することを示すことにより、開退化ケースを解決します。 この結果は、特定のコホモロジー方程式の存在結果として述べることができます。 証明には、エルゴード理論、ホッジ理論、リーマンフロー理論の要素を用います。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| We present Bayesian inference results from an extensive injection-recovery campaign to test the validity of three state of the art quasicircular gravitational waveform models: \textsc{SEOBNRv5PHM}, \textsc{IMRPhenomTPHM}, \textsc{IMRPhenomXPHM}, the latter with the \textsc{SpinTaylorT4} implementation for its precession dynamics. We analyze 35 strongly precessing binary black hole numerical relativity simulations with all available harmonic content. Ten simulations have a mass ratio of $4:1$ and five, mass ratio of $8:1$. Overall, we find that \textsc{SEOBNRv5PHM} is the most consistent model to numerical relativity, with the majority of true source properties lying within the inferred 90\% credible interval. However, we find that none of the models can reliably infer the true source properties for binaries with mass ratio $8:1$ systems. We additionally conduct inspiral-merger-ringdown (IMR) consistency tests to determine if our chosen state of the art waveform models infer consistent properties when analysing only the inspiral (low frequency) and ringdown (high frequency) portions of the signal. For the simulations considered in this work, we find that the IMR consistency test depends on the frequency that separates the inspiral and ringdown regimes. For two sensible choices of the cutoff frequency, we report that \textsc{IMRPhenomXPHM} can produce false GR deviations. Meanwhile, we find that \textsc{IMRPhenomTPHM} is the most reliable model under the IMR consistency test. Finally, we re-analyze the same 35 simulations, but this time we incorporate model accuracy into our Bayesian inference. Consistent with the work in Hoy et al. 2024 [arXiv: 2409.19404], we find this approach generally yields more accurate inferred properties for binary black holes with less biases compared to methods that combine model-dependent posterior distributions based on their evidence, or with equal weight. | 最先端の準円形重力波形モデル3つ（\textsc{SEOBNRv5PHM}、\textsc{IMRPhenomTPHM}、\textsc{IMRPhenomXPHM}）の妥当性を検証するため、大規模な注入回収キャンペーンから得られたベイズ推論の結果を提示する。 後者は歳差運動ダイナミクスの実装として\textsc{SpinTaylorT4}を採用している。 我々は、利用可能なすべての高調波成分を含む、35件の強く歳差運動する連星ブラックホール数値相対論シミュレーションを解析する。 10件のシミュレーションでは質量比が$4:1$、5件のシミュレーションでは質量比が$8:1$である。 全体として、\textsc{SEOBNRv5PHM}が数値相対論と最も整合したモデルであり、真のソース特性の大部分が推定された90%信頼区間内に収まっていることがわかった。 しかし、質量比が8:1の連星系の場合、どのモデルも真の源特性を信頼性を持って推定できないことがわかった。 さらに、インスパイラル・マージャー・リングダウン（IMR）整合性テストを実施し、選択した最先端の波形モデルが、信号のインスパイラル（低周波）部分とリングダウン（高周波）部分のみを解析した場合に、一貫した特性を推定できるかどうかを判断した。 本研究で検討したシミュレーションでは、IMR整合性テストは、インスパイラル領域とリングダウン領域を分ける周波数に依存することがわかった。 カットオフ周波数の2つの適切な選択について、\textsc{IMRPhenomXPHM}は誤ったGR偏差を生成する可能性があることが報告されている。 一方、\textsc{IMRPhenomTPHM}は、IMR整合性テストにおいて最も信頼性の高いモデルであることがわかった。 最後に、同じ35回のシミュレーションを再分析しますが、今回はモデルの精度をベイズ推論に組み込みます。 Hoy et al. 2024 [arXiv: 2409.19404] の研究と一致して、このアプローチは、モデル依存の事後分布を証拠に基づいて組み合わせる方法、または同等の重み付けで組み合わせる方法と比較して、一般的にバイアスが少なく、連星ブラックホールの推論特性をより正確に得ることができることがわかりました。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| We study the Bunch-Davies (BD) and Unruh-de Witt (UdW) de Sitter S-matrices in the presence of spin-$1/2$ fermions. Building on recent work, this enables us to correlate the de Sitter S-matrix with cosmological correlators. We consider a finite-time version of the UdW S-matrix to study $O(H)$ corrections to some typical particle physics processes such as beta decay. Owing to the lack of time-reversal symmetry in the expanding Poincar\'e patch, we find signatures of intrinsic T-violation in polarized beta decay. The observable we study begins at $O(H)$. The possibility of T-violation was examined theoretically in the 1950's by Jackson, Treiman, and Wyld in flat space and has been probed more recently in the emiT experiment, with the purpose of examining fundamental T-violation coming from additional interactions in the Lagrangian. Our analysis places a lower bound on the intrinsic T-violation in the expanding Poincar\'e patch. At $O(H)$, we find both energy conserving and energy non-conserving contributions. Surprisingly, the energy-violating piece, in principle, can give large T-violation at fine-tuned values of the kinematical variables. | スピン$1/2$フェルミオンが存在する場合のバンチ・デイヴィス（BD）およびウンルー・ド・ウィット（UdW）ド・ジッターS行列を研究する。 最近の研究に基づき、これによりド・ジッターS行列を宇宙論的相関関数と相関させることができる。 我々は、ベータ崩壊などのいくつかの典型的な素粒子物理学過程に対する$O(H)$補正を研究するために、UdW S行列の有限時間版を考察する。 膨張ポアンカレパッチにおける時間反転対称性の欠如により、偏極ベータ崩壊において固有のTの破れの兆候を見出す。 我々が研究する観測量は$O(H)$から始まる。 Tの破れの可能性は、1950年代にジャクソン、トレイマン、ワイルドによって平坦空間で理論的に検討され、最近ではエミタート実験において、ラグランジアンにおける付加的な相互作用に起因する基本的なTの破れを調べる目的で探究されました。 我々の解析は、拡大するポアンカレパッチにおける固有のTの破れに下限を置きます。 $O(H)$において、エネルギー保存とエネルギー非保存の両方の寄与が見られます。 驚くべきことに、エネルギーを破る部分は、原理的に、運動学的変数の微調整された値において大きなTの破れを与えることができます。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| We present a machine learning (ML) framework for the detection of wide binary star systems and the identification of deviations from standard gravity using Gaia DR3 data. By training supervised ML models on established wide binary catalogues, we efficiently classify wide binaries and employ clustering and nearest neighbour search to pair candidate systems. We recast the problem of identifying systematic deviations from standard gravity as a supervised anomaly detection. Our approach incorporates data preprocessing techniques such as SMOTE, correlation analysis, and PCA, and achieves high accuracy and recall in both binary classification and anomaly detection tasks. The resulting publicly available code enables rapid, scalable, and customizable analysis of wide binaries and gravitational anomalies, complementing conventional analyses and providing a valuable resource for future astrophysical studies. | Gaia DR3データを用いて、広連星系の検出と標準重力からの偏差の特定を行う機械学習（ML）フレームワークを提示する。 既存の広連星カタログを用いて教師ありMLモデルを学習させることで、広連星系を効率的に分類し、クラスタリングと最近傍探索を用いて候補系をペアリングする。 標準重力からの系統的偏差を特定する問題を、教師あり異常検出として再構築する。 このアプローチは、SMOTE、相関分析、PCAなどのデータ前処理技術を組み込み、二元分類と異常検出の両方のタスクで高い精度と再現率を実現する。 結果として得られた公開コードは、広連星系と重力異常の迅速でスケーラブル、かつカスタマイズ可能な分析を可能にし、従来の分析を補完し、将来の天体物理学研究のための貴重なリソースを提供する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| We assess the effect of the Cosmic Neutrino Background (C$\nu$B) on superradiant instabilities caused by an ultralight scalar field around spinning black holes (BHs). When the scalar couples to neutrinos via a Yukawa interaction, thermal corrections from the C$\nu$B induce a quartic self-interaction and an effective mass term for the scalar. We show that, for Yukawa couplings as small as $y_{\phi \nu} \sim 10^{-16}$ (for astrophysical BHs) or $10^{-20}$ (for supermassive BHs), the quartic term can quench the instability and set observable bounds, even if the scalar does not constitute dark matter. We assess the robustness of these constraints against several sources of uncertainty, including gravitational focusing of relic neutrinos, galactic clustering, and non-linear backreaction. An enhanced local neutrino density weakens the bounds by up to an order of magnitude compared to a uniform background, yet the induced self-interaction remains strong enough to significantly affect the superradiant dynamics. Our results open a new observational window on neutrino-coupled scalars via BH superradiance. | 回転するブラックホール（BH）周囲の超軽量スカラー場によって引き起こされる超放射不安定性に対する宇宙ニュートリノ背景放射（C$\nu$B）の影響を評価する。 スカラーが湯川相互作用を介してニュートリノと結合すると、C$\nu$Bからの熱補正によって4次の自己相互作用とスカラーの有効質量項が誘起される。 湯川相互作用が$y_{\phi \nu} \sim 10^{-16}$（天体BHの場合）または$10^{-20}$（超大質量BHの場合）と非常に小さい場合、スカラーが暗黒物質を構成していなくても、4次の項によって不安定性が抑制され、観測可能な限界が設定されることを示す。 我々は、これらの制限が、残存ニュートリノの重力集束、銀河のクラスタリング、非線形反作用など、いくつかの不確実性源に対して堅牢であるかを評価する。 局所ニュートリノ密度の増加は、均一な背景と比較して、この制限を最大1桁弱めるが、誘起された自己相互作用は、超放射ダイナミクスに大きな影響を与えるのに十分な強さを維持する。 我々の結果は、BH超放射を介してニュートリノ結合スカラーの新たな観測の窓を開くものである。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| Gravitational waves from spin-precessing binaries exhibit equatorial asymmetries absent in non-precessing systems, leading to net linear momentum emission and contributing to the remnant's recoil. This effect, recently incorporated into only a few waveform models, is crucial for accurate recoil predictions and improved parameter estimation. We present an upgrade to the SEOBNRv5PHM model -- SEOBNRv5PHM_w/asym -- which includes equatorial asymmetric contributions to the l=m<=4 waveform modes in the co-precessing frame. The model combines post-Newtonian inputs with calibrated amplitude and phase corrections and a phenomenological merger-ringdown description, tuned against 1523 quasi-circular spin-precessing numerical relativity waveforms and single-spin precessing test-body plunging-geodesic waveforms. We find that SEOBNRv5PHM_w/asym improves the agreement with NR waveforms across inclinations, with median unfaithfulness reduced by up to 50% compared to SEOBNRv5PHM, and achieves 30-60% lower unfaithfulness than IMRPhenomXPNR and 76-80% lower than TEOBResumS_Dali. The model significantly improves the prediction of the recoil velocity, reducing the median relative error with numerical relativity from 70% to 1%. Bayesian inference on synthetic injections demonstrates improved recovery of spin orientations and mass parameters, and a reanalysis of GW200129 shows a threefold increase in the spin-precessing Bayes factor, highlighting the importance of these effects for interpreting spin-precessing events. | スピン歳差運動する連星からの重力波は、歳差運動をしない系には見られない赤道非対称性を示し、正味の線形運動量放出につながり、残骸の反動に寄与する。 この効果は、近年、ごく少数の波形モデルにしか取り入れられていないが、正確な反動予測とパラメータ推定の改善に極めて重要である。 我々は、共歳差運動フレームにおけるl=m<=4波形モードへの赤道非対称寄与を考慮したSEOBNRv5PHMモデルのアップグレード版（SEOBNRv5PHM_w/asym）を提示する。 このモデルは、ポストニュートン入力、較正済み振幅・位相補正、そして現象論的な合体リングダウン記述を組み合わせ、1523個の準円形スピン歳差運動数値相対論波形と単一スピン歳差運動テスト天体プランジング測地線波形に合わせて調整されている。 SEOBNRv5PHM_w/asym は、傾斜角全体にわたってNR波形との一致性を改善し、SEOBNRv5PHM と比較して不忠実度の中央値は最大50% 減少しました。 また、IMRPhenomXPNR と比較して不忠実度の中央値は30～60%、TEOBResumS_Dali と比較して76～80% 減少しました。 このモデルは反跳速度の予測を大幅に改善し、数値相対性理論との相対誤差の中央値は70%から1%に減少しました。 合成入射に対するベイズ推論では、スピン配向と質量パラメータの回復が改善されていることが示され、GW200129 の再解析ではスピン歳差ベイズ係数が3倍に増加したことが示され、スピン歳差イベントの解釈におけるこれらの効果の重要性が強調されました。 |