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| Original Text | 日本語訳 |
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| We carry out a detailed analytical investigation of the propagation of gravitational waves in bimetric gravity in a late-time de Sitter epoch. In this regime, the dynamical equations for the massless and massive graviton modes can be decoupled and solved exactly. We provide uniform approximations for the modes in terms of elementary functions, which are valid on all scales and for all viable mass windows. We identify different dynamical regimes for the system, depending on the propagation properties of the massive graviton, and whether the massless and massive components of the signal can be temporally resolved or not. In each regime, we compute the gravitational-wave luminosity distance as a function of redshift and study the propagation of wave packets. Further, by an explicit computation, we show that the massless and massive components of the signal retain their coherence also in the regime where they can be temporally resolved, even when couplings to incoherent matter degrees of freedom are included. | 我々は、後期ド・ジッター期における双計量重力における重力波の伝播について詳細な解析的研究を行う。 この領域では、質量ゼロの重力子モードと質量ゼロの重力子モードの力学方程式を分離し、厳密に解くことができる。 我々は、あらゆるスケールとあらゆる質量窓において妥当な、これらのモードに対する一様近似を基礎関数で与える。 我々は、質量ゼロの重力子の伝播特性、および信号の質量ゼロ成分と質量成分が時間分解できるかどうかに応じて、系の異なる力学領域を特定する。 それぞれの領域において、重力波の光度距離を赤方偏移の関数として計算し、波束の伝播を調べる。 さらに、明示的な計算によって、信号の質量ゼロ成分と質量有成分は、非コヒーレントな物質の自由度との結合を考慮した場合でも、時間分解可能な領域においてもコヒーレンスを維持することを示す。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| This study explores the field of modified inertia through a novel model involving maximal and minimal acceleration bounds. A principle of dynamics is developed within special relativity and has direct implications in astrophysics, especially for galaxy rotation curves. The presence of a minimal acceleration significantly reduces the amount of dark matter required to account for these curves. The model presented here is however conceptually different from fiduciary Modified Newtonian Dynamics (MOND). The modified inertia with the minimal acceleration bound closely matches with many observed galaxy rotation curves and the radial acceleration relation, showing a better agreement than MOND in the $10^{-10}$ m s$^{-2}$ regime. Additionally, the minimal acceleration is predicted to evolve with redshift. | 本研究では、最大加速度と最小加速度の境界を含む新しいモデルを通して、修正慣性の分野を探求する。 特殊相対論において力学原理が展開され、天体物理学、特に銀河回転曲線に直接的な影響を与える。 最小加速度の存在は、これらの曲線を説明するために必要な暗黒物質の量を大幅に削減する。 しかしながら、ここで提示するモデルは、フィデューシャリー修正ニュートン力学（MOND）とは概念的に異なる。 最小加速度の境界を持つ修正慣性は、多くの観測された銀河回転曲線や視線加速度の関係とよく一致し、$10^{-10}$ m s$^{-2}$ 領域ではMONDよりも良好な一致を示す。 さらに、最小加速度は赤方偏移とともに変化すると予測される。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We consider a general dark energy (DE) model parametrized by its equation-of-state (EoS), featuring three free parameters: $w_0$ (the present-day value of the DE EoS), $w_{\beta}$ (quantifying the dynamical nature of the DE EoS), and $\beta$ (governing various dynamical forms of the DE EoS). The key controlling parameter $\beta$ can recover several existing DE models in the literature, such as the Chevallier-Polarski-Linder (CPL) parametrization ($\beta = 1$), the logarithmic parametrization (in the limit $\beta \rightarrow 0$), and the linear parametrization ($\beta = -1$), alongside generate a class of new DE parametrizations for other values of $\beta$. The resulting DE scenario is constrained using a suite of the latest cosmological probes, including Cosmic Microwave Background (CMB) temperature and polarization anisotropies from three different experiments (Planck 2018 and Atacama Cosmology Telescope combined with WMAP), CMB lensing, Baryon Acoustic Oscillations from DESI Year 2, and PantheonPlus from Type Ia supernovae. Our analyses reveal that stringent constraints on the DE parameters are obtained only when all cosmological probes are combined; otherwise, some parameters remain unconstrained. The present-day value of the DE EoS remains in the quintessence regime according to our results, and no significant evidence for a dynamical DE EoS is found. However, based on the $\Delta\chi^2$ and Bayesian evidence analyses, we observe a mild preference for the present three-parameter DE parametrization over the CPL parametrization when all cosmological probes are taken into account. Nonetheless, the Bayesian evidence difference remains below the threshold for statistical significance according to the revised Jeffreys scale, indicating that both models are effectively equally preferred by the data. | 我々は、状態方程式（EoS）によってパラメータ化された一般的なダークエネルギー（DE）モデルを考察する。 このモデルは、3つの自由パラメータ、すなわち$w_0$（DE EoSの現在の値）、$w_{\beta}$（DE EoSの動的性質を定量化する）、および$\beta$（DE EoSの様々な動的形態を支配する）を特徴とする。 主要な制御パラメータ$\beta$は、文献に記載されている既存のDEモデル、例えばChevallier-Polarski-Linder（CPL）パラメータ化（$\beta = 1$）、対数パラメータ化（極限$\beta \rightarrow 0$）、線形パラメータ化（$\beta = -1$）を復元できるだけでなく、他の$\beta$の値に対する一連の新しいDEパラメータ化を生成することができる。 得られたDEシナリオは、3つの異なる実験（プランク2018とアタカマ宇宙論望遠鏡とWMAPの組み合わせ）による宇宙マイクロ波背景放射（CMB）の温度と偏光異方性、CMBレンズ効果、DESI Year 2の重粒子音響振動、Ia型超新星のパンテオンプラスなど、最新の宇宙論的プローブを用いて制約されている。 我々の解析によれば、DEパラメータに対する厳格な制約は、すべての宇宙論的プローブを組み合わせた場合にのみ得られ、そうでない場合は、一部のパラメータは制約されないままである。 我々の結果によれば、DE EoSの現在の値は依然としてクインテッセンス領域にあり、動的DE EoSの有意な証拠は見つかっていない。 しかし、$\Delta\chi^2$とベイズ統計的証拠分析に基づくと、すべての宇宙論的プローブを考慮すると、現在の3パラメータDEパラメータ化がCPLパラメータ化よりもわずかに優れていることが分かります。 とはいえ、ベイズ統計的証拠の差は、改訂ジェフリーズ尺度による統計的有意性の閾値を下回っており、両モデルがデータによって実質的に同等に好まれていることが示されています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Understanding the evolution of entropy in the universe is a fundamental aspect of cosmology. This paper investigates the evolution of entropy in a spatially flat $K=0$ universe, focusing on the contributions of matter, radiation, and dark energy components. The study derives the rate of change of entropy with respect to cosmic time, taking into account the scaling relations of energy densities and temperatures for different components. The analysis reveals the dominance of radiation entropy at early times, transitioning to matter dominance as the universe expands. The constant contribution of dark energy entropy throughout cosmic time is also considered. The paper acknowledges the limitations of the simplified model and the omission of entropy generation processes, emphasizing the importance of future research to incorporate these aspects. The results highlight the complex interplay between different components and provide insights into the dynamics of entropy in the expanding universe. This study lays the foundation for further investigations into entropy evolution, urging the consideration of more comprehensive models and numerical techniques to achieve a deeper understanding of the universe's thermodynamic behavior. | 宇宙におけるエントロピーの進化を理解することは、宇宙論の基本的な側面です。 本論文は、空間的に平坦な$K=0$宇宙におけるエントロピーの進化を、物質、放射線、そしてダークエネルギーの寄与に焦点を当てて考察します。 本研究では、様々な構成要素のエネルギー密度と温度のスケーリング関係を考慮し、宇宙時間に対するエントロピーの変化率を導出します。 解析の結果、初期には放射線エントロピーが優勢であり、宇宙の膨張に伴い物質優勢へと移行することが明らかになりました。 また、宇宙時間を通してダークエネルギーエントロピーが一定に寄与していることも考慮されています。 本論文は、簡略化されたモデルの限界とエントロピー生成過程の省略を認め、これらの側面を取り入れた将来の研究の重要性を強調しています。 得られた結果は、様々な構成要素間の複雑な相互作用を浮き彫りにし、膨張宇宙におけるエントロピーのダイナミクスに関する知見を提供します。 この研究は、エントロピーの進化に関する更なる研究の基礎を築き、宇宙の熱力学的挙動をより深く理解するために、より包括的なモデルと数値手法の検討を促すものである。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We propose utilizing entropy as a diagnostic tool to distinguish between constant and dynamical dark energy models. Entropy, a measure of the system's disorder or information content, captures the complexity and evolution of the universe. By analyzing the entropy measure over cosmic time, we can uncover distinct patterns and trends that differentiate constant and dynamical dark energy scenarios. By analyzing the entropy measure over cosmic time, we reveal distinctive patterns and trends that differentiate constant dark energy, such as the cosmological constant, from dynamical dark energy scenarios. Our findings demonstrate the effectiveness of entropy as a powerful tool to distinguish between these two classes of dark energy models, providing valuable insights into the nature of cosmic acceleration and advancing our understanding of the fundamental physics driving the universe's evolution. By deriving an entropy measure from the cosmic expansion history, we present a novel approach to distinguish between various dark energy scenarios. We establish the mathematical framework, analyze the behavior of the entropy measure for constant and dynamical dark energy models, and discuss the implications of our findings for deepening our understanding of the nature of dark energy. | 我々は、エントロピーを、定数型ダークエネルギーモデルと動的ダークエネルギーモデルを区別するための診断ツールとして利用することを提案する。 エントロピーは、システムの無秩序性または情報量の尺度であり、宇宙の複雑性と進化を捉える。 宇宙時間にわたるエントロピー尺度を分析することにより、定数型ダークエネルギーシナリオと動的ダークエネルギーシナリオを区別する明確なパターンと傾向を明らかにすることができる。 宇宙時間にわたるエントロピー尺度を分析することにより、宇宙定数などの定数型ダークエネルギーシナリオと動的ダークエネルギーシナリオを区別する明確なパターンと傾向を明らかにする。 我々の知見は、エントロピーがこれら2種類のダークエネルギーモデルを区別するための強力なツールとして有効であることを示しており、宇宙の加速膨張の性質に関する貴重な洞察を提供し、宇宙の進化を駆動する基礎物理学への理解を深める。 宇宙の膨張履歴からエントロピー尺度を導出することにより、様々なダークエネルギーシナリオを区別するための新たなアプローチを提示する。 我々は数学的枠組みを確立し、定数および動的ダークエネルギーモデルにおけるエントロピー測度の挙動を解析し、我々の発見がダークエネルギーの性質についての理解を深めることにどのような影響を与えるかを議論する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| This study explores the plausibility of an interacting tachyonic scalar, homogeneous in nature, as a promising candidate for dynamic dark energy, offering insights into the observed accelerated expansion of the universe. The parameterization of the interaction between the tachyonic field, matter, and Hubble's parameter is performed linearly. The analysis focuses on fundamental cosmological parameters in a flat universe $(K = 0)$: expansion rate, universe age, energy density evolution for matter and the tachyonic field. The study also examines the coupling strength between the tachyonic field and matter, revealing a maximum value of unity when the interaction depends solely on their energy densities. Combining them also yields an upper limit of unity (precisely 0.7) for the coupling strength. | 本研究では、本質的に均質な相互作用するタキオンスカラーが、動的ダークエネルギーの有望な候補として妥当性を持つかどうかを検証し、観測されている宇宙の加速膨張に関する知見を提供する。 タキオン場、物質、ハッブルパラメータ間の相互作用のパラメータ化は線形的に行われる。 解析は、平坦宇宙（K = 0）における基本的な宇宙論パラメータ、すなわち膨張率、宇宙年齢、物質とタキオン場のエネルギー密度の進化に焦点を当てる。 本研究では、タキオン場と物質間の結合強度についても検証し、相互作用がそれらのエネルギー密度のみに依存する場合に、結合強度の最大値が1であることを明らかにする。 また、これらを組み合わせると、結合強度の上限が1（正確には0.7）となることも明らかになる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| This paper presents a novel unified Lagrangian density that combines the behaviors of tachyon, quintessence, and phantom scalar fields within the realms of theoretical physics and cosmology. The unified Lagrangian is formulated, where \(f(\alpha)\) is a function that accommodates different scenarios and captures the distinct characteristics of these scalar fields. The potential function \(V(\phi)\) is incorporated to account for the specific properties of the scalar fields. The study employs numerical simulations in Python to thoroughly analyze the dynamics of the scalar fields for various \(\alpha\) values, investigating the cosmological behavior. | 本論文では、理論物理学と宇宙論の領域において、タキオン、クインテッセンス、ファントムスカラー場の挙動を統合した新しい統一ラグランジアン密度を提示する。 この統一ラグランジアンは、\(f(\alpha)\) が様々なシナリオに対応し、これらのスカラー場の明確な特性を捉える関数として定式化される。 ポテンシャル関数 \(V(\phi)\) は、スカラー場の固有の特性を考慮するために組み込まれている。 本研究では、Python による数値シミュレーションを用いて、様々な \(\alpha\) 値に対するスカラー場のダイナミクスを徹底的に解析し、宇宙論的挙動を調査する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We proposed a generalized Lagrangian for three different classes of scalar fields namely quintessence($\alpha =-1$), phantom($\alpha =0$), and tachyonic ($\alpha =1$) parameterized by $\alpha$. These three scalar fields can be described by a common single Lagrangian called generalized scalar field Lagrangian and corresponding scalar field termed as generalized scalar field. We obtain mathematically consistent forms of generalized equations of motion from which individual equations of motion of quintessence, phantom, and tachyon can be recovered. | 我々は、$\alpha$ によってパラメータ化された 3 つの異なるクラスのスカラー場、すなわちクインテッセンス ($\alpha =-1$)、ファントム ($\alpha =0$)、およびタキオン ($\alpha =1$) に対する一般化ラグランジアンを提案した。 これら 3 つのスカラー場は、一般化スカラー場ラグランジアンと呼ばれる共通の単一のラグランジアンと、それに対応する一般化スカラー場によって記述することができる。 我々は、数学的に整合した形の一般化運動方程式を得ており、そこからクインテッセンス、ファントム、およびタキオンの個々の運動方程式を復元することができる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Gravitational wave observation has provided numerous insights into the merger of astrophysical black holes. In contrast to other violent events (e.g. supernovae), they are, however, not expected to lead to significant emissions of photons and neutrinos. In this paper we discuss a scenario that would lead to characteristic observable gamma ray bursts, which would provide numerous hints to physics beyond General Relativity. Starting from the hypothesis that micro-black holes (called morsels) are formed during the merger process, we show that it is possible to observe their Hawking radiation, which takes the form of gamma ray bursts of a uniquely characteristic form: with energies in the TeV range, their temporal structure is unlike that stemming from any other astrophysical event. Notably, the time delay from the gravitational wave event is correlated to the mass distribution of the morsels. The integrated mass of the morsels, allowed by the unaccounted merger mass, leads to a Hawking radiation in photons that is above the sensitivity of atmospheric Cherenkov telescopes such as HESS, LHAASO and HAWC, and gamma ray space telescopes, such as Fermi-LAT. This renders the hypothesis of morsel creation experimentally testable, and we provide the first concrete bounds on the total mass of morsels formed in specific events. | 重力波観測は、天体ブラックホールの合体に関する多くの知見をもたらしてきた。 しかしながら、他の激しい事象（例えば超新星）とは異なり、これらの事象は光子やニュートリノの顕著な放出には至らないと予想されている。 本論文では、一般相対性理論を超える物理学への多くのヒントを与えるであろう、特徴的な観測可能なガンマ線バーストにつながるシナリオについて議論する。 合体過程で微小ブラックホール（モーセルと呼ばれる）が形成されるという仮説に基づき、そのホーキング放射を観測可能であることを示す。 この放射は、TeV領域のエネルギーを持つ、他に類を見ない特徴的なガンマ線バーストの形をとる。 その時間構造は、他の天体事象に起因するものとは異なっている。 特に、重力波事象からの時間遅延は、モーセルの質量分布と相関している。 考慮されていない合体質量によって許容される小片の積分質量は、HESS、LHAASO、HAWCなどの大気チェレンコフ望遠鏡や、Fermi-LATなどのガンマ線宇宙望遠鏡の感度を超える光子によるホーキング放射をもたらす。 これにより、小片生成の仮説は実験的に検証可能となり、特定の事象において形成される小片の総質量に関する具体的な境界を初めて提供する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this work, we investigate the thermodynamical properties of accelerated charged Anti-de Sitter black holes in the context of rainbow gravity. Concretely, we compute the corresponding quantities needed to study the thermal stability and the critical behaviors including the phase transitions. Linking the acceleration parameter $A$ and the horizon radius $r_h$ via a constant parameter $a$, we discuss the $P$-$v$ criticality behaviors by calculating the critical pressure $P_c$, the critical temperature $T_c$ and the critical specific volume $v_c$ in terms of $a$ and the rainbow gravity parameter $\varepsilon$. As results, we reveal that the ratio $ \dfrac{P_{c}v_{c}}{T_{c}}$ is an universal number with respect to the charge. In small limits of the external parameters, we recover the Van der Waals fluid behaviors. | 本研究では、加速された荷電反ド・ジッターブラックホールの熱力学的性質をレインボー重力の観点から調べる。 具体的には、熱安定性と相転移を含む臨界挙動を研究するために必要な関連量を計算する。 加速パラメータ$A$と地平線半径$r_h$を定数パラメータ$a$を介して結び付け、臨界圧力$P_c$、臨界温度$T_c$、臨界比容積$v_c$を$a$とレインボー重力パラメータ$\varepsilon$に基づいて計算することにより、$P$-$v$臨界挙動について議論する。 その結果、比$\dfrac{P_{c}v_{c}}{T_{c}}$が荷電に関して普遍的な数となることを明らかにする。 外部パラメータの小さな極限において、ファンデルワールス流体挙動を回復する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Cosmological inference using a population of binary black-hole mergers, combined with a galaxy catalog, presents an exciting opportunity for precision cosmology with the possibility of resolving the Hubble tension. However, the accuracy of these measurements heavily relies on the quality of the model used to infer the binary parameters, including the model of the gravitational-wave signal. We use state-of-the-art waveform models to explore the impact of inaccurate modeling in measuring the Hubble-L\^emaitre constant for the upcoming and future ground-based gravitational-wave observatories. We diagnose the presence of inaccuracies within a hierarchical population-analysis framework, without a priori knowing the true value of the parameter, by assessing the consistency of the distribution of individual posteriors in relation to their measurement errors. Our findings indicate that even a small high-mass, spin-precessing subpopulation -- comprising as little as 5\% of the population generating the events observed by the LIGO-Virgo-KAGRA Collaboration so far -- can result in an unreliable measurement of the Hubble-L\^emaitre constant in the upcoming observing runs of these detectors, with even more pronounced effects expected in future facilities on the ground. | 連星ブラックホール合体の集団を用いた宇宙論的推論は、銀河カタログと組み合わせることで、ハッブル・テンションを解明できる可能性のある精密宇宙論にとって刺激的な機会を提供する。 しかしながら、これらの測定精度は、重力波信号モデルを含む連星パラメータの推論に用いられるモデルの品質に大きく依存する。 我々は最先端の波形モデルを用いて、今後設置予定の地上重力波観測所におけるハッブル・レミトラ定数の測定における不正確なモデリングの影響を調査する。 我々は、パラメータの真の値を事前に知ることなく、階層的な集団解析フレームワーク内での不正確さの存在を、個々の事後分布の測定誤差に対する一貫性を評価することで診断する。 私たちの研究結果は、LIGO-Virgo-KAGRA共同研究によってこれまで観測された事象を生成する集団のわずか5%を占める、高質量でスピン歳差運動する小さな集団でさえ、これらの検出器の今後の観測においてハッブル・レマトル定数の測定値の信頼性を低下させる可能性があることを示しており、将来の地上施設ではさらに顕著な影響が予想される。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| This work delves into the dynamical dark energy models of the wCDM parameterisation that are defined by their equation of state by comparing different, well-known parameterisation models, in an attempt to lessen the tensions of {H_0} and {\sigma_8} by using the latest observational data. This research also tested the newer Planck likelihood and BAO data by comparing them to their predecessors. The data that was used were: the Cosmic Microwave Background (CMB) data of Planck 2018 and Planck 2020 data; Cosmic Chronometers (CC), a sample of Supernovae Type Ia; and Baryonic Acoustic Oscillations (BAO). A Bayesian analysis was performed to produce the results needed for the analysis. From the analyses, the best-fit values of the parameters show that almost all models are in favour of a phantom Universe. This study also showed that the new tested data constrained the models better than the previous ones, while also showing that the observation data supports the {\Lambda}CDM model over the dynamical dark energy models | 本研究では、状態方程式によって定義されるwCDMパラメータ化の動的ダークエネルギーモデルを、様々な既知のパラメータ化モデルと比較することにより詳細に検討し、最新の観測データを用いて{H_0}と{\sigma_8}の緊張を軽減することを試みます。 また、本研究では、より新しいPlanck尤度とBAOデータを先行データと比較することにより検証しました。 使用されたデータは、Planck 2018の宇宙マイクロ波背景放射（CMB）データとPlanck 2020データ、Ia型超新星のサンプルである宇宙クロノメーター（CC）、そしてバリオン音響振動（BAO）です。 ベイズ解析により、解析に必要な結果を得ました。 解析の結果、パラメータの最適値は、ほぼすべてのモデルがファントム宇宙を支持することを示しています。 この研究では、新たに検証されたデータが以前のものよりもモデルをより良く制約していることが示され、また観測データは動的ダークエネルギーモデルよりも{\Lambda}CDMモデルを支持することも示されました。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We study stimulated emission and absorption of gravitons in a squeezed vacuum state immersed in a thermal radiation bath. Employing one-loop interaction-picture perturbation theory, we track the time evolution of the graviton number operator and its expectation value in the squeezed vacuum, which characterizes the inflationary graviton state. In a Minkowski background with a thermal bath as a toy example, we demonstrate that the net graviton emission or absorption rate depends sensitively on the initial squeezing parameters. As a thought experiment, we consider LIGO/Virgo-like detectors operating in radiation at temperatures of order 0.1 GeV and find that graviton occupation numbers at frequencies of order 100 Hz can be significantly enhanced, suggesting a novel mechanism for amplifying gravitational-wave signals. Although these conditions exceed current experimental capabilities, they point toward potential future advances in detection. Extending our analysis to an expanding, radiation-dominated universe, we show that subhorizon gravitons undergo stimulated absorption, while superhorizon modes exhibit secular logarithmic growth, indicating the breakdown of perturbative methods and motivating further investigation. These findings open a new direction for exploring graviton coherence effects in realistic cosmological and laboratory settings. | 熱放射浴中に浸漬されたスクイーズ真空状態における重力子の誘導放出および吸収を研究する。 1ループ相互作用描像摂動論を用いて、インフレーション重力子状態を特徴付けるスクイーズ真空における重力子数演算子とその期待値の時間発展を追跡する。 熱浴を例としてミンコフスキー背景において、正味の重力子放出または吸収率が初期のスクイージングパラメータに敏感に依存することを示す。 思考実験として、0.1 GeVオーダーの温度で動作するLIGO/Virgo型の検出器を考察し、100 Hzオーダーの周波数における重力子占有数が大幅に増加することを見いだし、重力波信号を増幅する新しいメカニズムを示唆している。 これらの条件は現在の実験能力を超えているが、検出における将来の進歩の可能性を示している。 我々の解析を膨張する放射線支配の宇宙に拡張し、地平線下の重力子は誘導吸収を受ける一方、地平線上の超重力子モードは永年対数的増加を示すことを示した。 これは摂動論的手法の破綻を示しており、更なる研究を促すものである。 これらの発見は、現実的な宇宙論的および実験的設定における重力子のコヒーレンス効果の探究に新たな方向性を開くものである。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We calculate the logarithmic temperature corrections to the thermodynamic entropy of four-dimensional near-extremal Reissner-Nordstr\"{o}m de Sitter (dS) black hole by computing a one-loop contribution within the path integral framework in the near-horizon limit. Due to the presence of three horizons, the extremal limit of a charged dS black hole is fundamentally different from its flat and AdS counterparts. In the near-horizon limit, there are three distinct extremal limits known as cold, Nariai, and ultracold configurations. We compute the tensor zero modes of the Lichnerowicz operator acting on linearized metric perturbations for the cold and Nariai extremal limits which are associated with near-horizon AdS$_2$ and dS$_2$ asymptotic symmetries. In particular in the near-Nariai limit we compute the quantum corrections to the Hartle-Hawking wavefunction at late times. Our computation establishes the result that at leading order, the small temperature corrections to the extremal entropy is universal in the cold and Nariai limit, paving the way for similar such computations and tests in higher dimensional dS black hole spacetimes, including rotating dS black holes. | 4次元近傍極限ライスナー・ノルドシュトラス・ド・ジッター（dS）ブラックホールの熱力学的エントロピーに対する対数温度補正を、経路積分の枠組み内で近地平極限における1ループ寄与を計算することにより計算する。 3つの地平線が存在するため、荷電dSブラックホールの極限は、平坦ブラックホールやAdSブラックホールとは根本的に異なる。 近地平極限には、冷、ナリアイ、極低温構成として知られる3つの異なる極限が存在する。 我々は、近地平AdS$_2$およびdS$_2$漸近対称性に関連する冷およびナリアイ極限における線形化計量摂動に作用するリヒネロヴィッチ作用素のテンソル零モードを計算する。 特に近地平ナリアイ極限において、ハートル・ホーキング波動関数の遅い時間における変化。 我々の計算は、主要次数において、極限エントロピーに対する小さな温度補正が冷極限およびナリアイ極限において普遍的であるという結果を確立し、回転するdSブラックホールを含む高次元dSブラックホール時空における同様の計算と検証への道を開く。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The detection of gravitational waves by the LIGO-Virgo-KAGRA collaboration has ushered in a new era of observational astronomy, emphasizing the need for rapid and detailed parameter estimation and population-level analyses. Traditional Bayesian inference methods, particularly Markov chain Monte Carlo, face significant computational challenges when dealing with the high-dimensional parameter spaces and complex noise characteristics inherent in gravitational wave data. This review examines the emerging role of simulation-based inference methods in gravitational wave astronomy, with a focus on approaches that leverage machine-learning techniques such as normalizing flows and neural posterior estimation. We provide a comprehensive overview of the theoretical foundations underlying various simulation-based inference methods, including neural posterior estimation, neural ratio estimation, neural likelihood estimation, flow matching, and consistency models. We explore the applications of these methods across diverse gravitational wave data processing scenarios, from single-source parameter estimation and overlapping signal analysis to testing general relativity and conducting population studies. Although these techniques demonstrate speed improvements over traditional methods in controlled studies, their model-dependent nature and sensitivity to prior assumptions are barriers to their widespread adoption. Their accuracy, which is similar to that of conventional methods, requires further validation across broader parameter spaces and noise conditions. | LIGO-Virgo-KAGRA共同研究による重力波の検出は、観測天文学の新たな時代を切り開き、迅速かつ詳細なパラメータ推定と集団レベルの解析の必要性を浮き彫りにしました。 従来のベイズ推論手法、特にマルコフ連鎖モンテカルロ法は、重力波データに固有の高次元パラメータ空間と複雑なノイズ特性を扱う際に、大きな計算上の課題に直面しています。 本レビューでは、フローの正規化やニューラル事後推定といった機械学習技術を活用したアプローチに焦点を当て、重力波天文学におけるシミュレーションに基づく推論手法の新たな役割を考察します。 ニューラル事後推定、ニューラル比率推定、ニューラル尤度推定、フローマッチング、一貫性モデルなど、様々なシミュレーションに基づく推論手法の理論的基礎について包括的な概要を提供します。 我々は、単一源パラメータ推定や重なり合う信号解析から一般相対論の検証、集団研究に至るまで、様々な重力波データ処理シナリオにおけるこれらの手法の応用を探求する。 これらの手法は、対照研究において従来の手法よりも速度向上を示しているものの、モデル依存の性質と事前仮定に対する敏感さが、広範な採用の障壁となっている。 これらの手法の精度は従来の手法と同程度であるが、より広いパラメータ空間とノイズ条件におけるさらなる検証が必要である。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We calculate the thermal renormalized energy-momentum tensor components of a massless scalar field, leading to trace anomaly, on a $(1+1)$ dimensional static black hole spacetime. Using these, the energy density and flux, seen by both static and freely-falling observers, are evaluated. Interestingly for both these observers the aforementioned quantities in Unruh and Boulware vacua are finite at the horizon when the scalar field is in thermal equilibrium with the horizon temperature (given by the Hawking expression). Whereas in Hartle-Hawking vacuum both the observers see finite energy-density and flux at the horizon, irrespective of the value of field temperature. Particularly in the case of Schwarzschild spacetime, a freely falling observer finds its initial critical position $r^c_i = (3/2)r_H$, where $r_H$ is the horizon radius for which energy-density vanishes. | 我々は、(1+1)次元の静的ブラックホール時空において、トレース異常を引き起こす質量ゼロのスカラー場の熱的に正規化されたエネルギー運動量テンソル成分を計算する。 これらを用いて、静的観測者と自由落下観測者の両方から観測されるエネルギー密度とフラックスを評価する。 興味深いことに、スカラー場が地平線温度（ホーキングの式で与えられる）と熱平衡状態にあるとき、ウンルー真空とブールワー真空における前述の量は、これらの観測者の両方にとって地平線上で有限である。 一方、ハートル-ホーキング真空においては、場の温度の値に関わらず、両方の観測者が地平線上で有限のエネルギー密度とフラックスを観測する。 特にシュワルツシルト時空の場合、自由落下する観測者は、初期の臨界位置$r^c_i = (3/2)r_H$を見つけます。 ここで、$r_H$はエネルギー密度がゼロになる地平半径です。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The notion of null distance was introduced by Sormani and Vega as part of a broader program to develop a theory of metric convergence adapted to Lorentzian geometry. Given a time function $\tau$ on a spacetime $(M,g)$, the associated null distance $\hat{d}_\tau$ is constructed from and closely related to the causal structure of $M$. While generally only a semi-metric, $\hat{d}_\tau$ becomes a metric when $\tau$ satisfies the local anti-Lipschitz condition. In this work, we focus on temporal functions, that is, differentiable functions whose gradient is everywhere past-directed timelike. Sormani and Vega showed that the class of $C^1$ temporal functions coincides with that of $C^1$ locally anti-Lipschitz time functions. When a temporal function $f$ is smooth, its level sets $M_t = f^{-1}(t)$ are spacelike hypersurfaces and thus Riemannian manifolds endowed with the induced metric $h_t$. Our main result establishes that, on any level set $M_t$ where the gradient $\nabla f$ has constant norm, the null distance $\hat{d}_f$ is bounded above by a constant multiple of the Riemannian distance $d_{h_t}$. Applying this result to a smooth regular cosmological time function $\tau_g$ -- as introduced by Andersson, Galloway, and Howard -- we prove a theorem confirming a conjecture of Sakovich and Sormani (arXiv:2410.16800, 2025): if the diameters of the level sets $M_t = \tau_g^{-1}(t)$ shrink to zero as $t \to 0$, then the spacetime exhibits a Big Bang singularity, as defined in their work. | ヌル距離の概念は、ローレンツ幾何学に適合した計量収束理論を開発するというより広範な計画の一環として、ソルマニとヴェガによって導入された。 時空$(M,g)$上の時間関数$\tau$が与えられたとき、それに伴うヌル距離$\hat{d}_\tau$は$M$の因果構造から構成され、かつ密接に関連している。 $\hat{d}_\tau$は一般には半計量的であるが、$\tau$が局所反リプシッツ条件を満たすとき計量的となる。 本研究では、時間関数、すなわち、勾配が至る所で過去向きの時間的である微分可能関数に焦点を当てる。 ソルマニとヴェガは、$C^1$時間関数のクラスが、局所反リプシッツ時間関数のクラスと一致することを示した。 時間関数 $f$ が滑らかな場合、その準位集合 $M_t = f^{-1}(t)$ は空間的超曲面となり、したがって誘導計量 $h_t$ を備えたリーマン多様体となる。 我々の主な結果は、勾配 $\nabla f$ が定数ノルムを持つ任意の準位集合 $M_t$ において、零距離 $\hat{d}_f$ がリーマン距離 $d_{h_t}$ の定数倍で上界となることを確立する。 この結果を、アンダーソン、ギャロウェイ、ハワードによって導入された滑らかな正則宇宙時間関数 $\tau_g$ に適用することで、サコビッチとソルマニの予想 (arXiv:2410.16800, 2025) を裏付ける定理を証明します。 すなわち、準位集合 $M_t = \tau_g^{-1}(t)$ の直径が $t から 0$ へと縮小するにつれてゼロに近づく場合、時空は彼らの研究で定義されたビッグバン特異点を示すということです。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| HF QPOs are among the most intriguing phenomena observed in LMXBs containing BHs or neutron stars. In this work, we investigate charged particles' dynamics in the nearby of a Schwarzschild-like BH embedded in a uniform magnetic field and surrounded on all sides by CDM. Thereby gaining deeper insight into the influence of magnetic and DM distributions on observable phenomena near compact objects. We first present a modified metric, which incorporates the effects of a CDM ... We compute the fundamental oscillation frequencies-radial, latitudinal, Keplerian, and Larmor-and demonstrate how their variation depends on the combined influence of CDM and magnetic field strength. The resulting frequency structure allows us to identify resonance radii associated with HF QPOs, particularly those in 3:2 ratios observed in microquasars. We assess several theoretical models for QPO generation, including the (ER), Relativistic Precession (RP), Tidal Disruption (TD), and Warped Disk (WD) models. A comparative fit of observational data from GRS 1915+105, H1743-322, XTE 1550-564, and GRO 1655-40 demonstrate that the TD and WD models provide the best match for HF QPOs in the presence of moderate magnetic flux ($B' = 0.1$), while the other models except ER fit better in weak-field scenarios. Our results highlight the importance of including both magnetic and dark matter (DM) effects in strong-field astrophysics and support the use of HF QPOs as sensitive probes of BH environments. This study opens new perspectives for exploring particle dynamics, accretion disk structure ... | HF QPOは、BHまたは中性子星を含むLMXBで観測される最も興味深い現象の一つです。 本研究では、均一な磁場に埋め込まれ、四方をCDMに囲まれたシュワルツシルト型BH近傍における荷電粒子のダイナミクスを調査します。 これにより、磁気分布とDM分布がコンパクト天体近傍の観測現象に与える影響について、より深い知見を得ます。 まず、CDMの効果を取り入れた修正されたメトリクスを提示します。 … 基本振動周波数（動径、緯度、ケプラー、ラーモア）を計算し、それらの変動がCDMと磁場強度の複合的な影響にどのように依存するかを示します。 得られた周波数構造により、HF QPOに関連する共鳴半径、特にマイクロクエーサーで観測される3:2の比の共鳴半径を特定することができます。 QPO生成に関するいくつかの理論モデル（ERモデル、相対論的歳差運動モデル、RPモデル、潮汐破壊モデル、ワープディスクモデルなど）を評価した。 GRS 1915+105、H1743-322、XTE 1550-564、GRO 1655-40の観測データの比較フィッティングにより、中程度の磁束（$B' = 0.1$）が存在する場合、TDモデルとWDモデルがHF QPOに最もよく適合することが示された。 一方、ER以外の他のモデルは、弱磁場シナリオにおいてよりよく適合した。 私たちの結果は、強磁場天体物理学において磁気効果と暗黒物質（DM）効果の両方を考慮することの重要性を強調し、HF QPOをBH環境の高感度プローブとして使用することを支持する。 本研究は、粒子動力学、降着円盤構造などを探求するための新たな視点を開くものである。 |
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| Third-generation gravitational wave detectors such as Einstein Telescope and Cosmic Explorer will have significantly better sensitivities than current detectors, as well as a wider frequency bandwidth. This will increase the number and duration of the observed signals, leading to many signals overlapping in time. If not adequately accounted for, this can lead to biases in parameter estimation. In this work, we combine the joint parameter estimation method with relative binning to handle full parameter inference on overlapping signals from binary black holes, including precession effects and higher-order mode content. As this method is computationally more expensive than traditional single-signal parameter estimation, we test a prior-informed Fisher matrix and a time-frequency overlap method for estimating expected bias to help us decide when joint parameter estimation is necessary over the simpler methods. We improve upon previous Fisher matrix implementations by including the prior information and performing an optimization routine to better locate the maximum likelihood point point, but we still find the method unreliable. The time-frequency method is accurate in 86% of close binary black hole mergers. We end by developing our own method of estimating bias due overlaps, where we reweight the single signal parameter estimation posterior to quantify how much the overlapping signals affect it. We show it has 99% accuracy for zero noise injections (98% in Gaussian noise), at the cost of one additional standard sampling run when joint parameter estimation proves to be necessary. | アインシュタイン望遠鏡やコズミック・エクスプローラーなどの第三世代重力波検出器は、現在の検出器よりもはるかに優れた感度と、より広い周波数帯域幅を備えています。 これにより、観測される信号の数と持続時間が増加し、多くの信号が時間的に重なり合うことになります。 適切に考慮されない場合、これはパラメータ推定にバイアスをもたらす可能性があります。 本研究では、相対ビニングと結合パラメータ推定法を組み合わせることで、歳差運動の影響や高次モードの内容を含む、連星ブラックホールからの重なり合う信号の完全なパラメータ推定を行います。 この手法は従来の単一信号パラメータ推定よりも計算コストが高いため、事前情報に基づくフィッシャー行列と時間周波数重なり法を用いて期待バイアスを推定し、より単純な手法よりも結合パラメータ推定が必要な場合の判断を支援します。 我々は、事前情報を取り入れ、最適化ルーチンを実行して最尤点をより正確に特定することで、従来のフィッシャー行列の実装を改善しましたが、それでもこの方法は信頼性が低いことがわかりました。 時間周波数法は、近接する連星ブラックホール合体の86%で精度が高くなります。 最後に、重複によるバイアスを推定する独自の方法を開発しました。 この方法では、単一信号パラメータ推定事後分布に重み付けを行い、重複信号がどの程度影響するかを定量化します。 この方法は、ノイズ注入がゼロの場合に99%（ガウスノイズの場合は98%）の精度を示します。 ただし、結合パラメータ推定が必要な場合、追加の標準サンプリング実行が1回必要になります。 |
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| We investigate the effect of dynamically coupling gas torques with gravitational wave (GW) emission during the orbital evolution of an equal-mass massive black hole binary (MBHB). We perform hydrodynamical simulations of eccentric MBHBs with total mass $M=10^6~{\rm M}_\odot$ embedded in a prograde locally isothermal circumbinary disk (CBD). We evolve the binary from $55$ to $49$ Schwarzschild radii separations using up to 2.5 post-Newtonian (PN) corrections to the binary dynamics, which allow us to follow the GW-driven in-spiral. For the first time, we report the measurement of gas torques onto a live binary a few years before the merger, with and without concurrent GW radiation. We also report the gas-induced orbital dephasing $\delta \phi_{\rm orb}\sim-0.007$ rad over $278$ orbital cycles that is likely driven mainly by disc-induced precession and LISA should be able to detect it at redshift $z=1$. Our results show how GWs alone can be used to probe the astrophysical properties of CBDs and have important implications for multi-messenger strategies aimed at studying the environments of MBHBs. | 等質量大質量ブラックホール連星（MBHB）の軌道進化過程における、ガストルクと重力波（GW）放射の動的相互作用の効果を調べる。 全質量が$M=10^6~{\rm M}_\odot$の偏心MBHBを、順行性局所等温周連星円盤（CBD）に埋設し、流体力学的シミュレーションを行う。 連星ダイナミクスに最大2.5倍のポストニュートン（PN）補正を適用し、連星をシュワルツシルト半径の55倍から49倍に進化させることで、重力波駆動によるインスパイラル運動を追跡する。 合体数年前に、重力波放射の有無にかかわらず、活動中の連星へのガストルクの測定結果を初めて報告する。 また、ガス誘起軌道位相ずれ（$\delta \phi_{\rm orb}\sim-0.007$ rad）が278軌道周期にわたって観測されたことも報告する。 これは主に円盤誘起歳差運動によって引き起こされると考えられ、LISAは赤方偏移$z=1$でこれを検出できるはずである。 我々の研究結果は、重力波のみを用いてCBDの天体物理学的特性を調べることができることを示し、MBHBの環境を研究するためのマルチメッセンジャー戦略に重要な示唆を与える。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this work we present a set of binary neutron star (BNS) merger simulations including the net muon fraction as an additional degree-of-freedom in the equation of state (EoS) and hydrodynamics evolution using the numerical-relativity code BAM. Neutrino cooling is modeled via a neutrinos leakage scheme, including in-medium corrections to the opacities and emission rates of semi-leptonic charged-current reactions, although within the elastic approximation. We show that, for our particular choice of baseline baryonic EoS, the presence of muons delays the gravitational collapse of the remnant compared to the case where muons are neglected. Furthermore, when muons and muonic weak reactions are considered, no gravitational collapse occurs within our simulation time and muons are confined in the densest portions of the remnant, while the disk is effectively colder, less protonized and de-muonized. Accordingly, ejecta properties are affected, e.g., ejecta masses are systematically smaller for the muonic setups and exhibit a larger fraction of neutron-rich, small velocity material. Overall, our results suggest that the inclusion of muons and muon-flavored neutrino reactions in the context of BNS merger simulations should not be neglected, thus representing an important step towards more realistic modeling of such systems. | 本研究では、数値相対論コードBAMを用いて、状態方程式（EoS）と流体力学発展における追加自由度として正味ミューオン分率を考慮した、連星中性子星（BNS）合体シミュレーションを一式提示する。 ニュートリノ冷却は、弾性近似の範囲内ではあるが、半レプトン荷電カレント反応の不透明度と放出率に対する媒質内補正を含むニュートリノ漏洩スキームを用いてモデル化する。 本研究では、ベースラインのバリオンEoSを特に選択した場合、ミューオンの存在は、ミューオンを無視した場合と比較して、残骸の重力崩壊を遅らせることを示す。 さらに、ミューオンとミューオン弱反応を考慮すると、シミュレーション時間内に重力崩壊は起こらず、ミューオンは残骸の最も密度の高い部分に閉じ込められる一方、円盤は実質的により低温で、陽子化と脱ミューオン化が少ない。 したがって、放出物の特性も影響を受け、例えば、ミューオン設定の場合、放出物の質量は系統的に小さくなり、中性子過剰で速度の小さい物質の割合が大きくなる。 全体として、我々の結果は、BNS合体シミュレーションにおいてミューオンとミューオンフレーバーニュートリノ反応を考慮することを無視すべきではないことを示唆しており、このようなシステムのより現実的なモデリングに向けた重要な一歩となる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| A mixture of light-gas particles and Brownian heavy particles is analyzed within the framework of a post-Newtonian Boltzmann equation to determine the Fokker-Planck equation for the Brownian motion. For each species, the equilibrium distribution function refers to the corresponding post-Newtonian Maxwell-J\"uttner distribution function. The expressions for the friction viscous coefficient in the first and second post-Newtonian approximations are determined, and we show their dependence on the corresponding gravitational potentials. A linear stability analysis in the Newtonian and post-Newtonian Fokker-Planck equations for the Brownian motion is developed, where the perturbations are assumed to be plane harmonic waves of small amplitudes. From a dispersion relation it follows that: (i) for perturbation wavelengths smaller than the Jeans wavelength two propagating modes -- corresponding to harmonic waves in opposite directions -- and one mode that does not propagate show up; (ii) for perturbation wavelengths bigger than the Jeans wavelength the time evolution of the perturbation corresponds to a growth or a decay and the one which grows refers to the instability. | 軽い気体粒子と重いブラウン運動粒子の混合物を、ポストニュートンボルツマン方程式の枠組みの中で解析し、ブラウン運動のフォッカー・プランク方程式を決定します。 それぞれの種について、平衡分布関数は対応するポストニュートンのマクスウェル・ジュトナー分布関数を参照する。 第一および第二ポストニュートン近似における摩擦粘性係数の式を決定し、それらの対応する重力ポテンシャルへの依存性を示す。 ブラウン運動に対するニュートンおよびポストニュートンのフォッカー・プランク方程式の線形安定性解析を展開する。 ここで、摂動は小振幅の平面調和波であると仮定する。 分散関係から、(i) ジーンズ波長よりも小さい摂動波長の場合、2つの伝播モード（反対方向の調和波に対応）と伝播しない1つのモードが現れる。 (ii) ジーンズ波長よりも大きい摂動波長の場合、摂動の時間発展は増加または減少に対応し、増加するモードが不安定性を示す。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this paper, we study the motion of neutral and electrically charged particles in the vicinity of a deformed-Schwarzschild black hole inspired by Loop Quantum Gravity (LQG). To examine the motion of an electrically charged test particle, we propose an expression for electromagnetic 4-potential that contains the impacts of loop quantum gravity. This electromagnetic 4-potential satisfies approximately the covariant Maxwell's equations to first order in the loop quantum effects. We explore the effects of the loop quantum correction parameter on the particle geodesics. We investigate the innermost stable circular orbits (ISCOs) for both neutral and electrically charged particles in detail, demonstrating that the loop quantum parameter significantly influences on the ISCO radius, causing it to shrink. Finally, we explore the accretion disk around the loop quantum black hole. We delve into the electromagnetic radiation flux, temperature, differential luminosity, and the spectral luminosity as radiation properties of the accretion disk in detail. We show that the loop quantum correction parameter shifts the profile of the electromagnetic flux and accretion disk temperature towards the central object, leading to a slight increase in these quantities. | 本論文では、ループ量子重力（LQG）に着想を得た変形シュワルツシルトブラックホール近傍における中性粒子と荷電粒子の運動を研究する。 荷電粒子の運動を調べるために、ループ量子重力の影響を考慮した電磁4元ポテンシャルの表現を提案する。 この電磁4元ポテンシャルは、ループ量子効果において共変マクスウェル方程式をほぼ一次まで満たす。 ループ量子補正パラメータが粒子測地線に及ぼす影響を考察する。 中性粒子と荷電粒子の両方について、最内安定円軌道（ISCO）を詳細に調べ、ループ量子パラメータがISCO半径に大きな影響を与え、それを縮小させることを示す。 最後に、ループ量子ブラックホール周囲の降着円盤を考察する。 降着円盤の放射特性として、電磁放射フラックス、温度、微分光度、スペクトル光度を詳細に検討する。 ループ量子補正パラメータが電磁放射フラックスと降着円盤温度のプロファイルを中心天体方向にシフトさせ、これらの量がわずかに増加することを示す。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We explore the canonical thermodynamics of the non-rotating BTZ black hole within a finite cavity by incorporating quantum corrections using Barrow entropy. We derive analytic expressions for temperature, quasilocal energy, free energy, and specific heat, all evaluated at the cavity boundary by using York's formalism. While the redshifted temperature and energy stay the same despite the entropy changes, the altered entropy affects the thermodynamic landscape. Specifically, we see that the Helmholtz free energy drops faster as the horizon size increases. The specific heat shows clear peaks, and their position and height depend on the Barrow parameter. These features signal enhanced thermal responsiveness and a shift in the onset of black hole dominance. Our results demonstrate that quantum entropy corrections alone, without modifying the geometry, can yield rich thermodynamic behaviour in lower-dimensional gravity and highlight the effectiveness of York's framework in capturing such effects. | 我々は、バローエントロピーを用いた量子補正を組み込むことで、有限空洞内の非回転BTZブラックホールの標準的な熱力学を探求する。 ヨークの形式論を用いて、空洞境界で評価された温度、準局所エネルギー、自由エネルギー、比熱の解析的表現を導出した。 赤方偏移した温度とエネルギーはエントロピーの変化にかかわらず一定であるが、変化したエントロピーは熱力学的ランドスケープに影響を与える。 具体的には、ヘルムホルツ自由エネルギーは地平線の大きさが増加するにつれて急速に低下することがわかる。 比熱は明確なピークを示し、その位置と高さはバローパラメータに依存する。 これらの特徴は、熱応答性の向上とブラックホール優位性の発現開始時期の変化を示している。 我々の結果は、幾何学を変更することなく、量子エントロピー補正のみで、低次元重力において豊かな熱力学的挙動が得られることを実証し、ヨークの枠組みがそのような効果を捉える上で有効であることを浮き彫りにする。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate the impact of bulk viscosity on the accelerating expansion and large-scale structure formation of a Universe in which the underlying gravitational interaction is described by $f(Q)$ gravity. Various paradigmatic choices of the $f(Q)$ gravity theory, including power-law, exponential, and logarithmic models, are considered. To test the cosmological viability of these $f(Q)$ gravity models, we use {the Baryon Acoustic Oscillations ($BAO$) measurements from the Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) Survey, cosmic chronometers ($CC$) from Hubble measurements, the SNIa distance moduli measurements from the PantheonP + SH0ES, growth rate ($f$-data), and redshift-space distortions ($f\sigma_8$) datasets, the latter two once the linear cosmological perturbations, growth rate $f(z)$, and redshift-space distortion $f\sigma_8(z)$ are studied. Thus, we perform the combined analyses for: PantheonP + SH0ES, PantheonP + SH0ES + f, and PantheonP + SH0ES + $f\sigma_8$. We compute the best-fit values $\Omega_m$, $H_0\,\mathrm{(km/s/Mpc)}$, $r_d$, $M_{abs}$, $\gamma$, $\sigma_8$, $n$, $p$ and $\Gamma$ including the bulk viscosity coefficient $\zeta$. Through a detailed statistical analysis, based on the Akaike Information Criterion (AIC) and Bayesian / Schwartz Information Criterion (BIC), a statistical comparison of the $f(Q)$ gravity models with $\Lambda$CDM is made. Among the three $f(Q)$ models, only the non-viscous $f(Q)$ power-law model yields robust parameter estimates and substantial observational support without any outright rejections. In contrast, both exponential and logarithmic $f(Q)$ models (with or without bulk viscosity) are rejected by multiple model selection criteria. | 我々は、基礎となる重力相互作用が$f(Q)$重力によって記述される宇宙において、バルク粘性が加速膨張と大規模構造形成に与える影響を調査する。 $f(Q)$重力理論の様々なパラダイム的選択、例えばべき乗則、指数関数モデル、対数モデルなどが考慮される。 これらの$f(Q)$重力モデルの宇宙論的実現可能性を検証するために、我々は{ダークエネルギー分光装置（DESI）サーベイからの重粒子音響振動（$BAO$）測定、ハッブル宇宙望遠鏡による宇宙クロノメータ（$CC$）、PantheonP + SH0ESからのSNIa距離モジュライ測定、成長率（$f$データ）、および赤方偏移空間歪み（$f\sigma_8$）データセット（後者2つは、線形宇宙論的摂動、成長率$f(z)$、および赤方偏移空間歪み$f\sigma_8(z)$が検討された後）を使用する。 したがって、我々はPantheonP + SH0ES、PantheonP + SH0ES + f、およびPantheonP + SH0ES + $f\sigma_8$について、複合解析を行う。 我々は、体積粘性係数$\zeta$を含む、最適値$\Omega_m$、$H_0\、\mathrm{(km/s/Mpc)}$、$r_d$、$M_{abs}$、$\gamma$、$\sigma_8$、$n$、$p$、$\Gamma$を計算した。 赤池情報量基準（AIC）とベイズ/シュワルツ情報量基準（BIC）に基づく詳細な統計解析により、$f(Q)$重力モデルと$\Lambda$CDMの統計的比較を行った。 3つの$f(Q)$モデルのうち、非粘性$f(Q)$べき乗則モデルのみが、完全な棄却なく、堅牢なパラメータ推定値と十分な観測的支持を与えた。 対照的に、指数関数型および対数関数型の$f(Q)$モデル（体積粘性の有無にかかわらず）は、複数のモデル選択基準によって棄却された。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| A relativistic self-gravitating equilibrium system with steady flow as well as spherical symmetry is discovered. The energy-momentum tensor contains the contribution of a current related to the flow and the metric tensor does an off-diagonal component to balance with the flow momentum. The presence of the off-diagonal component of the metric implies the radial motion of the reference frame, which gives rise to a problem how the relativistic effect is included in thermodynamic observables for such a general relativistic system. This problem is solved by taking an instantaneously rest frame in which geometric thermodynamic observables read as previously and giving them the special relativistic effect emerged from the inverse transformation to the original frame pointwise. The solution of the thermodynamic observables in accord with the laws of thermodynamics and the theory of relativity is presented. Finally the relativistic structure equations for the equilibrium are derived, from which the general relativistic Poisson equation as well as the heat conduction one are developed exactly. | 定常流と球対称性を持つ相対論的自己重力平衡系が発見された。 エネルギー運動量テンソルは流れに関連する電流の寄与を含み、計量テンソルは流れの運動量と釣り合うように非対角成分を持つ。 計量の非対角成分の存在は参照系の径方向運動を意味し、このような一般相対論系の熱力学的観測量に相対論的効果をどのように含めるかという問題が生じる。 この問題は、幾何学的熱力学的観測量が従来通りである瞬間静止系を取り、元の系への逆変換から生じる特殊相対論的効果を点ごとに与えることで解決される。 熱力学法則と相対性理論に従った熱力学的観測量の解が提示される。 最後に、平衡状態における相対論的構造方程式が導出され、そこから一般相対論的ポアソン方程式と熱伝導方程式が正確に導出される。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In Ref. [1], the spacetime geometry generated by compact objects in $(2+1)$-dimensional Bopp-Podolsky electrodynamics is derived. Using a perturbative approach, the authors derived a charged BTZ-like black hole solution and computed corrections up to second order in a perturbative expansion valid far from the horizon. In this work, we investigate the same circularly symmetric three-dimensional charged BH solution pierced by disclinations. We begin by analyzing the motion of photons within this spacetime, focusing on how the geometric parameters influence the effective potential governing null geodesic motion. The corresponding equations of motion are derived, and the resulting orbital dynamics are explored through graphical methods to show the influence of key parameters including the BH mass $M$, electric charge $Q$, cosmological constant $\Lambda$, and BP coupling parameter $b^2$. Extending our analysis to wave dynamics, we examine the propagation of massless scalar fields in the BH solution by solving the Klein-Gordon equation. Through suitable coordinate transformations, we derive a Schr\"odinger-like equation with an effective potential that encodes the influence of the topological defect and electromagnetic corrections. Additionally, we investigate quantum gravitational effects by applying the Generalized Uncertainty Principle (GUP) to derive a GUP-corrected Hawking temperature, revealing systematic suppression of thermal radiation that could lead to stable BH remnants. Finally, we compute Keplerian frequencies for circular orbits, demonstrating how the interplay between charge, nonlinear electrodynamics, and disclination parameters creates distinctive observational signatures that could potentially test modified gravity theories in strong-field regimes. | 文献 [1] では、(2+1) 次元ボップ・ポドルスキー電磁力学においてコンパクト天体によって生成される時空幾何学が導出されている。 摂動論的アプローチを用いて、著者らは荷電 BTZ 型ブラックホール解を導出し、地平線から遠く離れた場所まで有効な摂動展開において 2 次までの補正を計算した。 本研究では、回位角によって貫かれた同じ円対称 3 次元荷電 BH 解を調べる。 まず、この時空内の光子の運動を解析し、幾何学的パラメータがヌル測地線運動を支配する有効ポテンシャルにどのように影響するかに焦点を当てる。 対応する運動方程式を導出し、結果として得られる軌道ダイナミクスをグラフィカル手法を用いて調査し、BH 質量 $M$、電荷 $Q$、宇宙定数 $\Lambda$、BP 結合パラメータ $b^2$ などの主要パラメータの影響を示す。 解析を波動力学に拡張し、クライン・ゴルドン方程式を解くことで、BH解における質量ゼロのスカラー場の伝播を調べる。 適切な座標変換により、位相欠陥と電磁補正の影響を符号化した有効ポテンシャルを持つシュレーディンガー型方程式を導出する。 さらに、一般化不確定性原理（GUP）を適用してGUP補正ホーキング温度を導出することで量子重力効果を調べ、安定したBH残留につながる可能性のある熱放射の系統的な抑制を明らかにする。 最後に、円軌道のケプラー周波数を計算し、電荷、非線形電気力学、および偏角パラメータの相互作用が、強場領域における修正重力理論を検証できる可能性のある特徴的な観測シグネチャーをどのように作り出すかを示す。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this work, we promote the global $SL(2,\mathbb{R})$ symmetry of the Schwarzian derivative to a local gauge symmetry. To achieve this, we develop a procedure that potentially can be generalized beyond the $SL(2,\mathbb{R})$ case: We first construct a composite field from the fundamental field and its derivative such that it transforms linearly under the group action. Then we write down its gauge-covariant extension and apply standard gauging techniques. Applying this to the fractional linear representation of $SL(2,\mathbb{R})$, we obtain the gauge-invariant analogue of the Schwarzian derivative as a bilinear invariant of covariant derivatives of the composite field. The framework enables a simple construction of N\"other charges associated with the original global symmetry. The gauge-invariant Schwarzian action introduces $SL(2,\mathbb{R})$ gauge potentials, allowing for locally invariant couplings to additional fields, such as fermions. While these potentials can be gauged away on topologically trivial domains, non-trivial topologies (e.g., $S^1$) lead to distinct topological sectors. We mention that in the context of two-dimensional gravity, these sectors could correspond to previously discussed defects in the bulk theory. | 本研究では、シュワルツ微分の大域的 $SL(2,\mathbb{R})$ 対称性を局所ゲージ対称性へと昇格させる。 これを実現するために、$SL(2,\mathbb{R})$ の場合を超えて一般化できる可能性のある手順を開発する。 まず、基本場とその微分から、群作用の下で線型変換するような合成場を構築する。 次に、そのゲージ共変拡大を書き記し、標準的なゲージング手法を適用する。 これを $SL(2,\mathbb{R})$ の分数線型表現に適用することで、シュワルツ微分のゲージ不変な類似体を、合成場の共変微分の双線型不変量として得る。 この枠組みは、元の大域対称性に関連するN個の他の電荷の単純な構成を可能にする。 ゲージ不変なシュワルツ作用は$SL(2,\mathbb{R})$ゲージポテンシャルを導入し、フェルミオンなどの追加の場との局所不変な結合を可能にする。 これらのポテンシャルは位相的に自明な領域ではゲージ化できるが、非自明な位相（例えば$S^1$）は異なる位相セクターをもたらす。 2次元重力の文脈において、これらのセクターはバルク理論における前述の欠陥に対応する可能性があることに言及する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We report the numerical observation of a time crystal in a quantum black-hole laser (BHL), where the genuine spontaneous character of the symmetry breaking stems from the self-amplification of spontaneous Hawking radiation. The resulting Hawking time crystal (HTC) is characterized by the periodic dependence of the out-of-time density-density correlation function, while equal-time correlations are time-independent because they embody averages over different realizations with a random oscillation phase. The HTC can be regarded as a nonlinear periodic version of the Andreev-Hawking effect, signaled by anticorrelation bands resulting from the spontaneous, quantum emission of pairs of dispersive waves and solitons into the upstream and downstream regions. | 量子ブラックホールレーザー（BHL）における時間結晶の数値観測を報告する。 ここで、対称性の破れの真の自発的性質は、自発ホーキング放射の自己増幅に起因する。 結果として生じるホーキング時間結晶（HTC）は、時間外密度‐密度相関関数の周期依存性によって特徴付けられる。 一方、等時間相関は、ランダムな振動位相を持つ異なる実現値の平均を体現しているため、時間に依存しない。 HTCは、アンドレーエフ‐ホーキング効果の非線形周期版とみなすことができ、上流領域と下流領域への分散波とソリトンの対の自発的量子放出によって生じる反相関バンドによって示される。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Ultra-high energy (UHE) photons above 10^{18} eV serve as valuable probes of fundamental physics. While typically produced in interactions involving charged particles, they could also originate from exotic sources such as annihilations of magnetically charged monopole-antimonopole pairs or decays of highly accelerated monopoles (10^{21} eV). Detecting such photons would impose constraints on monopole properties. Despite strong theoretical motivations and extensive experimental searches, no monopoles have been observed to date. A possible explanation beyond high monopole masses arises from Staruszkiewicz's quantum theory of infrared electromagnetic fields. His argument, rooted in the positivity of the Hilbert space norm, suggests that isolated magnetic monopoles may not be physically realizable. If correct, this would imply that while monopoles remain mathematically well-defined within field theories, only magnetically neutral configurations could exist in nature. | 10^{18} eVを超える超高エネルギー（UHE）光子は、基礎物理学の貴重なプローブとして機能します。 通常は荷電粒子との相互作用で生成されますが、磁気的に荷電したモノポール-反モノポール対の消滅や、高度に加速されたモノポール（10^{21} eV）の崩壊など、特異な発生源から発生することもあります。 このような光子を検出すると、モノポールの特性に制約が課されます。 強力な理論的動機と広範な実験的探索にもかかわらず、現在までにモノポールは観測されていません。 高いモノポール質量を超えた可能性のある説明は、Staruszkiewiczの赤外線電磁場の量子理論から生まれます。 ヒルベルト空間ノルムの正値性に根ざした彼の議論は、孤立した磁気モノポールは物理的に実現不可能であることを示唆しています。 もしこれが正しければ、モノポールは場の理論の中で数学的に明確に定義されているものの、自然界には磁気的に中性な構成しか存在できないことを意味します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The framework of General Relativity (GR) has recently been expanded through the introduction of Cotton Gravity (CG), a theoretical extension proposed by J. Harada. This modified approach integrates the Cotton tensor into the gravitational field equations, naturally encompassing all conventional GR solutions while allowing the cosmological constant to emerge as an integration constant. In this study, we delve into the implications of CG when coupled with nonlinear electrodynamics (NLED), constructing and analyzing three distinct static, spherically symmetric configurations. Our investigation centers on the horizon structure, metric characteristics, and the underlying NLED Lagrangian density of each model. We also confront the theoretical predictions with observational data by comparing the calculated shadow radii of these solutions to constraints imposed by the Event Horizon Telescope's (EHT) measurements of Sgr A$^{*}$. The results reveal an extensive spectrum of spacetime geometries, ranging from multi-horizon structures to naked singularities. Furthermore, the agreement between the predicted shadow sizes and EHT observations reinforces the viability of these models in describing the astrophysical image of Sgr A$^{*}$ within certain parameter bounds. | 一般相対性理論（GR）の枠組みは、原田淳一郎によって提案された理論的拡張であるコットン重力（CG）の導入によって近年拡張された。 この改良されたアプローチは、コットンテンソルを重力場方程式に統合し、従来のGR解をすべて自然に包含すると同時に、宇宙定数を積分定数として出現させることを可能にする。 本研究では、CGを非線形電気力学（NLED）と組み合わせた場合のその意味合いを深く掘り下げ、3つの異なる静的球対称構成を構築・解析する。 本研究は、各モデルの地平構造、計量特性、および基礎となるNLEDラグランジアン密度に焦点を当てる。 また、これらの解の計算された影の半径を、イベント・ホライズン・テレスコープ（EHT）によるSgr A$^{*}$の測定によって課された制約と比較することにより、理論予測と観測データを対比させる。 結果は、多地平構造から裸の特異点に至るまで、広範な時空幾何学を明らかにしています。 さらに、予測された影の大きさとEHT観測結果の一致は、これらのモデルが一定のパラメータ範囲内でSgr A$^{*}$の天体物理学的像を記述する上で妥当であることを裏付けています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Scaling relations with the bag constant parameter are investigated for Strange Quark Matter (SQM) stars in the presence of gravitationally strong magnetic fields minimally coupled with matter, considering both massless and massive strange quark scenarios. Assuming a simple model for such coupling under the approximation of spherical symmetry, a phenomenological scaling formula for the maximum mass of stars is derived as a function of the surface magnetic field and the strange quark mass. This formula is applicable for all formally admissible values of the free parameters, and strict scaling with the bag constant is retained only for a vanishing strange quark mass. As a byproduct of this study, the mathematical structure of the equation of state for the relativistic SQM model with a massive strange quark is revisited without approximations. It is observed that the contribution of the electron term to the energy density cannot be neglected in the theoretical limit of large strange quark masses. Consequently, the maximum mass of SQM stars increases with sufficiently large strange quark mass, contrasting with the behavior observed for low strange quark masses. | 重力的に強い磁場が物質と最小限に結合しているストレンジクォーク物質（SQM）星について、バッグ定数パラメータとのスケーリング関係を、質量ゼロのストレンジクォークシナリオと質量のあるストレンジクォークシナリオの両方を考慮しながら調査する。 球対称性の近似の下でこのような結合の単純なモデルを仮定し、星の最大質量に関する現象論的スケーリング式を、表面磁場とストレンジクォーク質量の関数として導出する。 この式は、自由パラメータの形式的に許容されるすべての値に適用可能であり、バッグ定数との厳密なスケーリングは、ストレンジクォーク質量がゼロの場合にのみ維持される。 本研究の副産物として、質量のあるストレンジクォークを含む相対論的SQMモデルの状態方程式の数学的構造を近似なしに再検討する。 大きなストレンジクォーク質量の理論的極限において、エネルギー密度への電子項の寄与を無視できないことが観察される。 その結果、SQM星の最大質量は、ストレンジクォーク質量が十分に大きいほど増加し、低いストレンジクォーク質量で観測される挙動とは対照的となる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We show that the equal-time commutation relations (ETCRs) among the time derivatives of the metric tensor identically vanish in the higher-derivative de Donder gauge as well as the conventional de Donder gauge (or harmonic gauge) for general coordinate invariance in the manifestly covariant canonical operator formalism of quadratic gravity. These ETCRs provide us with the vanishing four-dimensional commutation relation, which implies that the metric tensor behaves as if it were not a quantum operator but a classical field. In this case, the micro-causality is valid at least for the metric tensor in an obvious manner. This fact might be a manifestation of renormalizability of quadratic gravity in case of the canonical operator formalism. | 計量テンソルの時間微分間の等時間交換関係（ETCR）は、高階微分ド・ドンダーゲージと従来のド・ドンダーゲージ（あるいは調和ゲージ）の両方において、2次重力の明白に共変な正準作用素形式における一般座標不変性に対して等しく消滅することを示す。 これらのETCRは4次元交換関係の消滅をもたらし、計量テンソルが量子作用素ではなく古典場であるかのように振舞うことを意味する。 この場合、ミクロ因果律は少なくとも計量テンソルに対しては明白に成立する。 この事実は、正準作用素形式の場合の2次重力のくりこみ可能性の現れである可能性がある。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate the cosmological implications of coupling neutrinos to perturbed Rastall gravity, focusing on its impact on the Hubble constant ($H_0$) and the associated tension between early- and late-universe measurements with MCMC and PINN method. Utilizing observational data from the Cosmic Microwave Background (CMB), Cosmic Chronometers (CC), Baryon Acoustic Oscillations (BAO), and the Pantheon+ Type Ia supernovae, CMB Lensing, we perform a detailed statistical analysis. Our findings demonstrate that the Rastall model provides an improved fit to the data compared to the standard $\Lambda$CDM model, as indicated by lower Akaike Information Criterion (AIC) values in both early and late-universe regimes. The model introduces a deviation parameter $\alpha$, which remains consistent with existing literature and differs across epochs, supporting a dynamic gravitational framework. Combining all datasets, the Rastall model yields $H_0 = 70.23 \pm 2.01$ km,s$^{-1}$,Mpc$^{-1}$, significantly reducing the tension with Planck ($1.34\sigma$) and SH0ES ($1.16\sigma$) compared to the $\sim 4\sigma$ discrepancy in $\Lambda$CDM. Additional dataset combinations confirm this alleviation, with Planck tensions consistently below $1.6\sigma$. Overall, our results highlight Rastall gravity with neutrino coupling as a promising alternative to $\Lambda$CDM, capable of addressing current cosmological tensions while aligning with observational data, it can be concluded that the Hubble tension may be resolved. | ニュートリノとラスタール重力摂動の結合が宇宙論に及ぼす影響について、ハッブル定数（$H_0$）への影響と、それに伴う初期宇宙と後期宇宙の観測値間の緊張関係に焦点をあて、MCMC法とPINN法を用いて調査する。 宇宙マイクロ波背景放射（CMB）、宇宙クロノメータ（CC）、重粒子音響振動（BAO）、そしてパンテオン+Ia型超新星、CMBレンズ効果の観測データを用いて、詳細な統計解析を行う。 その結果、ラスタールモデルは標準的な$\Lambda$CDMモデルと比較して、初期宇宙と後期宇宙の両方において赤池情報量基準（AIC）値が低いことからわかるように、データへの適合性が向上することがわかった。 このモデルは、既存の文献と一致し、時代によって異なる偏差パラメータ$\alpha$を導入し、動的重力枠組みを支持する。 すべてのデータセットを組み合わせると、Rastallモデルは$H_0 = 70.23 \pm 2.01$ km,s$^{-1}$,Mpc$^{-1}$という値を与え、Planck（$1.34\sigma$）およびSH0ES（$1.16\sigma$）との張力は、$\Lambda$CDMの$\sim 4\sigma$の差異と比較して大幅に減少します。 追加のデータセットの組み合わせでもこの緩和が確認され、Planck張力は常に$1.6\sigma$を下回っています。 全体として、我々の結果は、ニュートリノ結合を伴うRastall重力が、観測データと一致しながら現在の宇宙論的張力に対処できる、$\Lambda$CDMの有望な代替手段であることを強調しており、ハッブル張力は解決できる可能性があると結論付けることができます。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We develop a systematic method for analyzing the causal structure at vertices in (2+1)-dimensional Lorentzian simplicial gravity. By examining the intersection patterns of lightcones emanating from a vertex with its simplicial neighbourhood, we identify 13 distinct causal types of Lorentzian tetrahedra-excluding configurations with null faces. This forms the basis for a topological classification of the local causal structure in terms of the number of connected spacelike and timelike regions on the triangulated 2-sphere surrounding the vertex. These local causal data allow us to identify regular causal structures and new types of causal irregular configurations, generalizing well-known (1+1)-dimensional topologies, such as `Trousers' and `Yarmulkes', to higher dimensions. We further investigate the dynamical implications of vertex causality by analyzing the behaviour of deficit angles and the Regge action in explicit configurations. Transitions in vertex causal structure coincide with singularities in the curvature and action, suggesting discrete topology change. Causally irregular hinges correspond to discrete conical singularities, while vertex causal irregularities manifest as point-like singularities. Interestingly, we find that vertex and hinge causality are generally independent. These results have direct implications for discrete quantum gravity approaches where the emergence of semiclassical spacetime depends on how causal structures are encoded within the triangulation. | 我々は、(2+1)次元ロレンツ型単体重力における頂点の因果構造を解析するための体系的な手法を開発した。 頂点から発せられる光円錐とその単体近傍との交差パターンを調べることで、ヌル面を持つロレンツ型四面体排除配置の13種類の因果型を同定した。 これは、頂点を取り囲む三角形二次元球面上の連結した空間的および時間的領域の数に基づいて、局所因果構造を位相的に分類するための基礎となる。 これらの局所因果データにより、規則的な因果構造と新しいタイプの因果的不規則配置を同定することができ、「ズボン」や「ヤルムルケ」といったよく知られた(1+1)次元位相を高次元に一般化することができる。 我々はさらに、明示的配置における欠損角とレッジェ作用の挙動を解析することにより、頂点因果律の動的含意を調査する。 頂点因果構造の遷移は曲率と作用の特異点と一致し、離散的なトポロジーの変化を示唆する。 因果的に不規則なヒンジは離散的な円錐状特異点に対応し、頂点因果的不規則性は点状特異点として現れる。 興味深いことに、頂点因果律とヒンジ因果律は一般に独立していることがわかった。 これらの結果は、半古典的時空の出現が三角形分割内に因果構造がどのように符号化されているかに依存する離散量子重力アプローチに直接的な意味を持つ。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We study pseudoscalar inflation in the Einstein-Cartan-Palatini (first-order) formulation of gravity while allowing for torsion. We introduce two non-minimal interactions in the gravitational sector: pseudoscalar couplings to the Pontryagin density (Chern-Simons term) and the Nieh-Yan topological invariant. In the presence of these terms, the rolling pseudoscalar sources non-trivial torsional fields during inflation. We show that pathological gradient and ghost instabilities limit the strength of the coupling to the Pontryagin density during inflation. Furthermore, we show that the interaction with the Nieh-Yan term induces a new contribution to the pseudoscalar kinetic term, which parametrically increases its decay constant and allows for inflation on steep potentials. The torsion field generated by the background is parity violating, which is manifest in the resulting chiral gravitational wave spectrum. We find that the scalar sector is largely unaffected beyond the remapping of the axion decay constant to a larger value. Consequently, we show that while natural inflation with a cosine potential remains inconsistent with observations, the squared quartic hilltop potential can be made consistent with Planck 2018 data even for sub-Planckian decay constants by coupling to the Nieh-Yan term. | 我々は、アインシュタイン-カルタン-パラティーニ（一次）重力定式化において、ねじれを考慮した擬スカラーインフレーションを研究する。 重力セクターに2つの非最小相互作用、すなわちポンチャギン密度（チャーン-サイモンズ項）への擬スカラー結合とニー-ヤン位相不変量を導入する。 これらの項が存在する場合、インフレーション中に回転擬スカラーが非自明なねじれ場を発生させる。 病的な勾配とゴースト不安定性が、インフレーション中のポンチャギン密度への結合の強さを制限することを示す。 さらに、ニー-ヤン項との相互作用が擬スカラー運動項に新たな寄与を誘導し、それが擬スカラー運動項の減衰定数をパラメトリックに増加させ、急峻なポテンシャル上でのインフレーションを可能にすることを示す。 背景によって生成されるねじれ場はパリティを破っており、結果として生じるカイラル重力波スペクトルにそれが現れる。 スカラーセクターは、アクシオン崩壊定数をより大きな値に再マッピングする以外はほとんど影響を受けないことがわかった。 結果として、コサインポテンシャルによる自然インフレーションは観測結果と整合しないものの、二乗四次ヒルトップポテンシャルは、ニー・ヤン項と結合することで、サブプランク崩壊定数であってもプランク2018のデータと整合することを示す。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Gravitational waves emitted in the late inspiral of binary neutron stars are affected by their tidal deformation. We study the tidal dynamics in full general relativity through matched-asymptotic expansions and prove that the dynamical tidal response can be expanded in a complete set of modes. We further prove that the mode amplitudes satisfy an effective, forced harmonic oscillator equation, which generalizes the overlap-integral formulation of Newtonian gravity. Our relativistic treatment of dynamical tides will avoid systematic biases in future gravitational-wave parameter estimation. | 連星中性子星の遅い渦巻き期に放出される重力波は、潮汐変形の影響を受ける。 我々は、整合漸近展開を用いて一般相対論における潮汐力学を研究し、力学的潮汐応答が完全なモード群で展開可能であることを証明する。 さらに、モード振幅が、ニュートン重力の重なり積分定式化を一般化する有効強制調和振動子方程式を満たすことを証明する。 我々の力学的潮汐の相対論的扱いは、将来の重力波パラメータ推定における系統的バイアスを回避するであろう。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The classification of the unitary irreducible representations of symmetry groups is a cornerstone of modern quantum physics, as it provides the fundamental building blocks for constructing the Hilbert spaces of theories admitting these symmetries. In the context of gravitational theories, several arguments point towards the existence of a universal symmetry group associated with corners, whose structure is the same for every diffeomorphism-invariant theory in any dimension. Recently, the representations of the maximal central extension of this group in the two-dimensional case have been classified using purely algebraic techniques. In this work, we present a complementary and independent derivation based on Kirillov's orbit method. We study the coadjoint orbits of the group $\widetilde{\mathrm{SL}}(2,\mathbb{R})\ltimes\mathbb{H}_3$, where $\mathbb{H}_3$ is the Heisenberg group of a quantum particle in one dimension. Our main result is that, despite the non-abelian nature of the normal subgroup in the semidirect product, these orbits admit a simple description. In a coordinate system associated with modified Lie algebra generators, the orbits factorize into a product of coadjoint orbits of $\mathrm{SL}\left(2,\mathbb{R}\right)$ and $\mathbb{H}_3$. The subsequent geometric quantization of these factorized orbits successfully reproduces the known representations. | 対称群のユニタリ既約表現の分類は、これらの対称性を許容する理論のヒルベルト空間を構築するための基本的な構成要素を提供するため、現代量子物理学の礎石である。 重力理論の文脈では、いくつかの議論が、角に関連付けられた普遍対称群の存在を示唆している。 この群の構造は、あらゆる次元の微分同相不変な理論に対して同じである。 最近、この群の2次元の場合の最大中心拡大の表現が、純粋に代数的な手法を用いて分類された。 本研究では、キリロフの軌道法に基づく補完的かつ独立した導出を提示する。 我々は、$\widetilde{\mathrm{SL}}(2,\mathbb{R})\ltimes\mathbb{H}_3$ 群の共役軌道を研究する。 ここで、$\mathbb{H}_3$ は1次元の量子粒子のハイゼンベルク群である。 我々の主な結果は、半直積における正規部分群の非アーベル性にもかかわらず、これらの軌道は単純な記述が可能であることである。 修正リー代数生成子に関連付けられた座標系において、これらの軌道は、$\mathrm{SL}\left(2,\mathbb{R}\right)$ と $\mathbb{H}_3$ の共役軌道の積に因数分解される。 これらの因数分解された軌道に続く幾何学的量子化は、既知の表現をうまく再現する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In Jackiw-Teitelboim (JT) gravity, which is dual to a random matrix ensemble, the annealed entropy differs from the quenched entropy at low temperatures and goes negative. However, computing the quenched entropy in JT gravity requires a replica limit that is poorly understood. To circumvent this, we define an intermediate quantity called the semi-quenched entropy, which has the positivity properties of the quenched entropy, while requiring a much simpler replica trick. We compute this in JT gravity in different regimes using i) a bulk calculation involving wormholes corresponding to the Airy limit of the dual matrix integral and ii) a boundary calculation involving one-eigenvalue instantons, demonstrating consistency between these two calculations in their common regime of validity. We also clarify why a recent attempt to compute the quenched entropy using one-eigenvalue instantons is unreliable due to a breakdown of the saddle-point approximation for the one-eigenvalue instanton in the replica limit. | ランダム行列アンサンブルの双対であるJackiw-Teitelboim (JT)重力において、アニールエントロピーは低温でクエンチエントロピーとは異なり、負の値をとる。 しかし、JT重力においてクエンチエントロピーを計算するには、十分に理解されていないレプリカ極限が必要となる。 これを回避するため、我々はセミクエンチエントロピーと呼ばれる中間量を定義する。 セミクエンチエントロピーはクエンチエントロピーの正値特性を持ちながら、はるかに単純なレプリカトリックを必要とする。 我々は、JT重力において、i) 双対行列積分のエアリー極限に対応するワームホールを含むバルク計算と、ii) 1固有値インスタントンを含む境界計算を用いて、異なる領域でこれを計算し、これら2つの計算が共通の妥当性領域で一貫していることを示す。 また、1固有値インスタントンを用いてクエンチエントロピーを計算する最近の試みが、レプリカ極限における1固有値インスタントンの鞍点近似の破綻のために信頼できない理由も明らかにする。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Big bang/big crunch closed universes can be realized in AdS/CFT, even though they lack asymptotically AdS boundaries. With enough bulk entanglement, the bulk Hilbert space of a closed universe can be holographically encoded in the CFT. We clarify the relation of this encoding to observer-clone proposals and refute recent arguments about the breakdown of semiclassical physics in such spaces. In the limit of no bulk entanglement, the holographic encoding breaks down. The oft-cited one-dimensional nature of the closed universe Hilbert space represents the limitation of the external (CFT) Hilbert space to access the quantum information in the closed universe, similar to the limitations imposed on observers outside a perfectly isolated quantum lab. We advocate that the CFT nevertheless continues to determine the physical properties of the closed universe in this regime, showing how to interpret this relationship in terms of a final state projection in the closed universe. We provide a dictionary between the final state wavefunction and CFT data. We propose a model of the emergence of an arrow of time in the universe with a given initial or final state projection. Finally, we show that the conventional EFT in the closed universe, without any projection, can be recovered as a maximally ignorant description of the final state. This conventional EFT is encoded in CFT data, and it can be probed by computing coarse-grained observables. We provide an example of one such observable. Taken together, these results amount to a clean bill of health for baby universes born of AdS/CFT. | ビッグバン／ビッグクランチ閉宇宙は、漸近的にAdS境界を持たないにもかかわらず、AdS/CFTで実現できる。 十分なバルクエンタングルメントがあれば、閉宇宙のバルクヒルベルト空間はCFTでホログラフィックにエンコードできる。 我々はこのエンコードと観測者クローン提案との関係を明らかにし、そのような空間における半古典物理学の破綻に関する最近の議論を反駁する。 バルクエンタングルメントが存在しない極限では、ホログラフィックエンコードは破綻する。 しばしば引用される閉宇宙ヒルベルト空間の1次元性は、完全に隔離された量子実験室の外にいる観測者に課せられる制限と同様に、閉宇宙の量子情報にアクセスするための外部（CFT）ヒルベルト空間の制限を表している。 我々は、それでもなおCFTがこの領域における閉宇宙の物理的性質を決定し続け、この関係を閉宇宙の終局状態射影の観点から解釈する方法を示していると主張する。 我々は、終状態波動関数とCFTデータとの間の辞書を提供する。 与えられた初期状態または終状態投影を持つ宇宙における時間の矢の出現モデルを提案する。 最後に、投影のない閉じた宇宙における従来のEFTが、終状態の最大無知記述として復元できることを示す。 この従来のEFTはCFTデータにエンコードされており、粗視化観測量を計算することで調べることができる。 我々はそのような観測量の1つの例を示す。 これらの結果を総合すると、AdS/CFTから生まれた幼い宇宙にとって、健康診断書に問題がないことがわかる。 |