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| Original Text | 日本語訳 |
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| The framework of internal quantum reference frames (QRFs) constitutes a universal toolset for dealing with symmetries in quantum theory and has led to new revelations in quantum gravity, gauge theories and foundational physics. Multiple approaches have emerged, sometimes differing in scope and the way symmetries are implemented, raising the question as to their relation. Here, we investigate the relation between three approaches to QRFs for gauge symmetries, namely the effective semiclassical, algebraic, and perspective-neutral (PN) approaches. Rather than constructing Hilbert spaces, as the PN approach, the effective approach is based on a quantum phase space parametrized by expectation values and fluctuations, while the emphasis of the algebraic approach is on the state space of complex linear functionals on a kinematical algebra. Nevertheless, external frame information is treated as gauge in all three formalisms, manifested in constraints on states and algebra. We show that these three approaches are, in fact, equivalent for ideal QRFs, distinguished by sharp orientations, which is the previous setting of the first two approaches. Our demonstration pertains to single constraints, including relativistic ones, and encompasses QRF changes. In particular, the QRF transformations of the PN framework agree semiclassically with those of the older effective approach, by which it was inspired. As a physical application, we explore the QRF covariance of uncertainties and fluctuations, which turn out to be frame-dependent. This is particularly well-suited for the effective and algebraic approaches, for which these quantities form a natural basis. Finally, we pave the way towards extending these two approaches to non-ideal QRFs by studying the projection and gauge-fixing operations of the Page-Wootters formalism, built into the PN framework, on algebraic states. | 内部量子参照系（QRF）の枠組みは、量子理論における対称性を扱うための普遍的なツールセットを構成し、量子重力、ゲージ理論、そして基礎物理学における新たな発見をもたらしてきた。 複数のアプローチが登場し、その対象範囲や対称性の実装方法が異なる場合もあり、それらの関係性に関する疑問が生じている。 本稿では、ゲージ対称性に対するQRFへの3つのアプローチ、すなわち有効半古典的アプローチ、代数的アプローチ、そして視点中立的（PN）アプローチの関係性を検討する。 PNアプローチのようにヒルベルト空間を構築するのではなく、有効アプローチは期待値と揺らぎによってパラメータ化された量子位相空間に基づいており、一方代数的アプローチは運動学的代数上の複素線形関数の状態空間に重点が置かれている。 しかしながら、外部参照系情報は3つの形式主義すべてにおいてゲージとして扱われ、状態と代数に対する制約として現れる。 我々は、これら3つのアプローチが、最初の2つのアプローチの以前の設定である鋭い配向によって区別される理想QRFに対して実際には同等であることを示す。 我々の証明は、相対論的制約を含む単一の制約に関係し、QRFの変化を包含する。 特に、PNフレームワークのQRF変換は、それがインスピレーションを得た古い有効アプローチの変換と半古典的に一致する。 物理的応用として、我々は不確実性と変動のQRF共分散を探求し、それらがフレーム依存であることが判明した。 これは、これらの量が自然な基底を形成する有効アプローチと代数的アプローチに特に適している。 最後に、PNフレームワークに組み込まれているPage-Wootters形式の代数状態への射影およびゲージ固定操作を研究することにより、これら2つのアプローチを非理想QRFに拡張するための道を開く。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Cosmic voids have emerged as powerful probes for cosmology, providing complementary information on the large-scale structure of the universe. We present the first application of a hydrodynamical framework to model the evolution of cosmic voids. This approach offers a physically intuitive characterization of void dynamics and can naturally be applied to non-standard cosmologies. We derive the cosmology-dependent mapping that relates the linear (Lagrangian) and fully non-linear (Eulerian) evolution of the matter density contrast, a central component for accurate theoretical modeling of void statistics. Furthermore, we present a new method for determining the shell-crossing epoch across arbitrary cosmological backgrounds, thereby extending previous treatments restricted to the Einstein-de Sitter universe. Motivated by recent DESI results hinting at dynamical dark energy, we investigate void evolution in $ w_0w_a$CDM cosmologies by varying $ w_0$ and $w_a$. We also consider the impact of varying the matter density parameter, $ \Omega_{\mathrm{m},0}$. We find that the evolution of isolated, spherically symmetric cosmic voids is most sensitive to $ \Omega_{\mathrm{m},0} $ and $ w_0 $, which can alter the non-linear density contrast by up to 20-30%. Variations in $w_a$ have a smaller impact, but may still lead to measurable effects. We also show that the cosmology-dependent mapping between linear and non-linear density contrasts may provide a sensitive probe of dynamical dark energy in precision void analyses. | 宇宙ボイドは宇宙論の強力な探針として浮上し、宇宙の大規模構造に関する補完的な情報を提供している。 我々は、宇宙ボイドの進化をモデル化するために流体力学的枠組みを初めて適用した。 このアプローチは、ボイドのダイナミクスを物理的に直感的に特徴づけるものであり、非標準的な宇宙論にも自然に応用できる。 我々は、物質密度コントラストの線形（ラグランジアン）進化と完全非線形（オイラー）進化を関連付ける宇宙論依存写像を導出する。 これは、ボイド統計の正確な理論モデル化の中心的な要素である。 さらに、任意の宇宙論的背景にわたって殻交差時代を決定するための新しい方法を提示し、それによって、アインシュタイン-ド・ジッター宇宙に限定されていた従来の扱いを拡張する。 動的ダークエネルギーの存在を示唆する最近のDESIの結果に着目し、我々は$ w_0$と$ w_a$を変化させることで、$ w_0w_a$CDM宇宙論におけるボイドの進化を調べた。 また、物質密度パラメータ$\Omega_{\mathrm{m},0}$を変化させた場合の影響も考察した。 孤立した球対称宇宙ボイドの進化は、$ \Omega_{\mathrm{m},0}$と$ w_0$に最も敏感であり、これらは非線形密度コントラストを最大20～30%変化させる可能性があることがわかった。 $w_a$の変化は影響は小さいものの、それでも測定可能な効果をもたらす可能性がある。 また、線形密度コントラストと非線形密度コントラスト間の宇宙論依存マッピングは、精密ボイド解析において動的ダークエネルギーの高感度プローブとなる可能性があることも示す。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We study the impact of thermal effects on gravity-induced entanglement (GIE) in a system of quantum harmonic oscillators interacting with classical linearly polarized gravitational waves (GWs). Specifically, we model the endpoints of interferometer arms in LIGO-like detectors as two-dimensional oscillators. Following the thermofield dynamics (TFD) approach, our analysis reveals that while thermal effects alone do not generate entanglement between independent oscillator modes, they serve as a catalyst, modifying the dynamical imprint of GWs. Notably, we identify a mixing of Bose-Einstein and Maxwell-Boltzmann distributions driven by thermal influences, which affects the statistical behavior of the quantum subsystem. Furthermore, gravitational interactions induce a quantum memory effect, leading to emergent periodic behavior in the reduced subsystem. This suggests a novel gravitationally induced breaking of time-translation symmetry, reminiscent of a prethermal time crystal (PTC). Our findings indicate that such effects could provide new theoretical insights into classical gravitational wave interactions. | 我々は、古典的な直線偏光重力波（GW）と相互作用する量子調和振動子系における重力誘起エンタングルメント（GIE）に対する熱効果の影響を研究する。 具体的には、LIGO型検出器の干渉計アームの両端を2次元振動子としてモデル化する。 熱場ダイナミクス（TFD）アプローチを用いた解析により、熱効果だけでは独立した振動子モード間のエンタングルメントは生成されないものの、熱効果は触媒として働き、重力波の動的痕跡を変化させることが明らかになった。 特に、熱の影響によって駆動されるボーズ・アインシュタイン分布とマクスウェル・ボルツマン分布の混合が量子サブシステムの統計的挙動に影響を与えることを明らかにした。 さらに、重力相互作用は量子メモリ効果を誘発し、縮退サブシステムにおける周期的挙動の出現につながる。 これは、重力によって引き起こされる時間並進対称性の破れを示唆しており、熱前時間結晶（PTC）を彷彿とさせます。 私たちの研究結果は、このような効果が古典重力波相互作用に関する新たな理論的知見をもたらす可能性を示唆しています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We define entropic marginally outer trapped surfaces (E-MOTSs) as a generalization of apparent horizons. We then show that, under first-order perturbations around a stationary black hole, the dynamical black hole entropy proposed by Hollands, Wald, and Zhang, defined on a background Killing horizon, can be expressed as the Wall entropy evaluated on an E-MOTS associated with it. Our result ensures that the Hollands-Wald-Zhang entropy reduces to the standard Wald entropy in each stationary regime of a dynamical black hole, thereby reinforcing the robustness of the dynamical entropy formulation. | 我々は、エントロピー的周辺外側捕捉面（E-MOTS）を見かけの地平線の一般化として定義する。 そして、定常ブラックホールの周囲の一次摂動下において、Hollands、Wald、Zhangによって提唱された、背景キリング地平線上で定義された動的ブラックホールエントロピーが、それに関連付けられたE-MOTS上で評価されたウォールエントロピーとして表現できることを示す。 我々の結果は、動的ブラックホールの各定常領域において、Hollands-Wald-Zhangエントロピーが標準的なWaldエントロピーに減少することを保証し、それによって動的エントロピー定式化の堅牢性を強化する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this article, we present a generic dynamical system formulation for Bianchi-I cosmology in the presence of an isotropic fluid within the coincident gauge connection branch and one of the non-coincident gauge connection branches of $f(Q)$ gravity theory. For both the connection branches under consideration, we start from the generic Bianchi-I cosmological field equations in $f(Q)$ and present a prescription of how one can construct an autonomous dynamical system in terms of the standard Hubble-normalized dimensionless dynamical variables once an $f(Q)$ theory is provided. Particular care has been taken to single out the physically viable regions in the phase space for each of the models under consideration. This results in the finding that, for both of the connection branches under consideration, the Kasner solution marginally violates the key physical viability condition of positive effective gravitational coupling ($f_Q>0$) for all the models considered, whereas a physically viable de-Sitter future attractor appears in all the models, except for the very special case of the monomial model within the coincident gauge connection. In the context of the early universe cosmology, we find that isotropization of a homogeneously perturbed inflating FLRW universe is a generic model-independent feature in the coincident gauge, whereas the isotropization of a homogeneously perturbed pre-bounce ekpyrotically contracting FLRW universe is, although not completely generic, but a likely scenario. | 本稿では、$f(Q)$重力理論の一致ゲージ接続枝と非一致ゲージ接続枝の一つにおいて、等方性流体が存在する場合のビアンキI宇宙論の一般的な力学系の定式化を提示する。 検討対象の両方の接続枝について、$f(Q)$における一般的なビアンキI宇宙論的場の方程式から出発し、$f(Q)$理論が与えられた後、標準的なハッブル規格化された無次元力学変数を用いて、どのように自律力学系を構築できるかを示す。 検討対象の各モデルについて、位相空間における物理的に実現可能な領域を特に注意深く特定した。 この結果、検討中の両方の接続枝において、カスナー解は、検討対象のすべてのモデルにおいて、正の有効重力結合($f_Q>0$)という重要な物理的成立条件をわずかに破る一方で、物理的に成立するデ・シッター未来アトラクターは、一致ゲージ接続内の単項式モデルという非常に特殊なケースを除き、すべてのモデルに現れることがわかった。 初期宇宙宇宙論の文脈において、一様に摂動を受けたインフレーションFLRW宇宙の等方化は、一致ゲージにおける一般的なモデル非依存の特徴であるのに対し、一様に摂動を受けたバウンス前エキパイロティック収縮FLRW宇宙の等方化は、完全に一般的ではないものの、起こり得るシナリオであることがわかった。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The production site of heavy r-process elements, such as Gold and Uranium, is uncertain. Neutron star mergers are the only astrophysical phenomenon in which we have witnessed their formation. However, the amount of heavy elements resulting from the merger remains poorly constrained, mainly due to uncertainties on the mass and angular momentum of the disk formed in the merger remnant. Matter accretion from the disk is also thought to power gamma ray-bursts. We discover from numerical relativity simulations that the accretion disk influences the ringdown gravitational-wave signal produced by binaries that promptly collapse to black-hole at merger. We propose a method to \emph{directly} measure the mass of the accretion disk left during black hole formation in binary mergers using observatories such as the Einstein Telescope or Cosmic Explorer with a relative error of 10\% for binaries at a distance of up to 30~Mpc, corresponding to an event rate of 0.001 to 0.25 events per year. | 金やウランといった重r過程元素の生成場所は不明です。 中性子星合体は、その生成が観測された唯一の天体物理現象です。 しかし、合体によって生成される重元素の量は、主に合体残骸に形成される円盤の質量と角運動量に関する不確実性のために、十分に制限されていません。 円盤からの物質降着は、ガンマ線バーストのエネルギー源にもなっていると考えられています。 数値相対論シミュレーションから、降着円盤が、合体時に急速にブラックホールに崩壊する連星から生成されるリングダウン重力波信号に影響を与えることが分かっています。 我々は、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観測所を用いて、連星合体におけるブラックホール形成時に残された降着円盤の質量を、最大30メガパーセクの距離にある連星に対して10%の相対誤差で直接測定する方法を提案する。 これは、年間0.001～0.25事象の発生率に相当する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We analyze two different scenarios for the late Universe dynamics, resulting into Hubble parameters deviating from the $\Lambda$CDM, mainly for the presence of an additional free parameter, which is the dark energy parameter. The first model consists of a pure evolutionary dark energy paradigm, as result of its creation by the gravitational field of the expanding Universe. The second model also considers an interaction of the evolutionary dark energy with the matter component, postulated via the conservation of the sum of their ideal energy-momentum tensors. These two models are then compared \textit{via} the diagnostic tool of the effective running Hubble constant, with the binned data of the so-called ``Master sample'' for the Type Ia Supernovae. The comparison procedures, based on a standard MCMC analysis, led to a clear preference of data for the dark energy - matter interaction model, which is associated to a phantom matter equation of state parameter (very close to $-1$) when, being left free by data (it has a flat posterior), it is fixed in order to reproduce the decreasing power-law behavior of the effective running Hubble constant, already discussed in literature. | 我々は後期宇宙ダイナミクスについて2つの異なるシナリオを解析し、ハッブル定数が$\Lambda$CDMから逸脱する結果となった。 これは主に、追加の自由パラメータであるダークエネルギーパラメータの存在によるものである。 最初のモデルは、膨張宇宙の重力場によって生成された純粋な進化的ダークエネルギーパラダイムから構成される。 2つ目のモデルは、進化的ダークエネルギーと物質成分との相互作用も考慮しており、これは理想的なエネルギー運動量テンソルの和の保存則に基づいて仮定されている。 これら2つのモデルは、有効ランニングハッブル定数という診断ツールを用いて、Ia型超新星のいわゆる「マスターサンプル」のビンデータと比較される。 標準的なMCMC解析に基づく比較手順の結果、ダークエネルギー-物質相互作用モデルのデータが明らかに優先されることが分かりました。 このモデルは、ファントム物質の状態方程式パラメータ（-1に非常に近い）に関連付けられており、データによって自由に設定されている場合（事後分布は平坦）、文献で既に議論されている有効ハッブル定数の減少するべき乗則挙動を再現するために固定されます。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Recent observations of baryon acoustic oscillations (BAO) from the Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) survey, when combined with measurements of the cosmic microwave background (CMB) and Type Ia supernovae (SNIa), provide compelling evidence for a phantom crossing at late times, along with statistically significant deviations from the standard $\Lambda$CDM model. In this work, we investigate the role of redshift-space galaxy clustering data by employing the pre-reconstruction full-shape (FS) galaxy power spectrum from the Baryon Oscillation Spectroscopic Survey (BOSS) data release 12 (DR12) sample. This dataset is analyzed in combination with BAO measurements from DESI data release 2 (DR2) and various SNIa samples. Our analysis demonstrates that the joint combination of these datasets can yield deviations from $\Lambda$CDM at a significance level of up to $\sim 5\sigma$, suggesting strong indications that the dark energy equation of state parameter $w(z)$ may have crossed the phantom divide ($w = -1$) in the redshift range $z \sim 0.4$--$0.5$. The precise location and strength of this crossing depend on the adopted theoretical parameterizations. Importantly, our results reveal that this trend persists even in the absence of CMB data, underscoring the robustness of the FS power spectrum as a powerful and independent probe for testing dark energy models and for distinguishing between competing cosmological scenarios. | ダークエネルギー分光装置（DESI）サーベイによる重粒子音響振動（BAO）の最近の観測は、宇宙マイクロ波背景放射（CMB）およびIa型超新星（SNIa）の測定と組み合わせることで、後期におけるファントム横断の説得力のある証拠と、標準的な$\Lambda$CDMモデルからの統計的に有意な偏差を示している。 本研究では、重粒子振動分光サーベイ（BOSS）データリリース12（DR12）サンプルの再構成前フルシェイプ（FS）銀河パワースペクトルを用いて、赤方偏移空間の銀河クラスタリングデータの役割を調査する。 このデータセットは、DESIデータリリース2（DR2）および様々なSNIaサンプルのBAO測定と組み合わせて解析される。 我々の解析は、これらのデータセットを組み合わせることで、最大有意水準$\Lambda$CDMからの偏差が$\sim 5\sigma$まで生じる可能性があることを示しており、これは暗黒エネルギー状態方程式パラメータ$w(z)$が赤方偏移範囲$z \sim 0.4$--$0.5$においてファントムディバイド（$w = -1$）を横切った可能性を強く示唆している。 この横切りの正確な位置と強度は、採用された理論的パラメータ化に依存する。 重要なのは、我々の結果がこの傾向がCMBデータがない場合でも持続することを明らかにし、FSパワースペクトルが暗黒エネルギーモデルの検証や競合する宇宙論シナリオの区別のための強力かつ独立したプローブとして堅牢であることを強調している点である。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this study, we examine the impacts of black hole spin, Lorentz-violating parameter, and the scalar field's mass on quasinormal modes (QNMs) of rotating Einstein-Bumblebee black holes, including computations up to the second-order expansion in rotation parameters. We investigate two classes of Lorentz-violating rotating black holes: one constructed via the Newman-Janis algorithm and the other obtained by solving the field equations through a series expansion. Within the slow-rotation approximation framework, we derive the master equations governing a massive scalar field and compute the corresponding QNM frequencies numerically using both the continued fraction method and the matrix method. The numerical results indicate that the QNM frequencies exhibit increased sensitivity to negative $\ell$ variations, which reduces the influence of the field mass parameter $\tilde{\mu}$. Meanwhile, the spectral "cube" of NJA black holes shows slight compression for $m>0$ with $ \ell>0 $ and expansion for $m<0$ with $ \ell>0 $ compared to another black holes, where $m$ is approximately proportional to the spin parameter at first order, while richer structures and lifted degeneracy emerge at second order. | 本研究では、回転するアインシュタイン・バンブルビーブラックホールの準正規モード（QNM）に対するブラックホールスピン、ローレンツ非保存パラメータ、およびスカラー場の質量の影響を、回転パラメータの2次展開までの計算を含めて調べる。 ローレンツ非保存回転ブラックホールの2つのクラス、すなわちニューマン・ジャニスアルゴリズムを用いて構築されたものと、級数展開を用いて場の方程式を解くことによって得られたものを調査する。 低速回転近似の枠組みの中で、質量を持つスカラー場を支配するマスター方程式を導出し、連分数法と行列法の両方を用いて対応するQNM周波数を数値的に計算する。 数値結果は、QNM周波数が負の$\ell$変動に対して増大した感度を示し、それが場の質量パラメータ$\tilde{\mu}$の影響を低減することを示している。 一方、NJAブラックホールのスペクトル「キューブ」は、他のブラックホールと比較して、$m>0$かつ$\ell>0$の場合にはわずかに圧縮され、$m<0$かつ$\ell>0$の場合には膨張する。 ここで、$m$は一次ではスピンパラメータにほぼ比例するが、二次ではより豊かな構造と縮退の解除が現れる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| An important theoretical achievement of the last century was the realization that strict renormalizability can be a powerful criterion to select Lagrangians in the framework of perturbative quantum field theory. The Standard Model Lagrangian (without gravity) is strictly renormalizable from a perturbative point of view. On the other hand, the inclusion of gravity seems not to respect this criterion, since general relativity is perturbatively non-renormalizable. The aim of this work is to provide concrete evidence that strict renormalizability is still a valid criterion even when applied to gravity. First, we show that adding quadratic curvature terms to the Einstein-Hilbert action gives rise to a strictly renormalizable theory known as quadratic gravity. Second, we argue that this unique theory represents the most conservative approach to quantum gravity and, at the same time, is highly predictive, as it can explain new physics beyond general relativity already in the sub-Planckian regime. In particular, it provides one of the best fits to the CMB anisotropies via Starobinsky inflation and makes sharp cosmological predictions that can be tested in the near future. Finally, we comment on the (super-)Planckian regime and conclude with a historical note. | 前世紀の重要な理論的成果の一つは、厳密な繰り込み可能性が、摂動論的量子場の理論の枠組みにおいてラグランジアンを選択するための強力な基準となり得るという認識であった。 標準模型のラグランジアン（重力を含まない）は、摂動論的観点から厳密に繰り込み可能である。 一方、一般相対論は摂動論的に繰り込み不可能であるため、重力を加えるとこの基準は満たされないように見える。 本研究の目的は、厳密な繰り込み可能性が重力に適用された場合でも依然として有効な基準であることを具体的な証拠として示すことである。 まず、アインシュタイン-ヒルベルト作用に2次曲率項を加えると、2次重力として知られる厳密に繰り込み可能な理論が得られることを示す。 第二に、この独自の理論は量子重力に対する最も保守的なアプローチであり、同時に、サブプランク領域において既に一般相対論を超える新しい物理を説明できるため、高度な予測性も備えていると主張する。 特に、スタロビンスキーインフレーションを介してCMB異方性に最もよく適合する理論の一つを提供し、近い将来検証可能な明確な宇宙論的予測を行う。 最後に、（超）プランク領域についてコメントし、歴史的な考察をもって結論とする。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| By studying the chameleon gravity on galaxy scales, we investigate the effects of the chameleon dark matter. To perform this task, we consider the dynamics of the chameleon scalar field in the region of galactic halos in static spherically symmetric spacetimes that differ only slightly from classical general relativity, but have similar symmetry behind this region. Hence, we demonstrate its ability to act as dark matter. In fact, by obtaining the expression for the tangential speed in this region, we apply this approach to explain the issue of flat galactic rotation curves. We obtain that the mass associated with the chameleon scalar field varies linearly with the radius of galaxy, and hence, the tangential speed in that region is constant, which is consistent with observational data without any need to introduce a mysterious dark matter. Accordingly, we show that the presented chameleon gravity has a well-defined Newtonian limit and can describe the geometry of spacetime in the region of flat galactic rotation curves, and is consistent with the corresponding results of the $ \Lambda CDM $ model with the NFW profile. We also consider a test particle moving in a timelike geodesic and obtain the fifth-force, which varies proportionally to the inverse of the radius of galaxy. Moreover, we obtain the effects on the angle representing the deflection of light and on the time representing the radar echo delay of photons passing through the region of galactic halos. We show that as the radius of galaxy increases, the effect on the angle of light passing through the region around galactic halos decreases. Also, the obtained result indicates that the relevant time delay decreases with increasing radius towards the end of the galactic halo. | 銀河スケールにおけるカメレオン重力を研究することにより、カメレオン暗黒物質の影響を調査する。 この課題を遂行するために、我々は、古典的な一般相対論とはわずかに異なるものの、この領域の背後で同様の対称性を持つ静的球対称時空における銀河ハロー領域におけるカメレオン・スカラー場のダイナミクスを考察する。 これにより、カメレオン・スカラー場が暗黒物質として作用する能力を示す。 実際、この領域における接線速度の式を得ることで、このアプローチを適用し、平坦な銀河回転曲線の問題を説明する。 カメレオン・スカラー場に関連する質量は銀河の半径に比例して変化し、したがって、この領域における接線速度は一定であることが分かる。 これは、謎の暗黒物質を導入することなく、観測データと整合している。 したがって、提示したカメレオン重力は明確に定義されたニュートン極限を持ち、平坦な銀河回転曲線の領域における時空の幾何学を記述でき、NFWプロファイルを持つ$ \Lambda CDM $モデルの対応する結果と整合していることを示す。 また、時間的測地線上を移動するテスト粒子を考慮し、銀河半径の逆数に比例して変化する第5の力を求める。 さらに、光の偏向を表す角度と、銀河ハロー領域を通過する光子のレーダーエコー遅延を表す時間への影響を求める。 銀河半径が増加するにつれて、銀河ハロー周辺領域を通過する光の角度への影響は減少することを示す。 また、得られた結果は、銀河ハローの端に向かって半径が増加するにつれて、関連する時間遅延が減少することを示している。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate gravitational lensing in the strong-field regime for a black hole in F(R) Euler Heisenberg Gravity with Rainbow gravity modifications. This black hole spacetime is characterized by the Euler Heisenberg parameter, F(R) parameters, Rainbow functions, the black hole charge Q, and mass M . We numerically compute the strong deflection angle and its associated coefficients, and explore their astrophysical implications for supermassive black holes in different galaxies. Our findings show that increasing the Euler Heisenberg parameter enhances key lensing observables such as the photon sphere radius, critical impact parameter, angular position, relative magnification, Einstein ring radius, and time delay for a fixed Q . Conversely, increasing Q decreases these parameters while keeping other quantities fixed. Additionally, a higher Euler Heisenberg parameter reduces the deflection angle and angular separation S , whereas increasing Q causes both to increase. Our study reveals that black holes in this modified gravity framework can act as strong gravitational lenses, producing deflection angles that surpass those of Reissner Nordstrom and Schwarzschild black holes under specific conditions. These results highlight the unique topological features of modified charged black holes and suggest their potential as astrophysical candidates, offering new insights into their observational signatures. Furthermore, we analyze the sensitivity of the lensing predictions with respect to changes in the functional forms of the Rainbow functions. The combined effects of F(R) gravity, Euler Heisenberg electrodynamics, and Rainbow gravity introduce novel qualitative features not present in the individual models. | レインボー重力修正を加えたF(R)オイラー・ハイゼンベルク重力において、ブラックホールの強場領域における重力レンズ効果を調べる。 このブラックホール時空は、オイラー・ハイゼンベルクパラメータ、F(R)パラメータ、レインボー関数、ブラックホール電荷Q、および質量Mによって特徴付けられる。 我々は強偏向角とそれに関連する係数を数値的に計算し、様々な銀河の超大質量ブラックホールに対するそれらの天体物理学的意味合いを探る。 我々の調査結果は、オイラー・ハイゼンベルクパラメータが増加すると、光子球半径、臨界衝突パラメータ、角度位置、相対倍率、アインシュタインリング半径、およびQが一定の場合の時間遅延など、主要なレンズ効果観測量が増大することを示している。 逆に、Qが増加すると、これらのパラメータは減少するが、他の量は一定のままである。 さらに、オイラー・ハイゼンベルクパラメータが高いと偏向角と角度分離Sは減少するが、Qが増加すると両方とも増加する。 本研究では、この修正重力枠組みにおけるブラックホールが強力な重力レンズとして作用し、特定の条件下ではライスナー・ノルドストローム型ブラックホールやシュワルツシルト型ブラックホールの偏向角を超える偏向角を生み出すことを明らかにした。 これらの結果は、修正荷電ブラックホールの独特な位相的特徴を浮き彫りにし、天体物理学的候補としての可能性を示唆し、観測的特徴に関する新たな知見を提供する。 さらに、レインボー関数の関数形の変化に対する重力レンズ予測の感度を解析する。 F(R)重力、オイラー・ハイゼンベルク電磁力学、レインボー重力の複合効果は、個々のモデルには存在しない新たな定性的な特徴をもたらす。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Berends and Giele derived the Parke-Taylor formula for Yang-Mills MHV amplitudes by computing Berends-Giele currents involving gluons of all-plus and all-but-one-plus helicities. Remarkably, the all-plus current already encodes much of the Parke-Taylor formula structure. The all-but-one-plus current satisfies a more intricate recursion relation than the all-plus case, but one that can still be solved explicitly. This current turns out to be proportional to the all-plus current, which explains why the essential features of the MHV formula are already present at the all-plus level. In this paper, we carry out an analogous program for gravity. The all-plus graviton Berends-Giele current satisfies a recursion relation that is more involved than in the Yang-Mills case, but whose explicit solution is known: a sum over spanning trees of the complete graph on n vertices. We derive and solve the recursion relation for the all-but-one-plus graviton current. The solution is again given by a sum over spanning trees, where each tree contributes a term proportional to the corresponding all-plus current, multiplied by a factor given by a sum over subtrees. Only a small subset of these terms contributes to the MHV amplitude, which we recover explicitly. This provides a direct derivation of the gravity MHV formula from the gravitational Feynman rules - achieving what Berends, Giele, and Kuijf in their 1987 paper regarded as "hard to obtain directly from quantum gravity". | BerendsとGieleは、全プラス・ヘリシティおよび全プラス・ヘリシティのグルーオンを含むBerends-Gieleカレントを計算することにより、ヤン・ミルズMHV振幅に対するParke-Taylor公式を導出した。 注目すべきことに、全プラス・ヘリシティのカレントは既にParke-Taylor公式の構造の大部分をコードしている。 全プラス・ヘリシティのカレントは、全プラスの場合よりも複雑な再帰関係を満たすが、それでも明示的に解くことができる。 このカレントは全プラス・ヘリシティのカレントに比例することが判明しており、これがMHV公式の本質的な特徴が全プラス・レベルにおいて既に存在している理由を説明できる。 本論文では、重力に対して同様のプログラムを実行する。 全プラス重力子ベレンズ・ギールカレントは、ヤン＝ミルズの場合よりも複雑な再帰関係を満たすが、その明示的な解は既知である。 それは、n頂点の完全グラフの全域木全体の和である。 我々は、1つを除く全てのプラス重力子カレントの再帰関係を導出し、解く。 この解は、全域木全体の和で与えられ、各木は、対応する全プラスカレントに比例する項に、部分木全体の和で与えられる係数を乗じたものである。 これらの項のうち、ごく一部の項のみがMHV振幅に寄与し、我々はこれを明示的に回復する。 これにより、重力ファインマン則から重力MHV公式を直接導出することが可能となり、ベレンズ、ギール、クイフが1987年の論文で「量子重力から直接得るのは困難」とみなした問題が達成される。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We conduct two searches for continuous, nearly monochromatic gravitational waves originating from the central compact objects in the supernova remnants Cassiopeia A and Vela Jr. using public LIGO data. The search for Cassiopeia A targets signal frequencies between 20 Hz and 400 Hz; the Vela Jr. search between 400 Hz and 1700 Hz, and both investigate the broadest set of waveforms ever considered with highly sensitive deterministic search methods. Above 1500 Hz the Vela Jr. search is the most sensitive carried out thus far, improving on previous results by over 300\%. Above 976 Hz these results improve on existing ones by 50\%. In all we investigate over $10^{18}$ waveforms, leveraging the computational power donated by thousands of Einstein@Home volunteers. We perform a 4-stage follow-up on more than 6 million waveforms. None of the considered waveforms survives the follow-up scrutiny, indicating no significate detection candidate. Our null results constrain the maximum amplitude of continuous signals as a function of signal frequency from the targets. The most stringent 90\% confidence upper limit for Cas A is $h_0^{90 \%}\approx 7.3\times10^{-26}$ near 200 Hz, and for Vela Jr. it is $h_0^{90 \%}\approx 8.9\times10^{-26}$ near 400 Hz. Translated into upper limits on the ellipticity and r-mode amplitude, our results probe physically interesting regions: for example the ellipticity of Vela Jr. is constrained to be smaller than $10^{-7}$ across the frequency band, with a tighter constraint of less than $2\times10^{-8}$ at the highest frequencies. | 我々は、LIGOの公開データを用いて、超新星残骸の中心コンパクト天体であるカシオペヤAとベラJr.から発生する、連続的でほぼ単色の重力波を2回探索する。 カシオペヤAの探索では20Hzから400Hzの信号周波数を、ベラJr.の探索では400Hzから1700Hzを対象とし、どちらもこれまでに検討された中で最も広範な波形セットを、高感度の決定論的探索手法を用いて探索する。 1500Hzを超える周波数では、ベラJr.の探索はこれまでで最も感度が高く、従来の結果より300%以上改善された。 976Hzを超える周波数では、これらの結果は既存の結果より50%改善された。 我々は合計で10の18乗を超える波形を調査し、数千人のEinstein@Homeボランティアから提供された計算能力を活用した。 我々は600万以上の波形に対して4段階の追跡調査を行った。 検討対象とした波形はいずれも追跡調査を通過せず、有意な検出候補は存在しないことが示された。 我々の無条件の結果は、連続信号の最大振幅をターゲットからの信号周波数の関数として制限するものである。 Cas Aの場合の最も厳しい90%信頼区間の上限は、200 Hz付近で$h_0^{90 \%}\approx 7.3\times10^{-26}$であり、Vela Jr.の場合、400 Hz付近で$h_0^{90 \%}\approx 8.9\times10^{-26}$である。 楕円率とrモード振幅の上限値に換算すると、我々の結果は物理的に興味深い領域を探求するものである。 例えば、Vela Jr.の楕円率は全周波数帯域にわたって$10^{-7}$未満に制限され、最高周波数では$2\times10^{-8}$未満というより厳しい制限が課せられる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We systematically extend the framework of galaxy bias renormalization to two-loop order. For the minimal complete basis of 29 deterministic bias operators up to fifth order in the density field and at leading order in gradient expansion we explicitly work out one- and two-loop renormalization. The latter is provided in terms of double-hard limits of bias kernels, which we find to depend on only one function of the ratio of the loop momenta. After including stochasticity in terms of composite operator renormalization, we apply the framework to the two-loop power spectrum of biased tracers and provide a simple result suitable for numerical evaluation. In addition, we work out one- and two-loop renormalization group equations (RGE) for deterministic bias coefficients related to bias operators constructed from a smoothed density field, generalizing previous works. We identify a linear combination of bias operators with enhanced UV sensitivity, related to a positive eigenvalue of the RGE. Finally, we present an analogy with the RGE as used in quantum field theory, suggesting that a resummation of large logarithms as employed in the latter may also yield useful applications in the study of large-scale galaxy bias. | 銀河バイアス繰り込みの枠組みを2ループオーダーまで系統的に拡張する。 密度場における5次まで、および勾配展開における主次までの29個の決定論的バイアス演算子の最小完全基底に対して、1ループおよび2ループ繰り込みを明示的に計算する。 後者はバイアスカーネルの二重ハード極限によって与えられ、ループ運動量比の1つの関数のみに依存することがわかった。 複合演算子繰り込みの観点から確率論を考慮した後、この枠組みをバイアス付きトレーサーの2ループパワースペクトルに適用し、数値評価に適した単純な結果を提供する。 さらに、平滑化された密度場から構築されたバイアス演算子に関連する決定論的バイアス係数に対する1ループおよび2ループ繰り込み群方程式（RGE）を、これまでの研究を一般化して計算する。 RGEの正の固有値に関連する、UV感度が向上したバイアス演算子の線形結合を特定する。 最後に、量子場の理論で用いられるRGEとの類似性を示し、量子場の理論で用いられる大きな対数の再和が、大規模銀河バイアスの研究にも有用な応用をもたらす可能性があることを示唆する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this work we explore the limitations and robustness of thermal radiation in dynamical Casimir systems serving as analogs for Hawking radiation. Through detailed numerical analysis, we characterize particle production spectra in cavities with moving boundaries under various configurations, including expanding, collapsing, and rigidly accelerating scenarios. We find that thermal signatures emerge in specific expanding cavity configurations but are highly dependent on frequency bands and acceleration parameters. In those configurations of the cavity where there is thermal production, we derive fitting expressions that quantify deviations from idealized thermal spectra through gray-body factors, revealing oscillatory behaviors tied to acceleration duration. Our results identify which experimental setups can reliably simulate gravitationally-induced phenomena and quantify how finite-size effects and transient dynamics modify the expected thermal distributions, providing a comprehensive framework for distinguishing genuine Hawking-like radiation from experimental artifacts. | 本研究では、ホーキング放射の類似体として働く動的カシミール系における熱放射の限界と堅牢性を探る。 詳細な数値解析により、膨張、収縮、剛体加速といった様々な構成における移動境界を持つ空洞内の粒子生成スペクトルを特徴付ける。 熱シグネチャーは特定の膨張空洞構成で出現するが、周波数帯域と加速パラメータに大きく依存することを発見した。 熱生成が発生する空洞構成において、理想的な熱スペクトルからの偏差を灰色体因子によって定量化するフィッティング式を導出し、加速持続時間に関連した振動挙動を明らかにする。 本研究の結果は、どの実験装置が重力誘起現象を信頼性高くシミュレートできるかを特定し、有限サイズ効果と過渡ダイナミクスが予想される熱分布をどのように変化させるかを定量化し、真のホーキング型放射と実験的アーティファクトを区別するための包括的な枠組みを提供する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this work, we investigate the possibility of generating an inflationary mechanism within the framework of a metric-$f(R)$ modified gravity theory, formulated in the Jordan frame. We explore whether the scalar field, non-minimally coupled to gravity and emerging in the Jordan frame, can play the role of the primordial inflaton. Particular attention is devoted to constructing a dynamical scenario in the Jordan frame that exhibits a slow-rolling phase for the scalar field and admits a quasi-de Sitter solution for cosmic evolution. To ensure consistency with the standard cosmological model, we impose a matching condition with the $\Lambda$CDM model at the end of the inflationary phase. Furthermore, to address the problem of the absence of matter after inflation, we consider a radiation-type particle creation process that maintains an approximately constant energy density. We test our theoretical model against background observational data, specifically Pantheon+ calibrated with SH0ES and DESI calibrated with BBN. We asses its viability and discuss implications for alleviating the Hubble constant tension. | 本研究では、ジョルダン座標系で定式化された計量$f(R)$修正重力理論の枠組みの中で、インフレーション機構を生成する可能性を調査する。 重力と非最小結合し、ジョルダン座標系で出現するスカラー場が、原始インフレーションの役割を果たせるかどうかを探求する。 特に、スカラー場がゆっくりと回転する相を示し、宇宙進化に対して準ド・ジッター解を許容する、ジョルダン座標系における力学シナリオの構築に焦点を当てる。 標準宇宙論モデルとの整合性を確保するため、インフレーション相の終了時に$\Lambda$CDMモデルとの整合条件を課す。 さらに、インフレーション後の物質不在の問題を解決するため、エネルギー密度がほぼ一定に保たれる輻射型粒子生成過程を考察する。 我々は、理論モデルを背景観測データ、具体的にはSH0ESで較正されたPantheon+とBBNで較正されたDESIを用いて検証する。 その実現可能性を評価し、ハッブル定数の緊張緩和への示唆を議論する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The detections\citep{KAGRA:2023pio,LIGOScientific:2019lzm} and analysis of gravitational waves(GWs) have introduced us in a new era of our understanding of the cosmos, providing new insights into astrophysical systems involving massive objects as black holes and neutron stars. Normally the precise sky localization of a GW source needs data from three or more observatories\citep{LIGOScientific:2016lio,Abbott:2017oio}. However, the results presented in this article demonstrate that it is in fact possible to obtain the position of a GW source in a small region of the celestial sphere using data from just two GW observatories, in this case LIGO Hanford and LIGO Livingston. Furthermore, we are also able to reconstruct the gravitational-wave polarization\citep{Poisson2014} modes(PMs) for the GW170104\citep{Abbott:2017vtc} and GW150914\citep{TheLIGOScientific:2016qqj} events, with data from only these two detectors. The procedure only uses the spin 2 properties of the GW, so that it does not rely on specific assumptions on the nature of the source. Our findings are possible through careful data filtering methods\citep{Moreschi:2019vxw}, the use of refined signal processing algorithms\citep{Moreschi:2024njx}, and the application of dedicated denoising\citep{Mallat2009} techniques. This progress in the GW studies represents the first instance of a direct measurement of PMs using such a limited observational data. We provide detailed validation through the reconstruction of PMs for different polarization angles, and calculations of residuals for the GW170104 event. We also test the procedure with synthetic data with ten different source locations and polarization angles. | 重力波（GW）の検出と解析は、宇宙の理解に新たな時代をもたらし、ブラックホールや中性子星といった大質量天体を含む天体物理系への新たな知見をもたらしました。 通常、重力波源の正確な天空位置特定には、3つ以上の観測所（LIGOハンフォードとLIGOリビングストン）のデータが必要です。 しかし、本論文で示した結果は、わずか2つの重力波観測所（この場合はLIGOハンフォードとLIGOリビングストン）のデータを用いて、天球上の狭い領域における重力波源の位置を実際に取得できることを示しています。 さらに、GW170104\citep{Abbott:2017vtc} および GW150914\citep{TheLIGOScientific:2016qqj} イベントの重力波偏極\citep{Poisson2014} モード（PM）を、これら 2 つの検出器からのデータのみで再構成することができました。 この手順では重力波のスピン 2 特性のみを使用するため、発生源の性質に関する特定の仮定に依存しません。 私たちの研究結果は、慎重なデータフィルタリング手法\citep{Moreschi:2019vxw}、洗練された信号処理アルゴリズム\citep{Moreschi:2024njx}、そして専用のノイズ除去\citep{Mallat2009} 技術の適用によって可能になりました。 重力波研究におけるこの進歩は、限られた観測データを用いてPMを直接測定した初めての事例となります。 我々は、異なる偏光角におけるPMの再構成とGW170104イベントの残差計算を通じて、詳細な検証を行いました。 また、10の異なる発生源位置と偏光角を持つ合成データを用いて、この手順を検証しました。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| According to usual calculations in quantum field theory, both in flat and curved spacetime, the mass $m^2$ of a scalar particle is quadratically sensitive to the ultimate scale of the theory, the UV physical cutoff $\Lambda$. In the present work, paying attention to the path integral measure and to the way $\Lambda$ is introduced, we calculate the one-loop effective action $\Gamma^{1l}$ for a scalar field on a non-trivial gravitational background. We find that $m^2$ presents only a (mild) logarithmic sensitivity to $\Lambda$. This is obtained without resorting to a supersymmetric embedding of the theory, nor to regularization schemes (as dimensional or zeta-function regularization) where power-like divergences are absent by construction. In view of the results of the present work, we finally speculate on the way the Minkowski limit should be approached. | 量子場の理論における通常の計算によれば、平坦時空と曲がった時空の両方において、スカラー粒子の質量$m^2$は理論の究極スケールであるUV物理的カットオフ$\Lambda$に対して2乗的に敏感である。 本研究では、経路積分測度と$\Lambda$の導入方法に注目し、非自明な重力背景におけるスカラー場の1ループ有効作用$\Gamma^{1l}$を計算する。 $m^2$は$\Lambda$に対して（緩やかな）対数的な感度しか示さないことがわかった。 これは、理論の超対称埋め込みや、構成上べき乗発散が存在しない正則化スキーム（次元正則化やゼータ関数正則化など）に頼ることなく得られた。 本研究の結果を踏まえ、ミンコフスキー限界へのアプローチ方法について最終的に考察する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| One of the most fundamental relationships in modern cosmology is the cosmic distance duality relation (CDDR), which describes the relationship between the angular diameter distance ($D_{\rm A}$) and the luminosity distance ($D_{\rm L}$), and is expressed as: $\eta(z)=D_{\rm L}(z)(1+z)^{-2}/D_{\rm A}(z)=1$. In this work, we conduct a comprehensive test of the CDDR by combining baryon acoustic oscillation (BAO) data from the SDSS and DESI surveys with type Ia supernova (SN) data from PantheonPlus and DESY5. We utilize an artificial neural network approach to match the SN and BAO data at the same redshift. To explore potential violations of the CDDR, we consider three different parameterizations: (i) $\eta(z)=1+\eta_0z$; (ii) $\eta(z)=1+\eta_0z/(1+z)$; (iii) $\eta(z)=1+\eta_0\ln(1+z)$. Our results indicate that the calibration of the SN absolute magnitude $M_{\rm B}$ plays a crucial role in testing potential deviations from the CDDR, as there exists a significant negative correlation between $\eta_0$ and $M_{\rm B}$. For PantheonPlus analysis, when $M_{\rm B}$ is treated as a free parameter, no evidence of CDDR violation is found. In contrast, fixing $M_{\rm B}$ to the $M_{\rm B}^{\rm D20}$ prior with $-19.230\pm0.040$ mag leads to a deviation at approximately the $2\sigma$ level, while fixing $M_{\rm B}$ to the $M_{\rm B}^{\rm B23}$ prior with $-19.396\pm0.016$ mag remains in agreement with the CDDR. Furthermore, overall analyses based on the SDSS+DESY5 and DESI+DESY5 data consistently show no evidence of the deviation from the CDDR. | 現代宇宙論における最も基本的な関係の一つに、宇宙距離双対性関係（CDDR）がある。 これは、角直径距離（$D_{\rm A}$）と光度距離（$D_{\rm L}$）の関係を記述し、$\eta(z)=D_{\rm L}(z)(1+z)^{-2}/D_{\rm A}(z)=1$と表される。 本研究では、SDSSおよびDESIサーベイの重粒子音響振動（BAO）データと、PantheonPlusおよびDESY5のIa型超新星（SN）データを組み合わせることで、CDDRの包括的な検証を行う。 人工ニューラルネットワーク手法を用いて、SNデータとBAOデータを同じ赤方偏移でマッチングさせる。 CDDRの潜在的な違反を調査するために、3つの異なるパラメータ化を検討した。 (i) $\eta(z)=1+\eta_0z$、(ii) $\eta(z)=1+\eta_0z/(1+z)$、(iii) $\eta(z)=1+\eta_0\ln(1+z)$。 我々の結果は、SN絶対等級$M_{\rm B}$の較正が、CDDRからの潜在的な逸脱を検証する上で重要な役割を果たすことを示している。 これは、$\eta_0$と$M_{\rm B}$の間に有意な負の相関関係が存在するためである。 PantheonPlus解析では、$M_{\rm B}$を自由パラメータとして扱う場合、CDDR違反の証拠は見つからない。 対照的に、$M_{\rm B}$を$M_{\rm B}^{\rm D20}$事前分布に$-19.230\pm0.040$等級で固定すると、約$2\sigma$レベルの偏差が生じるが、$M_{\rm B}$を$M_{\rm B}^{\rm B23}$事前分布に$-19.396\pm0.016$等級で固定すると、CDDRと一致する。 さらに、SDSS+DESY5およびDESI+DESY5データに基づく全体的な解析は、一貫してCDDRからの偏差の証拠を示していない。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Some previous studies have suggested that massive and intermediate-mass primordial black holes (PBHs) could comprise a substantial fraction of dark matter in the Universe. Such black holes, if they existed in the Milky Way halo, would give rise to long-duration microlensing events that may potentially last for years. However, earlier searches were not sufficiently sensitive to detect such events. Here, we present the results of searches for long-timescale gravitational microlensing events toward the Small Magellanic Cloud (SMC) using nearly 20 years of photometric observations collected by the Optical Gravitational Lensing Experiment (OGLE) from 2001 to 2020. We found six events, three of which are new discoveries. We use a sample of five events to measure the microlensing optical depth toward the SMC $\tau = (0.32 \pm 0.18) \times 10^{-7}$ and the event rate $\Gamma = (1.18 \pm 0.57) \times 10^{-7}\,\mathrm{yr}^{-1}\,\mathrm{star}^{-1}$. The properties of the detected events are consistent with lenses originating from known stellar populations within the SMC or in the Milky Way disk. No events with timescales longer than 1 yr were detected, which provides competitive limits on the fraction of massive compact objects, including PBHs, in the Milky Way dark matter halo. Together with the earlier OGLE studies of microlensing events in the direction of the Large Magellanic Cloud, these observations rule out PBHs and other compact objects with masses ranging from $10^{-8}$ to $10^3\,M_{\odot}$ as dominant components of dark matter. | これまでの研究では、大質量および中質量の原始ブラックホール（PBH）が宇宙の暗黒物質のかなりの部分を占めている可能性が示唆されています。 このようなブラックホールが天の川銀河ハローに存在すれば、数年間続く可能性のある長時間のマイクロレンズ現象を引き起こすと考えられます。 しかし、これまでの探索では、このような現象を検出できるほどの感度はありませんでした。 本研究では、2001年から2020年にかけて光学重力レンズ実験（OGLE）によって収集された約20年間の測光観測データを用いて、小マゼラン雲（SMC）に向かう長時間スケールの重力マイクロレンズ現象の探索結果を示します。 その結果、6つの現象が発見され、そのうち3つは新発見です。 我々は5つのイベントサンプルを用いて、小マゼラン雲（SMC）方向のマイクロレンズ効果による光学的厚さ $\tau = (0.32 \pm 0.18) \times 10^{-7}$ とイベント発生率 $\Gamma = (1.18 \pm 0.57) \times 10^{-7}\,\mathrm{yr}^{-1}\,\mathrm{star}^{-1}$ を測定した。 検出されたイベントの特性は、小マゼラン雲内または天の川銀河系内の既知の恒星種族に由来するレンズ効果と整合している。 1年以上のタイムスケールを持つイベントは検出されなかった。 これは、天の川銀河系暗黒物質ハローにおけるPBHを含む大質量コンパクト天体の割合に競合的な制限を与える。 これらの観測結果は、大マゼラン雲方向のマイクロレンズ効果に関するこれまでのOGLE研究と合わせて、PBHや、質量が$10^{-8}$から$10^3\,M_{\odot}$の範囲にあるその他のコンパクト天体が暗黒物質の主要な構成要素ではないことを示唆している。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Probing the nature of dark matter (DM) remains an outstanding problem in modern cosmology. The 21 cm signal, as a sensitive tracer of neutral hydrogen during cosmic dawn, provides a unique means to investigate DM nature during this critical epoch. Annihilation and decay of DM particles, as well as Hawking radiation of primordial black holes (PBHs), can modify the thermal and ionization histories of the early universe, leaving distinctive imprints on the 21 cm power spectrum. Therefore, the redshifted 21 cm power spectrum serves as a powerful tool to investigate such DM processes. In this work, we systematically assess the potential of the upcoming Square Kilometre Array (SKA) to constrain DM and PBH parameters using the 21 cm power spectrum. Assuming $10,000$ hours of integration time, the SKA is projected to reach sensitivities of $\langle\sigma v\rangle \leq 10^{-28}\,{\rm cm}^{3}\,{\rm s}^{-1}$ and $\tau\geq 10^{28}\,{\rm seconds}$, for $10\,{\rm GeV}$ DM particles. It can also probe PBHs with masses of $10^{16}\,\mathrm{g}$ and abundances $f_{\mathrm{PBH}} \leq 10^{-6}$. These results indicate that the SKA could place constraints on DM annihilation, decay, and PBH Hawking radiation that are up to two to three orders of magnitude stronger than current limits. Furthermore, the SKA is expected to exceed existing bounds on sub-GeV DM and to probe Hawking radiation from PBHs with masses above $10^{17}\,{\rm g}$, which are otherwise inaccessible by conventional cosmological probes. Overall, the SKA holds great promise for advancing our understanding of both DM particles and PBHs, potentially offering new insights into the fundamental nature of DM. | 暗黒物質（DM）の性質を探ることは、現代宇宙論において依然として未解決の課題である。 宇宙の夜明け期における中性水素の高感度トレーサーである21cm信号は、この重要な時期におけるDMの性質を調査するための独自の手段を提供する。 DM粒子の消滅と崩壊、そして原始ブラックホール（PBH）のホーキング放射は、初期宇宙の熱史と電離史を変化させ、21cmパワースペクトルに特徴的な痕跡を残す可能性がある。 したがって、赤方偏移した21cmパワースペクトルは、このようなDM過程を調査するための強力なツールとして機能する。 本研究では、21cmパワースペクトルを用いて、今後予定されているスクエア・キロメートル・アレイ（SKA）がDMとPBHパラメータを制限する可能性を体系的に評価する。 SKAは、積分時間を10,000時間と仮定すると、10 GeVのDM粒子に対して、$\langle\sigma v\rangle \leq 10^{-28}\,{\rm cm}^{3}\,{\rm s}^{-1}$、$\tau\geq 10^{28}\,{\rm seconds}$の感度に達すると予測されています。 また、質量が$10^{16}\,\mathrm{g}$、存在比が$f_{\mathrm{PBH}} \leq 10^{-6}$のPBHも探査できます。 これらの結果は、SKAがDMの消滅、崩壊、およびPBHホーキング放射に対して、現在の限界よりも最大2桁から3桁強い制限を課す可能性があることを示唆しています。 さらに、SKAはサブGeVのDMに関する既存の限界を超え、従来の宇宙論的探査では到達不可能であった10^{17}\,{\rm g}$を超える質量を持つPBHからのホーキング放射を観測することが期待されています。 全体として、SKAはDM粒子とPBHの両方に関する理解を深め、DMの根本的な性質に関する新たな知見をもたらす可能性を秘めています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate the scattering of gravitino wave in a Schwarzschild spacetime, focusing on the long-wavelength limit. Using perturbative techniques, we compute the differential scattering cross section through the simulating wave function method. Our work demonstrates that the spin-dependence of the gravitino scattering cross section aligns with known behaviors for the scalar, neutrino, and electromagnetic waves. | シュワルツシルト時空における重力波の散乱を、長波長極限に焦点を当てて調べる。 摂動論的手法を用い、模擬波動関数法によって微分散乱断面積を計算する。 本研究は、重力波散乱断面積のスピン依存性が、スカラー波、ニュートリノ波、電磁波の既知の挙動と一致することを実証する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The study of the topological properties of circular orbits is opening up new perspectives for exploring the spacetime structure around black holes. In this work, we investigate how the charged properties of particles affect the topological characteristics of circular orbits for charged test particles in asymptotically flat, AdS, and dS black holes. Our findings demonstrate that the charged properties not only influence the topological properties of timelike circular orbits but also impact those of null circular orbits. Additionally, we explore scenarios involving multiple horizons and find that for a multi-horizon black hole, if a circular orbit can exist between two neighboring horizons, there will always be at least one unstable null circular orbit and one unstable timelike circular orbit. | 円軌道の位相的性質の研究は、ブラックホール周囲の時空構造を探る新たな視点を切り開きつつある。 本研究では、漸近平坦ブラックホール、AdSブラックホール、およびdSブラックホールにおいて、荷電粒子の電荷特性が、荷電粒子の円軌道の位相的特性にどのように影響するかを調べた。 その結果、荷電特性は時間的円軌道の位相的性質だけでなく、ヌル円軌道の位相的性質にも影響を与えることがわかった。 さらに、複数の地平線を含むシナリオを検討し、複数の地平線を持つブラックホールにおいて、隣接する2つの地平線の間に円軌道が存在できる場合、少なくとも1つの不安定なヌル円軌道と1つの不安定な時間的円軌道が必ず存在することを明らかにした。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Observations of accreting black hole (BH) systems, such as microquasars and supermassive black holes, often reveal a precessing jet with changing directions, indicating a misaligned accretion flow relative to the BH spin. The precession is commonly attributed to the Lense-Thirring (LT) effect, which arises from the BH's rotation twisting the surrounding spacetime and accretion flow. In the strongly magnetized regime, which is preferred accretion flow conditions for M~87$^*$ and likely other jet-producing systems, the large-scale magnetic field can significantly influence the flow dynamics. Here, we perform large-scale three-dimensional general relativistic magnetohydrodynamic simulations of tilted accretion onto a rotating BH, and find a never-seen-before new retrograde precession. This precession arises from a magnetic torque on the disk generated by the poloidal magnetic field aligned with the BH's rotation, opposing the LT torque. This finding highlights the unique property of highly magnetized accretion flows around BHs and provides a new interpretation of jet precession observed in many systems. | マイクロクエーサーや超大質量ブラックホールなどの降着ブラックホール系の観測では、しばしば方向を変える歳差運動するジェットが観測され、これはブラックホールの自転に対して不均一な降着流を示唆している。 この歳差運動は、ブラックホールの回転によって周囲の時空と降着流がねじれるレンズ・サーリング（LT）効果に起因すると一般的に考えられている。 M~87$^*$やおそらく他のジェット生成系において好ましい降着流条件である強磁化領域では、大規模磁場が流れのダイナミクスに大きな影響を与える可能性がある。 本研究では、回転するブラックホールへの傾斜降着の大規模3次元一般相対論的電磁流体シミュレーションを行い、これまでに観測されていない新しい逆行歳差運動を発見した。 この歳差運動は、BHの回転と一致するポロイダル磁場によってディスク上に発生する磁気トルクによって生じ、LTトルクとは反対の作用をする。 この発見は、BH周囲の高磁化降着流の特異な性質を浮き彫りにし、多くの系で観測されるジェット歳差運動の新たな解釈を提供する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Every emission of radiation in gravity also includes a nonwavelike component that leaves a permanent change in proper distances of the spacetime it travels through. This phenomenon is known as gravitational displacement memory. Building up on a recently developed computation framework that harnesses Isaacson's insights on a fundamental definition of gravitational waves, we compute the leading displacement memory formula in Einstein-Aether gravity. Our analysis represents the first direct calculation of gravitational memory in a metric theory with nontrivial asymptotic vector field value. We find that an emission of scalar and vector aether waves at a propagation speed greater than the speed of tensor radiation features unprotected causal directions with a priori unbound memory build-up. Based on the results and the existing constraint of luminally propagating tensor waves, we conjecture a stringent exclusion of the superluminal parameter space of Einstein-Aether gravity. | 重力におけるあらゆる放射放出には、非波動的な成分も含まれており、これは通過する時空の固有距離に永続的な変化を残します。 この現象は重力変位記憶として知られています。 重力波の基本定義に関するアイザックソンの洞察を活用した、最近開発された計算フレームワークを基に、我々はアインシュタイン-エーテル重力における主要な変位記憶公式を計算しました。 我々の解析は、非自明な漸近ベクトル場値を持つ計量理論における重力記憶の直接計算を初めて実現したものです。 テンソル放射の速度よりも速い伝播速度でのスカラーおよびベクトルエーテル波の放出は、保護されていない因果方向と、事前の非束縛記憶の蓄積を特徴とすることを発見しました。 これらの結果と、光速伝播するテンソル波の既存の制約に基づき、我々はアインシュタイン-エーテル重力の超光速パラメータ空間が厳密に排除されると予想します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate the formation of primordial black holes in curvaton models of inflation, where the curvature perturbation is not only generated by the inflaton but also by a light scalar field (the curvaton) that decays after inflation. During inflation, both fields are subject to quantum diffusion, owing to small-scale vacuum fluctuations crossing out the Hubble radius. After inflation, whether the curvaton dominates the universe or not depends on its field value when inflation ends. Since that value is stochastic, different regions of the universe undergo different post-inflationary histories. In practice, we show that this results in a double-peaked distribution for the number of e-folds realised in these models. Since that number of e-folds is related to the curvature perturbation by the delta-N formalism, the presence of a second peak has important consequences for primordial black holes that we discuss. | 我々は、インフレーションのカーバトンモデルにおける原始ブラックホールの形成を調査する。 このモデルでは、曲率摂動はインフレーション自身だけでなく、インフレーション後に減衰する光スカラー場（カーバトン）によっても生成される。 インフレーション中、ハッブル半径を横切る小規模な真空揺らぎにより、両方の場は量子拡散を受ける。 インフレーション後、カーバトンが宇宙を支配するかどうかは、インフレーション終了時のカーバトン場の値に依存する。 この値は確率的であるため、宇宙の異なる領域はインフレーション後の異なる歴史を経る。 実際には、このことがこれらのモデルで実現されるe-foldの数に二重ピーク分布をもたらすことを示す。 このe-foldの数はデルタN形式によって曲率摂動と関連しているため、2つ目のピークの存在は、我々が議論する原始ブラックホールにとって重要な意味を持つ。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Analog Hawking radiation emitted by a perfectly reflecting mirror in (1+3)-dimensional flat spacetime is investigated. This is accomplished by studying the reflected frequency and momentum based on Einstein's mirror, instead of the canonical way of solving, if possible, wave equations subjected to a dynamical Dirichlet boundary condition. In the case of a finite-size mirror, diffraction pattern appears in the radiation spectrum. Based on the relevant parameters in the proposed Analog Black Hole Evaporation via Lasers experiment, in which the Hawking temperature $T_{H}\simeq 0.03$ eV and the mirror area $\mathcal{A}\simeq (50\;\mu\mathrm{m})^{2}$, the Hawking photon yield is estimated to be $N\simeq 16$/laser shot. | (1+3)次元平坦時空における完全反射鏡から放射されるアナログホーキング放射を解析する。 これは、可能であれば動的ディリクレ境界条件を課した波動方程式を解く標準的な方法ではなく、アインシュタインの鏡に基づいて反射周波数と運動量を調べることによって達成される。 有限サイズの鏡の場合、放射スペクトルに回折パターンが現れる。 提案されているレーザーによるアナログブラックホール蒸発実験の関連パラメータ、すなわちホーキング温度$T_{H}\simeq 0.03$ eV、鏡面積$\mathcal{A}\simeq (50\;\mu\mathrm{m})^{2}$に基づくと、ホーキング光子収量は$N\simeq 16$/レーザーショットと推定される。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this study, we investigate how Earth's gravitational field affects Hong-Ou-Mandel (HOM) interference experiments conducted in a terrestrial laboratory. To second order, we calculate the relativistic time delay from the null geodesic equation (particle perspective), while the phase shift and the associated effective time delay are derived from the Klein-Gordon equation (wave perspective). Since gravity influences both the temporal and spatial parts of the phase shift, these two time delays differ and lead to different coincidence probabilities. The previous HOM experiment conducted on a rotating platform suggests that the wave perspective can explain the experimental results. We further explore the frame dragging and redshift effects in an arbitrarily oriented rectangular interferometer under two distinct scenarios with different photon paths, measuring one effect in each scenario. We find that both effects can be amplified by increasing the number of light loops. Additionally, we emphasize that the next-to-leading order Sagnac effect, arising from gravitational acceleration, is comparable to the Thomas precession, the geodetic effect, and the Lense-Thirring effect. To detect the leading order Sagnac effect and the redshift effect caused by gravitational acceleration, we estimate the number of loops that photons should travel in the interferometer. Furthermore, we propose that the difference between two HOM patterns can be used as a probe to detect gravitational effects on quantum systems. | 本研究では、地球の重力場が地上実験室で実施されるホン・オウ・マンデル（HOM）干渉実験にどのように影響するかを調査する。 2次の相対論的時間遅延はヌル測地線方程式（粒子視点）から計算し、位相シフトとそれに伴う実効時間遅延はクライン・ゴルドン方程式（波動視点）から導出する。 重力は位相シフトの時間的側面と空間的側面の両方に影響を及ぼすため、これら2つの時間遅延は異なり、異なる一致確率につながる。 回転プラットフォーム上で実施された以前のHOM実験は、波動視点が実験結果を説明できることを示唆している。 さらに、任意方向に配置された長方形干渉計において、異なる光子経路を持つ2つの異なるシナリオにおいて、フレームドラッグと赤方偏移の効果を調査し、各シナリオで1つの効果を測定する。 その結果、両方の効果は光ループの数を増やすことで増幅できることがわかった。 さらに、重力加速に起因する第2次サニャック効果は、トーマス歳差運動、測地効果、レンズ・サーリング効果に匹敵することを強調する。 重力加速によって引き起こされる第2次サニャック効果と赤方偏移効果を検出するために、光子が干渉計内を通過するループ数を推定する。 さらに、2つのHOMパターンの差が量子系に対する重力効果を検出するためのプローブとして利用できることを提案する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate the magnetic Penrose process in the Quevedo-Mashhoon spacetime, immersed in a uniform magnetic field $B$. This metric is a stationary, axisymmetric, asymptotically flat vacuum solution to Einstein's equations with an arbitrary anomalous quadrupole moment ${\cal Q}$. A non-vanishing ${\cal Q}$ significantly modifies the near-horizon geometry, creating a multi-lobe ergoregion. Both ${\cal Q}$ and $B$ strongly influence the negative-energy region, which can extend well beyond the ergoregion, enabling the magnetic Penrose process to operate far from the ergoregion. Their combined effects allow energy extraction efficiency $\eta$ to far exceed that of the mechanical Penrose process. The maximum efficiency undergoes three distinct evolutionary stages as ${\cal Q}$ varies. In the absence of the magnetic field, efficiency is optimized for more negative ${\cal Q}$ (yielding a more oblate spacetime than Kerr). When electromagnetic interactions dominate, efficiency peaks when the infalling fragment's charge and $B$ share the same sign and ${\cal Q}$ is more positive (producing a more prolate spacetime than Kerr). These findings support the magnetic Penrose process as a theoretical framework for high-energy cosmic phenomena (e.g., extragalactic high-energy radiation) and as a tool to test the Kerr hypothesis. | 我々は、一様磁場 $B$ に浸されたケベド-マシューン時空における磁気ペンローズ過程を調べる。 この計量は、任意の異常四重極モーメント ${\cal Q}$ を持つアインシュタイン方程式の定常、軸対称、漸近平坦な真空解である。 ${\cal Q}$ がゼロにならない場合、地平線近傍の幾何学が大きく変化し、マルチローブエルゴ領域が形成される。 ${\cal Q}$ と $B$ はどちらも負のエネルギー領域に強く影響を及ぼし、この領域はエルゴ領域をはるかに超えて広がる可能性があるため、磁気ペンローズ過程がエルゴ領域から遠く離れた場所でも動作することを可能にする。 これらの効果の相乗効果により、エネルギー抽出効率 $\eta$ は機械的ペンローズ過程のそれをはるかに上回る。 最大効率は、${\cal Q}$ の変化に応じて3つの異なる進化段階を経る。 磁場がない場合、効率はより負の${\cal Q}$に最適化されます（カー時空よりも扁平な時空を生成します）。 電磁相互作用が支配的である場合、落下する破片の電荷と$B$が同符号で、${\cal Q}$がより正のときに効率はピークに達します（カー時空よりも長径の時空を生成します）。 これらの発見は、磁気ペンローズ過程が高エネルギー宇宙現象（例えば、銀河系外高エネルギー放射）の理論的枠組みとして、またカー仮説を検証するためのツールとして有効であることを支持するものです。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Newtonian noise limits the low-frequency sensitivity of ground-based gravitational wave detectors. While seismometers and geophones are commonly employed to monitor ground motion for Newtonian noise cancellation, their limited spatial coverage and high deployment costs hinder scalability. In this study, we demonstrate that distributed acoustic sensing offers a viable and scalable alternative, providing performance comparable to that of conventional seismic instruments. Using data from acoustic sensing and colocated seismometers during both natural and controlled events, we observe a strong correlation, exceeding 0.8, between the two sensor types in the 3 to 20 Hz frequency band relevant for Newtonian noise. Moreover, when distributed acoustic sensing data are used to predict geophone signals, the correlation remains high, above 0.7, indicating that distributed acoustic sensing accurately captures both the spatial and spectral features of ground motion. As a case study, we apply distributed acoustic sensing data to cancel noise recorded by the vertical component of a seismometer and compare the results with those obtained using geophone data for the same task. Both distributed acoustic sensing and geophone-based cancellations yield a residual noise factor of 0.11 at 20 Hz. These findings confirm the feasibility of using distributed acoustic sensing for Newtonian noise mitigation and highlight its potential, in combination with traditional seismic sensors, to improve environmental monitoring and noise suppression in current and next-generation gravitational wave observatories. | ニュートンノイズは、地上設置型重力波検出器の低周波感度を制限する。 地震計や地震計は、ニュートンノイズをキャンセルするための地盤運動のモニタリングに一般的に用いられているが、空間カバレッジの制限と導入コストの高さが拡張性の妨げとなっている。 本研究では、分散型音響センシングが、従来の地震計に匹敵する性能を提供する、現実的で拡張可能な代替手段となることを実証する。 自然現象および人工事象の両方において、音響センシングと同一設置型地震計のデータを用いた結果、ニュートンノイズに関連する3～20 Hzの周波数帯域において、2種類のセンサー間で0.8を超える強い相関関係が観察された。 さらに、分散型音響センシングデータを用いて地震計の信号を予測した場合も、相関関係は0.7を超える高い値を維持しており、分散型音響センシングが地盤運動の空間的特徴とスペクトル的特徴の両方を正確に捉えていることがわかる。 事例研究として、分散音響センシングデータを用いて地震計の鉛直成分で記録されたノイズをキャンセルし、その結果を同じタスクでジオフォンデータを用いて得られた結果と比較する。 分散音響センシングとジオフォンベースのキャンセルはどちらも、20Hzで0.11の残留ノイズ係数をもたらした。 これらの知見は、ニュートンノイズの軽減に分散音響センシングを用いることの実現可能性を裏付けるものであり、従来の地震センサーと組み合わせることで、現在および次世代の重力波観測所における環境モニタリングとノイズ抑制を改善する可能性を示唆している。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We explore entanglement harvesting using two Unruh-DeWitt (UDW) detectors linearly coupled to the scalar density of a massless spin-1/2 field in 1+1 Schwarzschild spacetime. We consider different vacua, including the Boulware, Hartle-Hawking-Israel (HHI), and Unruh vacua, and investigate various configurations of detector trajectories. We find that the transition rate of the static UDW detector exhibits the expected Planckian behavior in the HHI state, while the Unruh state leads to the Helmholtz free energy density of a fermionic thermal bath. We demonstrate that the near-horizon entanglement properties for static detectors in the HHI state have similar behaviour to those in Minkowski vacua for uniformly accelerated detectors in Rindler spacetime. We further consider a different interaction Hamiltonian which breaks local Lorentz symmetry and find that the transition rate of the static detector still exhibits Planckian behavior in the HHI state, while in the Unruh state, it leads to the Helmholtz free energy density of a bosonic or fermionic thermal bath corresponding to the static or conformal 2-bein in interaction, respectively. We observe that the anti-Hawking effect enhances the entanglement between the two detectors while the gravitational redshift and Hawking radiation decrease it. In particular, due to the presence of the anti-Hawking effect, the mutual information and concurrence near the event horizon can be non-zero even for static detectors with static 2-bein, which is in contrast with the case of the scalar field. Conclusions are discussed. | 我々は、1+1シュワルツシルト時空における質量ゼロのスピン1/2場のスカラー密度に線形結合した2つのウンルー・デウィット（UDW）検出器を用いたエンタングルメント・ハーベスティングを探求する。 ブールワー真空、ハートル・ホーキング・イスラエル（HHI）、ウンルー真空を含む様々な真空を考慮し、検出器の軌道の様々な構成を調査する。 静的UDW検出器の遷移率はHHI状態では予想されるプランク挙動を示すのに対し、ウンルー状態ではフェルミオン熱浴のヘルムホルツ自由エネルギー密度を示すことがわかった。 HHI状態における静的検出器の近地平線エンタングルメント特性は、リンドラー時空における等加速検出器のミンコフスキー真空における特性と同様の挙動を示すことを示す。 さらに、局所ローレンツ対称性を破る異なる相互作用ハミルトニアンを考察し、静的検出器の遷移率はHHI状態では依然としてプランク挙動を示すのに対し、ウンルー状態では、相互作用する静的または共形2次元ビーンにそれぞれ対応するボソンまたはフェルミオン熱浴のヘルムホルツ自由エネルギー密度をもたらすことを明らかにした。 反ホーキング効果は2つの検出器間のエンタングルメントを増強する一方、重力赤方偏移とホーキング放射はそれを減少させることを観測した。 特に、反ホーキング効果の存在により、静的2次元ビーンを持つ静的検出器であっても、事象の地平線付近での相互情報量と共時性はゼロでない可能性があり、これはスカラー場の場合とは対照的である。 結論について議論する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Verlinde and Zurek (VZ) have proposed that quantum gravity fluctuations in causal diamonds lead to observable effects. In particular, they argued that in quantum gravity causal diamonds have an uncertainty in their size that scales as $\delta L \sim \sqrt{\ell_p L}$, i.e. fluctuations are enhanced from the Planck scale. In this work, we explore the origin of the VZ scaling by studying scalar perturbations in inflationary cosmology. We reinterpret these cosmological perturbations as fluctuations of the modular Hamiltonian associated with a causal diamond, establishing a connection between modular fluctuations and observable primordial perturbations. Independent of assumptions about the modular Hamiltonian or the background spacetime, our results show that -- whenever an (effective) spherically symmetric perturbation is quantized -- it can lead to the VZ scaling. However, whether such a mode exists in the vacuum of any theory of quantum gravity remains an open question. | VerlindeとZurek (VZ)は、因果ダイヤモンドにおける量子重力揺らぎが観測可能な効果をもたらすと提唱している。 特に、量子重力においては因果ダイヤモンドの大きさに不確定性があり、それが$\delta L \sim \sqrt{\ell_p L}$に比例する、すなわち揺らぎがプランクスケールから増大すると主張した。 本研究では、インフレーション宇宙論におけるスカラー摂動を研究することにより、VZスケーリングの起源を探る。 我々はこれらの宇宙論的摂動を因果ダイヤモンドに付随するモジュラーハミルトニアンの揺らぎとして再解釈し、モジュラー揺らぎと観測可能な原始的摂動との関連を確立する。 モジュラーハミルトニアンや背景時空に関する仮定とは独立に、我々の結果は、（有効）球対称摂動が量子化されるたびに、VZスケーリングにつながる可能性があることを示している。 しかし、そのようなモードが量子重力理論の真空中に存在するかどうかは未解決の問題のままです。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Extensions of general relativity often predict modifications to gravitational waveform morphology that depend functionally on source parameters, such as the masses and spins of coalescing black holes. However, current analyses of strong-field gravity lack robust, data-driven methods to infer such functional dependencies. In this work, we introduce GRANITA, a non-perturbative, theory-agnostic framework to characterize parameter-dependent deviations from general relativity using Gaussian process regression. Leveraging the flexibility of this method, we analyze both simulated data and real events from the LIGO-Virgo-KAGRA public catalog. We demonstrate the ability of our approach to detect and quantify waveform deviations across the parameter space. Furthermore, we show that the method can identify stochastic (non-deterministic) deviations, potentially arising from environmental effects or subdominant unmodeled physics. As gravitational-wave tests of strong gravity advance in precision, our framework provides a principled approach to constrain modified gravity and to mitigate contamination from astrophysical or instrumental systematics. | 一般相対論の拡張は、合体するブラックホールの質量やスピンといった発生源パラメータに関数的に依存する重力波形形態の修正をしばしば予測する。 しかしながら、強磁場重力の現在の解析には、そのような関数依存性を推論するための堅牢なデータ駆動型手法が欠けている。 本研究では、ガウス過程回帰を用いて一般相対論からのパラメータ依存偏差を特徴付けるための、非摂動論的で理論非依存的なフレームワークであるGRANITAを紹介する。 この手法の柔軟性を活用し、シミュレーションデータとLIGO-Virgo-KAGRA公開カタログの実イベントの両方を解析する。 本手法がパラメータ空間全体にわたる波形偏差を検出し、定量化できることを実証する。 さらに、この手法は、環境効果や支配的でないモデル化されていない物理現象に起因する可能性のある確率的（非決定論的）偏差を識別できることを示す。 重力波による強重力の検証の精度が向上するにつれ、私たちの枠組みは、修正重力を制限し、天体物理学的または機器による体系的な影響を軽減するための原理的なアプローチを提供します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We study non-perturbatively the entanglement generation between two and three emitters in an exactly solvable relativistic variant of the spin-boson model, equivalent to the time-independent formulation of the Unruh-DeWitt detector model. We show that (i) (highly) entangled states of the two emitters require interactions very deep into the light cone, (ii) the mass of the field can generically improve the entanglement generation, (iii) unlike the bipartite case where it is possible to generate close to maximally entangled states via the spin-boson interactions, the generation of genuine tripartite entanglement is non-perturbatively hard even at sufficiently long times. Result (iii), in particular, suggests that probing the multipartite entanglement of a relativistic quantum field non-perturbatively requires either different probe-based techniques or variants of the UDW model. Along the way we provide the regularity conditions for the $N$-emitter model to have well-defined ground states in the Fock space. | 我々は、Unruh-DeWitt検出器モデルの時間非依存定式化に相当する、スピンボソンモデルの厳密に解ける相対論的変種において、2つおよび3つのエミッター間のエンタングルメント生成を非摂動論的に研究する。 (i) 2つのエミッターの（高度に）エンタングルメント状態は光円錐の非常に深い位置での相互作用を必要とすること、(ii) 場の質量はエンタングルメント生成を一般的に改善できること、(iii) スピンボソン相互作用によって最大に近いエンタングルメント状態を生成可能な2部エンタングルメントの場合とは異なり、真の3部エンタングルメントの生成は十分に長い時間であっても非摂動論的に困難であることを示す。 特に結果(iii)は、相対論的量子場の多部エンタングルメントを非摂動論的に調べるには、異なるプローブベースの手法か、UDWモデルの変種が必要であることを示唆している。 その過程で、$N$エミッターモデルがフォック空間において明確に定義された基底状態を持つための正則性条件を与える。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We present the first independent re-analysis of the galaxy clustering data from DESI Data Release 1, utilizing an effective field theory (EFT)-based full-shape model. We analyze the power spectra and bispectra of the public catalogs using a custom-built pipeline based on window-deconvolved quasi-optimal estimators, carefully accounting for all relevant systematic effects. Compared to the official collaboration analysis, we add the galaxy power spectrum hexadecapole and the bispectrum monopole, and also introduce a novel stochastic estimator for fiber collisions, which facilitates robust bispectrum analyses. As a first application, we perform an EFT-based full-shape analysis of the DESI power spectra and bispectra in the context of the standard cosmological model, $\Lambda$CDM. Using external priors on the physical baryon density and the primordial power spectrum tilt, we constrain the matter density fraction to $\Omega_m=0.284\pm 0.011$, the Hubble constant to $h=0.707\pm 0.011$, and the mass fluctuation amplitude to $\sigma_8=0.811\pm 0.030$. The bispectrum has a noticeable effect on parameter estimation: it sharpens the constraints on $\sigma_8$ and $\Omega_m$ by $\approx 10$\% and shifts $\Omega_m$ by $\approx 1\sigma$ towards the Planck $\Lambda$CDM value. Combining our full-shape likelihood with the official DESI DR2 BAO measurements, cosmological parameters shift further towards the \textit{Planck} values, with $\Omega_m=0.296\pm 0.007$, $h=0.688\pm 0.006$, $\sigma_8=0.818\pm 0.029$ (with tighter constraints obtained in joint analyses). Finally, the galaxy bispectrum data dramatically improves measurements of quadratic bias parameters, which are consistent with predictions from halo occupation distribution models. Our work highlights the importance of higher-order statistics and sets the stage for upcoming full-shape analyses of non-minimal cosmological models. | 我々は、DESIデータリリース1の銀河クラスタリングデータについて、有効場理論（EFT）に基づくフルシェイプモデルを用いて、初めて独立した再解析を行う。 公開カタログのパワースペクトルとバイスペクトルを、ウィンドウデコンボリューション準最適推定量に基づくカスタム構築されたパイプラインを用いて解析し、関連するすべての系統的効果を慎重に考慮する。 公式共同解析と比較して、銀河パワースペクトルの16重極とバイスペクトルの単極を追加し、また、ファイバー衝突に対する新しい確率的推定量を導入することで、堅牢なバイスペクトル解析を容易にする。 最初の応用として、標準宇宙論モデル$\Lambda$CDMの文脈において、DESIパワースペクトルとバイスペクトルのEFTに基づくフルシェイプ解析を行う。 物理的な重粒子密度と原始的パワースペクトルの傾きに関する外部事前分布を用いて、物質密度分率を$\Omega_m=0.284\pm 0.011$、ハッブル定数を$h=0.707\pm 0.011$、質量変動振幅を$\sigma_8=0.811\pm 0.030$に制限する。 バイスペクトルはパラメータ推定に顕著な影響を与える。 $\sigma_8$と$\Omega_m$への制限を$\approx 10$%厳格化し、$\Omega_m$をPlanck $\Lambda$CDM値に向かって$\approx 1\sigma$シフトさせる。 我々のフルシェイプ尤度と公式DESI DR2 BAO測定を組み合わせると、宇宙論パラメータは\textit{Planck}値にさらに近づき、$\Omega_m=0.296\pm 0.007$、$h=0.688\pm 0.006$、$\sigma_8=0.818\pm 0.029$となる（共同解析によりより厳密な制約が得られた）。 最後に、銀河バイスペクトルデータは二次バイアスパラメータの測定値を劇的に改善し、これはハロー占有分布モデルの予測と整合している。 我々の研究は高次統計量の重要性を浮き彫りにし、非極小宇宙論モデルの今後のフルシェイプ解析の基盤を築くものである。 |