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| Original Text | 日本語訳 |
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| The computation of gravitational wave scattering on black hole spacetimes is an extremely hard problem, typically requiring approximation schemes which either treat the black hole perturbatively or are only amenable to numerical techniques. In this paper, we consider linearised gravitational waves (or gravitons) scattering on the self-dual analogue of a black hole: namely, the self-dual Taub-NUT metric. Using the hidden integrability of the self-dual sector, we can solve the linearised Einstein equations on these self-dual black hole backgrounds exactly in terms of simple, explicit quasi-momentum eigenstates. Using a description of the self-dual Taub-NUT metric and its gravitons in terms of twistor theory, we obtain an explicit formula, exact in the background, for the tree-level maximal helicity violating graviton scattering amplitude at arbitrary multiplicity, with and without spin. This is obtained from the description of the MHV amplitudes in terms of the perturbation theory of a chiral sigma model whose target is the twistor space of the background. The incorporation of spin effects on these backgrounds is a straightforward application of the Newman-Janis shift. We also demonstrate that the holomorphic collinear splitting functions in the self-dual background are equal to those in flat space so that the celestial symmetry algebra is undeformed. | ブラックホール時空における重力波散乱の計算は極めて困難な問題であり、通常、ブラックホールを摂動的に扱うか、数値計算手法にのみ適用可能な近似手法が必要となる。 本論文では、ブラックホールの自己双対類似体、すなわち自己双対タウブ-NUT計量における線形化重力波（または重力子）の散乱を考察する。 自己双対セクターの隠れた積分可能性を用いることで、これらの自己双対ブラックホール背景上の線形化アインシュタイン方程式を、単純かつ明示的な準運動量固有状態を用いて正確に解くことができる。 自己双対Taub-NUT計量とその重力子をツイスター理論で記述することにより、任意の多重度（スピンの有無に関わらず）におけるツリーレベルの最大ヘリシティ非保存重力子散乱振幅に対する、背景において正確な明示的な式を得る。 これは、背景のツイスター空間を標的とするカイラルシグマ模型の摂動論によるMHV振幅の記述から得られる。 これらの背景へのスピン効果の組み込みは、ニューマン-ジャニスシフトの直接的な応用である。 また、自己双対背景における正則共線的分割関数は平坦空間におけるものと等しく、天体対称性代数は変形されないことを示す。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Astrometric missions like Gaia provide exceptionally precise measurements of stellar positions and proper motions. Gravitational waves traveling between the observer and distant stars can induce small, correlated shifts in these apparent positions, a phenomenon known as astrometric deflection. The precision and scale of astrometric datasets make them well-suited for searching for a stochastic gravitational wave background, whose signature appears in the two-point correlation function of the deflection field across the sky. Although Gaia achieves high accuracy in measuring angular separations in its focal plane, systematic uncertainties in the satellite's absolute orientation limit the precision of absolute position measurements. These orientation errors can be mitigated by focusing on relative angles between star pairs, which effectively cancel out common-mode orientation noise. In this work, we compute the astrometric response and the overlap reduction functions for this relative astrometry approach, correcting previous expressions presented in the literature. We use a Fisher matrix analysis to compare the sensitivity of relative astrometry to that of conventional absolute astrometry. Our analysis shows that while the relative method is theoretically sound, its sensitivity is limited for closely spaced star pairs within a single Gaia field of view. Pairs with large angular separations could provide competitive sensitivity, but are practically inaccessible due to Gaia's scanning law. Finally, we demonstrate that combining astrometric data with observations from pulsar timing arrays leads to slight improvements in sensitivity at frequencies greater than approximately 10^-7 Hz. | Gaiaのような天体位置測定ミッションは、恒星の位置と固有運動を非常に正確に測定します。 観測者と遠方の恒星の間を伝播する重力波は、これらの見かけの位置に小さな相関シフトを引き起こす可能性があり、この現象は天体位置偏向と呼ばれます。 天体位置測定データセットの精度と規模は、確率的重力波背景の探索に適しています。 その特徴は、天空を横切る偏向場の2点相関関数に現れます。 Gaiaは焦点面における角度分離の測定において高い精度を達成していますが、衛星の絶対方位における系統的不確かさが絶対位置測定の精度を制限します。 これらの方位誤差は、星対間の相対角度に焦点を当てることで軽減でき、これにより共通モード方位ノイズが効果的に打ち消されます。 本研究では、この相対天体位置測定アプローチに対する天体位置測定応答と重なり低減関数を計算し、文献で提示された以前の式を修正します。 フィッシャー行列解析を用いて、相対天文測量の感度を従来の絶対天文測量の感度と比較する。 解析の結果、相対法は理論的には妥当であるものの、その感度はガイアの単一視野内にある近接した星対に対しては限界があることが示された。 大きな角度間隔を持つ星対であれば、同等の感度が得られる可能性があるが、ガイアの走査則により実際にはアクセスできない。 最後に、天文測量データとパルサータイミングアレイの観測を組み合わせることで、約10^-7 Hzを超える周波数において感度がわずかに向上することを示す。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In $3+1$ dimensions, we study the stability of Kasner solutions for the Einstein-Maxwell-scalar field-Vlasov system. This system incorporates gravity, electromagnetic, weak and strong interactions for the initial stage of our universe. Due to the presence of the Vlasov field, various new challenges arise. By observing detailed mathematical structures and designing new delicate arguments, we identify a new strong sub-critical regime and prove the nonlinear stability with Kasner exponents lying in this full regime. This extends the result of Fournodavlos-Rodnianski-Speck [8] from the Einstein-scalar field system to the physically more complex system with the Vlasov field. | 3+1次元において、アインシュタイン-マクスウェル-スカラー場-ブラソフ系のカスナー解の安定性を研究する。 この系は、宇宙の初期段階において、重力、電磁気、弱い相互作用、強い相互作用を組み込んでいる。 ブラソフ場の存在により、様々な新たな課題が生じる。 詳細な数学的構造を観察し、新たな繊細な議論を設計することにより、新たな強い亜臨界領域を特定し、カスナー指数がこの完全な領域に存在する非線形安定性を証明する。 これは、フルノダヴロス-ロドニアンスキー-スペック [8] の結果を、アインシュタイン-スカラー場系からブラソフ場を含む物理的により複雑な系へと拡張するものである。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Constraints on the cosmological parameters of Torsion Condensation (TorC) are investigated using Planck 2018 Cosmic Microwave Background data. TorC is a case of Poincar\'e gauge theory -- a formulation of gravity motivated by the gauge field theories underlying fundamental forces in the standard model of particle physics. Unlike general relativity, TorC incorporates intrinsic torsion degrees of freedom while maintaining second-order field equations. At specific parameter values, it reduces to the $\Lambda$CDM model, providing a natural extension to standard cosmology. The base model of TorC introduces two parameters beyond those in $\Lambda$CDM: the initial value of the torsion scalar field and its time derivative -- one can absorb the latter by allowing the dark energy density to float. To constrain these parameters, `PolyChord` nested sampling algorithm is employed, interfaced via `Cobaya` with a modified version of `CAMB`. Our results indicate that TorC allows for a larger inferred Hubble constant, offering a potential resolution to the Hubble tension. Tension analysis using the $R$-statistic shows that TorC alleviates the statistical tension between the Planck 2018 and SH0Es 2020 datasets, though this improvement is not sufficient to decisively favour TorC over $\Lambda$CDM in a Bayesian model comparison. This study highlights TorC as a compelling theory of gravity, demonstrating its potential to address cosmological tensions and motivating further investigations of extended theories of gravity within a cosmological context. As current and upcoming surveys -- including Euclid, Roman Space Telescope, Vera C. Rubin Observatory, LISA, and Simons Observatory -- deliver data on gravity across all scales, they will offer critical tests of gravity models like TorC, making the present a pivotal moment for exploring extended theories of gravity. | プランク宇宙マイクロ波背景放射2018のデータを用いて、ねじれ凝縮（TorC）の宇宙論パラメータへの制限を調べた。 TorCはポアンカレ・ゲージ理論（素粒子物理学の標準モデルにおける基本的な力の基盤となるゲージ場理論に着想を得た重力の定式化）の一例である。 一般相対論とは異なり、TorCは2次の場の方程式を維持しながら、固有のねじれ自由度を取り入れている。 特定のパラメータ値において、TorCは$\Lambda$CDMモデルに帰着し、標準宇宙論への自然な拡張を提供する。 TorCの基本モデルは、$\Lambda$CDMのパラメータに加えて、ねじれスカラー場の初期値とその時間微分という2つのパラメータを導入する。 後者は、ダークエネルギー密度を浮動させることで吸収することができる。 これらのパラメータを制限するために、`PolyChord`ネストサンプリングアルゴリズムが採用され、`Cobaya`を介して`CAMB`の修正版とインターフェースされている。 我々の結果は、TorCがより大きなハッブル定数の推定を可能にし、ハッブル・テンションの潜在的な解決策となることを示している。 $R$統計量を用いたテンション解析は、TorCがPlanck 2018データセットとSH0Es 2020データセット間の統計的テンションを緩和することを示しているが、この改善はベイズモデルの比較において$\Lambda$CDMよりもTorCを決定的に有利にするには不十分である。 本研究は、TorCが魅力的な重力理論であることを強調し、宇宙論的テンションに対処する可能性を示し、宇宙論的文脈における拡張重力理論のさらなる研究を促すものである。 ユークリッド宇宙望遠鏡、ローマ宇宙望遠鏡、ヴェラ・C・ルビン天文台、LISA、シモンズ天文台など、現在および今後の探査によって、あらゆるスケールの重力に関するデータが得られるようになると、TorCのような重力モデルの重要な検証が可能になり、現在は重力の拡張理論を探求する上で極めて重要な時期となります。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Einstein equations can be written in the so-called Fully Constrained Formulation (FCF). This formulation has two different sectors: the elliptic sector, formed by the Hamiltonian and Momentum constraints together with the equations derived from the gauge choice; and the hyperbolic sector, formed by the evolution of the rest of the spacetime metric variables, which encodes the gravitational radiation. In this work, we present a modification of both sectors that keeps local uniqueness properties of the elliptic system of equations and includes a hierarchical post-Newtonian structure of all the elliptic and hyperbolic equations. This reformulation can have potential applications in cosmology and relativistic astrophysics. Moreover, we show how initial stationary data can be computed numerically using this formulation without assuming a conformally flat spatial metric, with the illustrative example of a rotating neutron star. | アインシュタイン方程式は、いわゆる完全制約定式化（FCF）で記述できる。 この定式化には2つの異なるセクターがある。 ハミルトニアンおよび運動量制約とゲージ選択から導かれる方程式によって形成される楕円セクターと、残りの時空計量変数の発展によって形成され、重力放射を符号化する双曲セクターである。 本研究では、楕円方程式系の局所的一意性を維持し、すべての楕円方程式および双曲方程式の階層的ポストニュートン構造を含む、両セクターの修正を提示する。 この再定式化は、宇宙論および相対論的天体物理学への応用が期待される。 さらに、回転する中性子星を例に挙げ、共形平坦空間計量を仮定することなく、この定式化を用いて初期定常データを数値的に計算する方法を示す。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| One of the most dominant energy budgets in the Universe is Dark Energy, which remains enigmatic since its existence was first claimed based on observations of late-time cosmic acceleration. We propose a new way of inferring the dark energy equation of state (EoS) by measuring the aging of the Universe using only gravitational wave (GW) signals from coalescing binary compact objects of any masses. We show that the behavior of dark energy as the Universe ages will lead to a change in the observed chirp mass of GW sources inferred from observations of different stages of their coalescence. This change can be studied by monitoring a coherent source over a few years, with two well-separated GW frequencies. With a coordinated network of GW detectors that can reach a sensitivity of Big Bang Observer, we can reach a $5\sigma$ detection of the dark energy EoS parameter $w_0=-1$ and its variation with cosmic time by using stellar origin binary black holes and binary neutron stars up to high redshift over 10 years of observation time without using any external calibrator. If the next generation of GW detectors can achieve this precision, then it can open a new window to discover the fundamental nature of dark energy. | 宇宙で最も支配的なエネルギー収支の一つはダークエネルギーであり、その存在は後期宇宙加速の観測に基づいて初めて主張されて以来、依然として謎に包まれている。 我々は、あらゆる質量の合体する連星コンパクト天体からの重力波（GW）信号のみを用いて宇宙の老化を測定することにより、ダークエネルギーの状態方程式（EoS）を推定する新しい方法を提案する。 宇宙の老化に伴うダークエネルギーの振る舞いは、合体過程の異なる段階の観測から推定される重力波源の観測チャープ質量に変化をもたらすことを示す。 この変化は、2つの十分に離れた重力波周波数を持つコヒーレントな天体を数年間にわたって監視することによって研究することができる。 ビッグバン・オブザーバーの感度に達する重力波検出器の協調ネットワークがあれば、外部較正装置を一切使用せずに、高赤方偏移までの恒星起源連星ブラックホールと連星中性子星を用いて、10年間の観測期間でダークエネルギーのEoSパラメータ$w_0=-1$とその宇宙時間による変化を$5\sigma$の精度で検出することができます。 次世代の重力波検出器がこの精度を達成できれば、ダークエネルギーの根本的な性質を発見するための新たな窓が開かれることになります。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The Effective Field Theory (EFT) of Dark Energy (DE) is a model independent framework that allows for the description of a wide class of dark energy and modified gravity models. This is achieved by extending the Hilbert Einstein action through the introduction of time dependent functions. However, the choice of these functions and thus the operator basis is not unique. In this paper, we propose a physically motivated constraint based on the continuity equation, leading to a continuity equation compatible (CEC) basis that ensures a clear physical interpretation of the background EFT operators. | ダークエネルギー（DE）の有効場理論（EFT）は、幅広いダークエネルギーおよび修正重力モデルの記述を可能にするモデル非依存の枠組みです。 これは、時間依存関数の導入を通してヒルベルト・アインシュタイン作用を拡張することで実現されます。 しかし、これらの関数、ひいては作用素基底の選択は一意ではありません。 本論文では、連続方程式に基づく物理的に根拠のある制約を提案し、背景EFT作用素の明確な物理的解釈を保証する連続方程式適合（CEC）基底を導きます。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Perturbations of the Kerr black hole are notoriously difficult to describe in the metric formalism and are usually studied in terms of perturbations of the Weyl scalars. In this work, we focus on the algebraically special linear perturbations (ASLP) of the Kerr geometry and show how one can describe this subsector of the perturbations solely using the metric formulation. To that end, we consider the most general twisting algebraically special solution space of vacuum General Relativity. By linearizing around the Kerr solution, we obtain two coupled partial differential wave equations describing the dynamics of the Kerr ASLP. We provide an algorithm to solve them analytically in the small spin approximation up to third order, providing the first exact solution of this kind in the metric formulation. Then, we use this framework to study the stationary zero modes of the Kerr geometry. We present the exact analytical form of the shifts in mass and spin together with the required change of coordinates needed to identify them. Finally, we also provide for the first time closed expressions for the solution-generating perturbations generating the NUT and acceleration charges, thus deforming the Kerr solution to the linearized Kerr-NUT and spinning C-metric. These results provide a first concrete and rare example of perturbations of the Kerr black hole which can be treated entirely in the metric formulation. They can serve as a useful testbed to search for hidden symmetries of the Kerr perturbations. | カーブラックホールの摂動は計量形式論で記述することが非常に困難であることで知られており、通常はワイルスカラーの摂動として研究される。 本研究では、カー幾何学の代数的特殊線型摂動（ASLP）に焦点を当て、この摂動のサブセクターを計量形式論のみを用いてどのように記述できるかを示す。 そのために、真空一般相対論の最も一般的なねじれ代数的特殊解空間を考察する。 カー解の周りを線型化することにより、カーASLPのダイナミクスを記述する2つの結合偏微分波動方程式を得る。 我々は、これらを小スピン近似で3次まで解析的に解くアルゴリズムを提供し、計量形式論におけるこの種の最初の厳密解を与える。 次に、この枠組みを用いてカー幾何学の定常零モードを研究する。 質量とスピンのシフトの正確な解析形式と、それらを識別するために必要な座標変換を示す。 最後に、我々はNUTと加速電荷を生成する解生成摂動に対する閉じた表現式を初めて与え、カー解を線形化カーNUTと回転C計量へと変形する。 これらの結果は、計量定式化で完全に扱えるカーブラックホールの摂動の、具体的かつ稀有な最初の例を提供する。 これらは、カー摂動の隠れた対称性を探索するための有用なテストベッドとして機能する可能性がある。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| This work presents a new black hole solution within the framework of a non-commutative gauge theory applied to Kalb-Ramond gravity. Using the method recently proposed in the literature [Nucl.Phys.B 1017 (2025) 116950], we employ the Moyal twist $\partial_r \wedge \partial_\theta$ to implement non-commutativity, being encoded by parameter $\Theta$. We begin by verifying that the resulting black hole no longer possesses spherical symmetry, while the event horizon remains unaffected by non-commutative corrections. The Kretschmann scalar is computed to assess the corresponding regularity. It turns out that the solution is regular, provided that the Christoffel symbols and related quantities are not expanded to second order in $\Theta$. We derive the thermodynamic quantities, including the Hawking temperature $T^{(\Theta,\ell)}$, entropy $S^{(\Theta,\ell)}$, and heat capacity $C_V^{(\Theta,\ell)}$. The remnant mass $M_{\text{rem}}$ is estimated by imposing $T^{(\Theta,\ell)} \to 0$, although the absence of a physical remnant indicates complete evaporation. Quantum radiation for bosons and fermions is analyzed via the tunneling method, where divergent integrals are treated using the residue theorem. Notably, in the low-frequency regime, the particle number density for bosons surpasses that of fermions (at least within the scope of the methods considered here). The effective potential for a massless scalar field is obtained perturbatively, enabling the computation of quasinormal modes and the time-domain profiles. Finally, further bounds on $\Theta$ and $\ell$ (Lorentz-violating paramter) are derived from solar system tests, including the perihelion precession of Mercury, light deflection, and the Shapiro time delay. | 本研究では、カルブ・ラモンド重力に適用される非可換ゲージ理論の枠組みの中で、新たなブラックホール解を提示する。 文献[Nucl.Phys.B 1017 (2025) 116950]で最近提案された手法を用いて、モヤルツイスト$\partial_r \wedge \partial_\theta$を用いて非可換性を実装し、パラメータ$\Theta$で符号化する。 まず、結果として得られるブラックホールが球対称性を持たなくなる一方で、事象の地平線が非可換補正の影響を受けないことを確認する。 対応する正則性を評価するために、クレッチマンスカラーを計算する。 クリストッフェル記号および関連量が$\Theta$に関して2次展開されていない限り、解は正則であることがわかった。 ホーキング温度$T^{(\Theta,\ell)}$、エントロピー$S^{(\Theta,\ell)}$、熱容量$C_V^{(\Theta,\ell)}$を含む熱力学量を導出する。 残留質量$M_{\text{rem}}$は、$T^{(\Theta,\ell)}を0とすることで推定されるが、物理的な残留質量が存在しないことは完全な蒸発を意味する。 ボソンとフェルミオンの量子放射はトンネル法によって解析され、発散積分は留数定理を用いて扱われる。 特に、低周波数領域では、ボソンの粒子数密度はフェルミオンのそれを上回る（少なくともここで検討した手法の範囲内では）。 質量ゼロのスカラー場に対する有効ポテンシャルは摂動的に得られ、準正規モードと時間領域プロファイルの計算が可能になります。 最後に、水星の近日点歳差運動、光の偏向、シャピロ時間遅延などの太陽系テストから、$\Theta$と$\ell$（ローレンツ対称性を破るパラメータ）の更なる上限が導出されます。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The IKKT matrix model has been investigated as a promising nonperturbative formulation of superstring theory. One of the recent developments concerning this model is the discovery of the dual supergravity solution corresponding to the model obtained after supersymmetry-preserving mass deformation, which is dubbed the polarized IKKT model. Here we perform Monte Carlo simulations of this model in the case of matrix size N = 2 for a wide range of the deformation parameter Omega. While we reproduce precisely the known result for the partition function obtained by the localization method developed for supersymmetric theories, we also calculate the observables, which were not accessible by previous work, in order to probe the spacetime structure emergent from the dominant matrix configurations. In particular, we find that the saddle point corresponding to the original IKKT model is smoothly connected to the saddle represented by the fuzzy sphere dominant at large Omega, whereas the dominant configurations become diverging commuting matrices at small Omega. | IKKT行列模型は、超弦理論の有望な非摂動論的定式化として研究されてきた。 この模型に関する最近の進展の一つは、超対称性保存質量変形後に得られる模型に対応する双対超重力解の発見であり、これは偏極IKKT模型と呼ばれる。 本研究では、行列サイズN = 2の場合、変形パラメータΩの広い範囲にわたってこの模型のモンテカルロシミュレーションを実行する。 超対称理論のために開発された局在法によって得られる分配関数の既知の結果を正確に再現する一方で、支配的な行列配置から生じる時空構造を調べるために、これまでの研究ではアクセスできなかった観測量も計算する。 特に、元のIKKTモデルに対応する鞍点は、オメガが大きい場合に支配的なファジィ球で表される鞍点に滑らかに接続されるのに対し、オメガが小さい場合には支配的な構成は発散する可換行列になることがわかります。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We present a new five-dimensional rotating quintessence black hole solution. To obtain this, we employ the $5D$ version of the Janis Newman algorithm, which incorporates the Hopf bifurcation. The variation of the quintessence parameter $w_q$ causes the geometry to transition from a regular rotating universe surrounded by a cosmological horizon to a singular rotating geometry, which can represent a naked singularity, a singular extremal black hole, or a singular black hole with both an inner and an outer (event) horizon. We have also determined the properties of the ergosphere. For the study of the shadow, we followed a novel approach in which the $2D$ shadow observed by humans corresponds to cross sections of the $3D$ shadow. We analyzed how quintessence affects both the size and shape of the black hole shadow, showing that increasing the quintessence strength reduces the shadow radius, contrary to the known results in $4D$. We also propose a speculative methodology to test the shadow behavior in five dimensional scenarios, in light of the constraints provided by the Event Horizon Telescope (EHT) concerning the shadow of the four-dimensional supermassive black hole M87. We identify scenarios in which the theoretical $5D$ results could be consistent with these observational constraints. We have also tested the circularity deviation of our shadows, finding that the results satisfy the bound $\Delta C \leq 0.1$ both in the case with quintessence and in the limiting case without quintessence. Finally, we determine the energy conditions required to support the solution. | 我々は、5次元回転クインテッセンスブラックホールの新しい解を提示する。 この解を得るために、ホップ分岐を組み込んだジャニス・ニューマンアルゴリズムの$5D$版を用いる。 クインテッセンスパラメータ$w_q$の変化により、幾何学は宇宙論的地平線に囲まれた通常の回転宇宙から、裸の特異点、特異極限ブラックホール、または内側と外側（事象）の地平線の両方を持つ特異ブラックホールを表すことができる特異回転幾何学へと遷移する。 また、エルゴスフィアの特性も決定した。 影の研究では、人間が観測する$2D$影が$3D$影の断面に対応するという新しいアプローチを採用した。 我々は、クインテッセンスがブラックホールシャドウの大きさと形状の両方にどのように影響するかを解析し、クインテッセンスの強度が増加すると、4次元における既知の結果に反して、シャドウの半径が減少することを示した。 また、イベント・ホライズン・テレスコープ（EHT）が4次元超大質量ブラックホールM87のシャドウに関して与えた制約を考慮して、5次元シナリオにおけるシャドウの挙動を検証するための推測的方法論を提案する。 我々は、理論的な5次元結果がこれらの観測的制約と整合する可能性のあるシナリオを特定する。 また、シャドウの円形度の偏差を検証し、クインテッセンスがある場合とクインテッセンスがない場合の両方において、結果が$\Delta C \leq 0.1$という境界を満たすことを明らかにした。 最後に、この解を支持するために必要なエネルギー条件を決定する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Previous studies of linearized stability of asymptotically flat Euclidean axion wormholes found that symmetric modes suffered from divergences. We show that such divergences were an artifact of a particular way of solving the constraints, and that a full treatment leads to finite actions for such modes. The modes must thus be included in a stability analysis. However, since the action for these modes turns out to be positive, this turns out not to affect previous statements about stability of axion wormholes. We also introduce a technique that allows us to show this positivity at a pseudo-analytic level that avoids heavy numerics. Our techniques should be useful to future studies of stabilities of other wormholes as well. | 漸近平坦ユークリッド・アクシオンワームホールの線形安定性に関するこれまでの研究では、対称モードは発散することが明らかになっている。 我々は、このような発散は制約条件を解く特定の方法によるものであり、完全な処理はこのようなモードに対する有限の作用をもたらすことを示す。 したがって、これらのモードは安定性解析に含める必要がある。 しかし、これらのモードに対する作用は正であることが判明したため、これはアクシオンワームホールの安定性に関するこれまでの主張に影響を与えないことが判明した。 また、この正性を擬似解析レベルで示すことで、膨大な数値計算を回避できる手法も紹介する。 我々の手法は、他のワームホールの安定性に関する将来の研究にも有用となるはずである。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| We theoretically propose a Hall effect driven by effective gravitational fields arising from quantum geometry. We develop four mechanisms for this ''emergent-gravity Hall effect" : real-space gravity, momentum-space gravity, gravitional anomalous velocity, and gravitational Lorentz force which are described by the Christoffel symbols in real, momentum, and time spaces. We construct a unified theoretical framework to systematically investigate the effects of emergent gravity in these spaces on transport phenomena based on the semiclassical theory. We demonstrate these effects by model calculations and clarify the conditions under which a finite Hall response can arise. Our findings open a new avenue for exploring gravitational effects in quantum systems. | 我々は、量子幾何学に由来する有効重力場によって駆動されるホール効果を理論的に提案する。 この「創発重力ホール効果」について、実空間重力、運動量空間重力、重力異常速度、そして重力ローレンツ力という4つのメカニズムを開発し、これらは実空間、運動量空間、時間空間におけるクリストッフェル記号によって記述される。 我々は、これらの空間における創発重力が半古典理論に基づく輸送現象に及ぼす影響を体系的に調査するための統一的な理論的枠組みを構築する。 これらの効果をモデル計算によって実証し、有限ホール応答が生じ得る条件を明らかにする。 我々の発見は、量子系における重力効果を探求するための新たな道を開くものである。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Neutron stars emitting continuous gravitational waves may be regarded as gravitational pulsars, in the sense that it could be possible to track the evolution of their rotational period with long-baseline observations of next-generation gravitational wave interferometers. Assuming that the pulsar's electromagnetic signal is tracked and allows us to monitor the pulsar's spin evolution, we provide a physical interpretation of the possible observed correlation between this timing solution and its gravitational counterpart, if the system is also detected in gravitational waves. In particular, we show that next-generation detectors, such as the Einstein Telescope, could have the sensitivity to discern different models for the coupling between the superfluid and normal components of the neutron star and constrain the origin of timing noise (whether due to magnetospheric or internal processes). Observational confirmation of one of the proposed scenarios would therefore provide valuable information on the physics of gravitational wave emission from pulsars. | 連続的に重力波を放射する中性子星は、次世代重力波干渉計による長基線観測によってその自転周期の変化を追跡できる可能性があるという意味で、重力パルサーとみなされる可能性がある。 パルサーの電磁信号が追跡され、パルサーのスピン変化を監視できると仮定し、この系が重力波でも検出された場合、このタイミング解と重力対応物との間に観測される可能性のある相関の物理的解釈を提供する。 特に、アインシュタイン望遠鏡のような次世代検出器は、中性子星の超流動成分と通常成分間の結合に関する異なるモデルを識別し、タイミングノイズ（磁気圏によるものか内部過程によるものかを問わず）の起源を制限する感度を持つ可能性があることを示す。 したがって、提案されたシナリオの1つを観測的に確認できれば、パルサーからの重力波放射の物理学に関する貴重な情報が得られることになるだろう。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this paper, we study the dynamical connection between the surface growth scheme and the conformal field theory with $T\bar{T}$ deformation. By utilizing the extended one-shot entanglement distillation tensor network, we find that the iterative growth, i.e. radial evolution of homogenous and isotropic bulk minimal surfaces in asymptotically anti-de Sitter (AdS) spacetime can be mapped to the $T\bar{T}$ operator flow driven by the deformation parameter. Our results show that the $T\bar{T}$ deformation can provide a dynamical mechanism for the surface growth in asymptotically AdS spacetime, which may shed light on reconstructing bulk gravitational dynamics from the surface growth scheme. | 本論文では、表面成長スキームと$T\bar{T}$変形を伴う共形場理論との間の力学的関係を研究する。 拡張されたワンショットエンタングルメント蒸留テンソルネットワークを用いることで、漸近反ド・ジッター（AdS）時空における均質かつ等方的なバルク極小曲面の反復成長、すなわち動径方向発展が、変形パラメータによって駆動される$T\bar{T}$演算子フローに写像できることを見出した。 我々の結果は、$T\bar{T}$変形が漸近AdS時空における表面成長の動的メカニズムを提供できることを示し、これは表面成長スキームからバルク重力ダイナミクスを再構築する上で光明となる可能性がある。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The Cosmological Gravitational Wave Background (CGWB) anisotropies contain valuable information about the physics of the early universe. Given that General Relativity is intrinsically nonlinear, it is important to look beyond first-order contributions in cosmological perturbations. In this work, we present a non-perturbative approach for the computation of CGWB anisotropies at large scales, providing the extension of the initial conditions and the Sachs-Wolfe effect for the CGWB, which encodes the full non-linearity of the scalar metric perturbations. We also derive the non-perturbative expression for three-point correlation of the gravitational wave energy density perturbation in the case of an inflationary CGWB with a scale-invariant power spectrum and negligible primordial non-Gaussianity. We show that, under such conditions, the gravitational wave energy density perturbations are lognormally distributed, leading to an interesting effect such as intermittency. | 宇宙論的重力波背景放射（CGWB）の異方性は、初期宇宙の物理に関する貴重な情報を含んでいる。 一般相対論は本質的に非線形であることを考えると、宇宙論的摂動における一次の寄与を超えて考察することが重要である。 本研究では、大規模スケールにおけるCGWB異方性の計算のための非摂動論的アプローチを提示し、初期条件の拡張と、スカラー計量摂動の完全な非線形性を符号化するCGWBに対するサックス・ウォルフェ効果を与える。 また、スケール不変のパワースペクトルと無視できる原始的非ガウス性を持つインフレーションCGWBの場合の、重力波エネルギー密度摂動の3点相関の非摂動論的表現を導出する。 このような条件下では、重力波エネルギー密度の摂動は対数正規分布し、間欠性などの興味深い効果をもたらすことを示します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Time-Delay Interferometry (TDI) is essential for space-based gravitational wave (GW) missions, as it suppresses laser frequency noise and achieve the required sensitivity. Beyond the standard Michelson configuration, a variety of second-generation TDI schemes have been proposed, each utilizing different combinations of inter-spacecraft laser links. In this work, we conduct a comparative study of several representative TDI configurations with varying time spans and demonstrate that their (quasi-)orthogonal channels are highly correlated, indicating substantial redundancy among these schemes. In the low-frequency regime, the performance of different TDI configurations are nearly identical. Their distinctions emerge primarily at high frequencies, where the GW wavelength becomes comparable to the arm length. In this regime, shorter TDI time spans with minimal null frequencies facilitate more accurate waveform modeling and parameter recovery in frequency domain. In contrast, configurations with longer time spans and more null frequencies, such as the Michelson, are more susceptible to frequency aliasing and waveform modulation effects, which degrade inference accuracy. However, if signal modeling and analysis are performed in the time domain, all TDI configurations become effectively equivalent. Considering the usability in both frequency and time domain, the short-span PD4L scheme, which exhibits minimal nulls and superior performance in high frequencies, emerges as a promising candidate for future space-based GW mission designs. | 時間遅延干渉法（TDI）は、レーザー周波数ノイズを抑制し、必要な感度を達成するため、宇宙ベースの重力波（GW）ミッションに不可欠です。 標準的なマイケルソン構成に加えて、宇宙機間レーザーリンクの異なる組み合わせを利用する様々な第二世代TDI方式が提案されています。 本研究では、時間間隔の異なるいくつかの代表的なTDI構成の比較研究を行い、それらの（準）直交チャネルが高度に相関していること、つまりこれらの方式間にかなりの冗長性があることを実証します。 低周波領域では、異なるTDI構成の性能はほぼ同じです。 それらの違いは主に高周波領域で現れ、そこでは重力波の波長が腕の長さに匹敵します。 この領域では、ヌル周波数が最小限に抑えられた短いTDI時間間隔により、周波数領域でのより正確な波形モデリングとパラメータ回復が容易になります。 対照的に、マイケルソンのような、より長い時間スパンとより多くのヌル周波数を持つ構成は、周波数エイリアシングと波形変調効果の影響を受けやすく、推論精度が低下します。 しかし、信号のモデリングと解析を時間領域で実行すれば、すべてのTDI構成は実質的に等価になります。 周波数領域と時間領域の両方での有用性を考慮すると、ヌルが最小限で高周波で優れた性能を示す短スパンPD4L方式は、将来の宇宙ベースの重力波ミッション設計の有望な候補として浮上します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Using only the standard considerations of spacetime foam and the Euclidean Quantum Gravity techniques known long ago, we result to a model of Topological Dark Energy (TDE) that outperforms the standard $\Lambda$CDM paradigm with regard to data fitting efficiency. Specifically, it is known that at the foam level, topologically non-trivial solutions such as instantons appear. In the particular case of Einstein-Gauss-Bonnet gravity, we obtain an effective dynamical dark energy term proportional to the instanton density, and the latter can be easily calculated through standard techniques. Hence, we can immediately extract the differential equation that determines the evolution of the topologically induced effective dark energy density. Significantly, this TDE scenario allows for changing sign of dark energy during the cosmic evolution and also exhibits Dark Energy interaction with Dark Matter. We confront the TDE scenario, in both flat and non-flat cases, with Pantheon+/SH0ES Supernovae Type Ia (SNIa), Baryonic Accoustic Oscillations (BAO), and Cosmic Chronometers (CC) datasets. By applying standard model selection methods (AIC and DevIC information criteria), we find a moderate but statistically significant preference over $\Lambda$CDM scenario. Finally, we show that the TDE scenario passes constraints from Big Bang Nucleosynthesis (BBN) and thus does not spoil the thermal history of the Universe. | 時空泡の標準的な考察と古くから知られているユークリッド量子重力の手法のみを用いることで、データフィッティング効率に関して標準的な$\Lambda$CDMパラダイムを上回るトポロジカルダークエネルギー（TDE）モデルが得られる。 具体的には、泡レベルではインスタントンのような位相的に非自明な解が現れることが知られている。 アインシュタイン-ガウス-ボネ重力の特定のケースでは、インスタントン密度に比例する有効動的ダークエネルギー項が得られ、後者は標準的な手法で容易に計算できる。 したがって、位相的に誘起される有効ダークエネルギー密度の発展を決定する微分方程式を直ちに抽出することができる。 重要なことに、このTDEシナリオは、宇宙進化の過程でダークエネルギーの符号が変化することを許容し、ダークエネルギーとダークマターの相互作用も示す。 我々は、平坦な場合と平坦でない場合の両方において、TDEシナリオを、パンテオン+/SH0ES Ia型超新星（SNIa）、バリオン音響振動（BAO）、および宇宙クロノメータ（CC）データセットと比較する。 標準的なモデル選択手法（AICおよびDevIC情報量基準）を適用することにより、$\Lambda$CDMシナリオよりも中程度ではあるが統計的に有意な選好度を見出した。 最後に、TDEシナリオはビッグバン元素合成（BBN）からの制約を満たし、宇宙の熱史を損なわないことを示す。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In general relativity, the Einstein equations provide spherically symmetric static spacetimes with dynamics defined as an evolution along the radial coordinate $r$. The geometrical sector becomes a one-dimensional mechanical system, with the Misner-Sharp mass and lapse as canonically conjugate variables, and a vanishing Hamiltonian for pure gravity. Coupling classical or quantum matter fields, or introducing (quantum) corrections to general relativity, then generate a non-vanishing effective Hamiltonian, leading to non-trivial evolutions of the mass and lapse. We illustrate this mechanism through various examples of classical matter fields and identify Hamiltonians describing the effective dynamics of gravity coupled to perfect fluids with linear barotropic equation of state. Finally, we derive effective Hamiltonians that reproduce the gravitational semi-classical dynamics coupled to renormalized quantum matter fields and discuss the conditions for which the singularity at $r=0$ is resolved. In particular, we find a singularity-free black-hole-like solution, stabilized by quantum matter, smoothly transitioning from a bulk with constant negative Ricci scalar to the standard outside Schwarzschild metric. This opens new possibilities for the modeling of both semi-classical corrections and deep quantum effects on the interior structure of self-gravitating compact objects and black holes. | 一般相対論では、アインシュタイン方程式は球対称の静的時空を与え、そのダイナミクスは動径座標$r$に沿った発展として定義される。 幾何学的セクターは1次元の力学系となり、ミスナー・シャープ質量と減衰は標準共役変数として、純粋重力のハミルトニアンがゼロとなる。 古典物質場または量子物質場を結合するか、一般相対論に（量子）補正を導入すると、ゼロにならない有効ハミルトニアンが生成され、質量と減衰の非自明な発展が生じる。 我々はこのメカニズムを様々な古典物質場の例を用いて説明し、線形順圧状態方程式を持つ完全流体と結合した重力の有効ダイナミクスを記述するハミルトニアンを特定する。 最後に、繰り込まれた量子物質場と結合した重力の半古典的ダイナミクスを再現する有効ハミルトニアンを導出し、r = 0における特異点が解決される条件について議論する。 特に、量子物質によって安定化された、特異点のないブラックホールのような解が、一定の負のリッチスカラーを持つバルクから標準的なシュワルツシルト計量外部へと滑らかに遷移することを見出す。 これは、自己重力コンパクト天体およびブラックホールの内部構造に対する半古典的補正と深い量子効果の両方をモデリングする新たな可能性を開く。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this paper, we investigate the $\kappa$-deformed theory of a spin-1/2 field. We construct an action that is Poincar\'e invariant and analyze its consequences within the deformed framework. Our results confirm the findings of our recent analysis of the $\kappa$-deformed scalar field, where we established that there is no action invariant under both Poincar\'e symmetry and charge conjugation in the $\kappa$-deformed case. Furthermore, we present an explicit calculation of the Noether charges associated with Poincar\'e symmetry and show that their algebra closes, demonstrating the internal consistency of the theory. | 本論文では、スピン1/2場の$\kappa$変形理論を考察する。 ポアンカレ不変な作用を構築し、変形された枠組みの中でその帰結を解析する。 我々の結果は、$\kappa$変形スカラー場に関する最近の解析結果、すなわち$\kappa$変形の場合、ポアンカレ対称性と荷電共役の双方において作用不変量は存在しないことを示した結果を裏付けるものである。 さらに、ポアンカレ対称性に伴うノイザー荷電の明示的な計算を提示し、その代数が閉じていることを示し、理論の内部整合性を証明する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Einstein's equivalence principle suggests a deep connection between matter and spacetime, prompting the question: if matter violates parity, must gravity? This letter explores the detection of parity violation in gravity using gravitational wave (GW) memory. Gravitational parity violation could be observable through GW amplitude birefringence and large-scale structure correlations. With improved sensitivity, next-generation GW detectors offer unprecedented opportunities to probe these effects. We propose that the integrated cosmological memory (ICM) of GWs, amplified over cosmological distances, can enhance faint parity-violating signatures. Specifically, if GWs from astrophysical events have differing polarization amplitudes, as in Chern-Simons gravity, ICM significantly amplifies this disparity. ICM uniquely and independently allows us to test fundamental symmetries, constrain gravity parameters, and gain insights into the interplay of particle physics, cosmology and gravity. | アインシュタインの等価性原理は物質と時空の間に深いつながりがあることを示唆しており、次のような疑問を提起する。 物質がパリティを破るならば、重力もパリティを破るのだろうか？ 本稿では、重力波（GW）メモリを用いた重力におけるパリティ破れの検出について考察する。 重力パリティ破れは、重力波振幅複屈折と大規模構造相関を通して観測できる可能性がある。 感度が向上した次世代重力波検出器は、これらの効果を調査する前例のない機会を提供する。 我々は、宇宙論的距離にわたって増幅された重力波の統合宇宙論メモリ（ICM）が、微弱なパリティ破れの兆候を増強できると提案する。 具体的には、チャーン・サイモンズ重力のように、天体物理学的事象由来の重力波が異なる偏光振幅を持つ場合、ICMはこの差異を著しく増幅する。 ICMは、独自の方法で 基本的な対称性を検証し、重力パラメータを制限し、素粒子物理学、宇宙論、重力の相互作用についての洞察を得ることを可能にします。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We consider phenomenological models for nonsingular black hole that satisfy the limiting curvature condition (i.e., that have curvatures that are always sub-Planckian in size) while having a more general dependence on the black hole mass than the most studied examples. These models allow black holes to exist while having regulators that are larger than the horizon scale; it has been shown previously that this can lead to observable consequences in an astrophysical setting, for allowed choices for the regulator scale. Noting that substantial horizon-scale modifications of the metric will affect black hole thermodynamics and Hawking radiation, we study these metrics in the context of primordial black hole dark matter. Considering examples with de\,Sitter and Minkowski cores, respectively, we study the effect of the regulator in these metrics on the allowed black hole mass ranges (or ``bands"), the black hole temperature, specific heat and lifetime, and the bounds on the primordial black hole fraction of the total dark matter density from the observed extragalactic gamma ray background. | 我々は、極限曲率条件（すなわち、常にプランク曲線より小さい曲率を持つ）を満たす非特異ブラックホールの現象論的モデルを考察する。 このモデルは、最も研究されている例よりもブラックホール質量への依存性が一般的である。 これらのモデルは、地平線スケールよりも大きな調節因子を持つブラックホールの存在を許容する。 これは、調節因子スケールの許容される選択に対して、天体物理学的設定において観測可能な結果をもたらす可能性があることが以前に示されている。 地平線スケールでの測定基準の大幅な変更は、ブラックホールの熱力学とホーキング放射に影響を与えることに留意し、我々はこれらの測定基準を原始ブラックホール暗黒物質の文脈で研究する。 それぞれデ・シッター核とミンコフスキー核の例を考慮し、これらの計量における調節因子が、許容されるブラックホール質量範囲（または「バンド」）、ブラックホール温度、比熱、寿命、そして観測された銀河系外ガンマ線背景から得られる全暗黒物質密度における原始ブラックホールの割合の上限に及ぼす影響を研究する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We study Primordial Black Holes (PBHs) formed by the collapse of rare primordial fluctuations during an early period of Matter Domination. The collapse threshold strongly depends on the shape of the peaks, decreasing as they become flatter and hence rarer. In the extreme limit of a top-hat perturbation, Harada, Kohri, Sasaki, Terada, and Yoo have argued that the growth of velocity dispersion prevents the formation of black holes unless the initial peak is larger than $\zeta_{\rm th} \sim \zeta_{\rm rms}^{2/5}$. Including the shape distribution of the peaks, we find that for a realistic cosmic abundance of PBHs, the effective threshold is larger, $\zeta_{\rm th} \sim \zeta_{\rm rms }^{1/10}$. And this model requires $\zeta_{\rm rms}\sim 10^{-1}$, which is much larger than the observed value at the CMB scales. Hence, PBH formation during Matter Domination is barely more efficient than Radiation Domination. We estimate the dimensionless spin parameter to be $a_{\rm rms} \sim \zeta_{\rm rms}^{7/4}\ll 1$, slightly larger than PBHs formed in Radiation Domination. | 我々は、物質支配の初期段階における稀少な原始的揺らぎの崩壊によって形成される原始ブラックホール（PBH）を研究する。 崩壊閾値はピークの形状に強く依存し、ピークが平坦になり稀少になるにつれて減少する。 トップハット摂動の極限において、原田、小利、佐々木、寺田、およびYooは、初期ピークが$\zeta_{\rm th} \sim \zeta_{\rm rms}^{2/5}$より大きくない限り、速度分散の増大によってブラックホールの形成が妨げられると主張した。 ピークの形状分布を考慮すると、現実的な宇宙におけるPBHの存在量に対して、実効閾値はより大きくなり、$\zeta_{\rm th} \sim \zeta_{\rm rms }^{1/10}$となることがわかった。 このモデルでは$\zeta_{\rm rms}\sim 10^{-1}$ が必要となり、これはCMBスケールでの観測値よりもはるかに大きい。 したがって、物質支配期におけるPBH形成は、放射線支配期よりもわずかに効率的である。 無次元スピンパラメータは$a_{\rm rms} \sim \zeta_{\rm rms}^{7/4}\ll 1$ と推定され、放射線支配期に形成されるPBHよりもわずかに大きい。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The quark mixing (CKM) matrix is near-diagonal, whereas the lepton mixing (PMNS) matrix is not. We learn that both observations can generically be explained within an ultraviolet completion of the Standard Model with gravity. We find that certain relations between CKM matrix elements should hold approximately because of asymptotically safe regimes, including $|V_{ud}|^2+|V_{us}|^2 \approx 1$ and $|V_{cd}|^2+|V_{cs}|^2\approx 1$. Theoretically, the accuracies of these relations determine the length of the asymptotically safe regimes. Experimental data confirms these relations with an accuracy of $10^{-5}$ and $10^{-3}$, respectively. This difference in accuracies is also expected, because the ultraviolet completion consists in a fixed-point cascade during which one relation is established already much deeper in the ultraviolet. This results in $|V_{ub}|^2 < |V_{cb}|^2$ and translates into measurable properties of $B$-mesons. Similar results would hold for the PMNS matrix, if neutrino Yukawa couplings were large. The ultraviolet complete theory therefore must -- and in fact can -- avoid such an outcome. It contains a mechanism that dynamically limits the size of neutrino Yukawa couplings. Below an upper bound on the sum of Dirac neutrino masses, this allows the PMNS matrix to avoid a near-diagonal structure like the CKM matrix. Thus, large neutrino mixing is intimately tied to small Dirac neutrino masses, $\sum m_{\nu} \lesssim {\mathcal{O}} (1)\, \rm eV$ and a mass gap in the Standard Model fermion masses. | クォーク混合行列（CKM）は近似対角行列であるのに対し、レプトン混合行列（PMNS）はそうではありません。 どちらの観測結果も、重力を含む標準模型の紫外完備化によって一般的に説明できることが分かりました。 CKM行列要素間の特定の関係は、$|V_{ud}|^2+|V_{us}|^2 \approx 1$ および $|V_{cd}|^2+|V_{cs}|^2\approx 1$ などの漸近安全領域の存在により、近似的に成立するはずです。 理論的には、これらの関係の精度が漸近安全領域の長さを決定します。 実験データは、これらの関係をそれぞれ $10^{-5}$ および $10^{-3}$ の精度で裏付けています。 この精度の違いは、紫外完全化が固定点カスケードから成り、その間に一つの関係が紫外域のはるか深部で既に確立されているため、予想されたものである。 この結果、$|V_{ub}|^2 < |V_{cb}|^2$ となり、B中間子の測定可能な特性につながる。 ニュートリノ湯川結合が大きい場合、PMNS行列についても同様の結果が得られる。 したがって、紫外完全化理論はこのような結果を回避しなければならないし、実際に回避できる。 この理論には、ニュートリノ湯川結合の大きさを動的に制限するメカニズムが含まれている。 ディラックニュートリノ質量の和の上限以下では、このメカニズムによりPMNS行列はCKM行列のような近対角構造を回避することができる。 このように、大きなニュートリノ混合は、小さなディラックニュートリノ質量、$\sum m_{\nu} \lesssim {\mathcal{O}} (1)\, \rm eV$、および標準模型のフェルミオン質量における質量ギャップと密接に結びついています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Recent results from DESI BAO measurements, together with Planck CMB and Pantheon+ data, suggest that there may be a `phantom' phase ($w_{\rm de}<-1$) in the expansion of the Universe. This inference follows when the $w_0, w_a$ parametrization for the dark energy equation of state $w_{\rm de}$ is used to fit the data. Since phantom dark energy in general relativity is unphysical, we investigate the possibility that the phantom behaviour is not intrinsic, but effective -- due to a non-gravitational interaction between dark matter and non-phantom dark energy. To this end, we assume a physically motivated thawing quintessence-like form of the intrinsic dark energy equation of state $w_{\rm de}$. Then we use a $w_0, w_a$ model for the \emph{effective} equation of state of dark energy. We find that the data favours a phantom crossing for the effective dark energy, but only at low significance. The intrinsic equation of state of dark energy is non-phantom, without imposing any non-phantom priors. A nonzero interaction is favoured at more than $3\sigma$ at $z\sim0.3$. The energy flows from dark matter to dark energy at early times and reverses at later times. | DESI BAO測定の最近の結果は、Planck CMBおよびPantheon+データと併せて、宇宙の膨張に「ファントム」相（$w_{\rm de}-1$）が存在する可能性を示唆している。 この推論は、ダークエネルギー状態方程式$w_{\rm de}$の$w_0, w_a$パラメータ化を用いてデータをフィッティングすることで得られる。 一般相対論におけるファントムダークエネルギーは非物理的であるため、我々は、このファントム挙動が固有のものではなく、ダークマターと非ファントムダークエネルギーとの間の非重力相互作用によって生じる有効である可能性を調査する。 この目的のため、我々は物理的に動機付けられた、固有のダークエネルギー状態方程式$w_{\rm de}$の解凍クインテッセンスのような形態を仮定する。 そして、ダークエネルギーの\emph{有効}状態方程式に$w_0, w_a$モデルを用いる。 データは有効ダークエネルギーのファントム交差を支持するが、有意性は低い。 ダークエネルギーの固有状態方程式は非ファントムであり、非ファントム事前分布を課す必要はない。 $z\sim0.3$において$3\sigma$以上で非ゼロ相互作用が支持される。 エネルギーは初期にはダークマターからダークエネルギーへと流れ、後期にはその逆方向に流れる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The Tsallis-Cirto non-extensive statistics with $\delta=2$ describes the processes of splitting and merging of black holes and their thermodynamics. Here we consider a toy model, which matches this generalized statistics and extends it by providing the integer valued entropy of the black hole, $S_{\rm BH}(N)=N(N-1)/2$. In this model the black hole consists of $N$ the so-called Planckons -- objects with reduced Planck mass $m_{\rm P}=1/\sqrt{8\pi G}$ -- so that its mass is quantized, $M=Nm_{\rm P}$. The entropy of each Planckon is zero, but the entropy of black hole with $N$ Planckons is provided by the $N(N-1)/2$ degrees of freedom -- the correlations between the gravitationally attracted Planckons. This toy model can be extended to a charged Reissner-Nordstr\"om (RN) black hole, which consists of charged Planckons. Despite the charge, the statistical ensemble of Planckons remains the same, and the RN black hole with $N$ Planckons has the same entropy as the electrically neutral hole, $S_{\rm RNBH}(N)=N(N-1)/2$. This is supported by the adiabatic process of transformation from the RN to Schwarzschild black hole by varying the fine structure constant. The adiabaticity is violated in the extreme limit, when the gravitational interaction between two Planckons is compensated by the repulsion between their electric charges, and the RN black hole loses stability. The entropy of a white hole formed by the same $N$ Planckons has negative entropy, $S_{\rm WH}(N)=-N(N-1)/2$. | $\delta=2$ の Tsallis-Cirto 非示量統計は、ブラックホールの分裂・合体の過程とそれらの熱力学を記述する。 ここでは、この一般化された統計に適合し、ブラックホールの整数値エントロピー $S_{\rm BH}(N)=N(N-1)/2$ を与えることで拡張されたトイモデルを考える。 このモデルでは、ブラックホールは $N$ 個のいわゆるプランクコン（縮約プランク質量 $m_{\rm P}=1/\sqrt{8\pi G}$ を持つ天体）で構成され、その質量は量子化され、$M=Nm_{\rm P}$ となる。 各プランコンのエントロピーはゼロですが、N個のプランコンを持つブラックホールのエントロピーは、重力によって引き寄せられるプランコン間の相関関係であるN(N-1)/2の自由度によって決まります。 このトイモデルは、荷電したプランクトンからなる荷電ライスナー・ノルドストローム（RN）ブラックホールに拡張できる。 プランクトンが荷電しているにもかかわらず、プランクトン統計集団は変わらず、$N$ 個のプランクトンからなるRNブラックホールは、電気的に中性なブラックホールと同じエントロピー、$S_{\rm RNBH}(N)=N(N-1)/2$を持つ。 これは、微細構造定数を変化させることによってRNブラックホールからシュワルツシルトブラックホールへと変化する断熱過程によって裏付けられる。 この断熱性は極限で破れ、2つのプランクトン間の重力相互作用がそれらの電荷間の反発によって相殺され、RNブラックホールは安定性を失う。 同じ$N$ 個のプランクトンによって形成されるホワイトホールのエントロピーは負のエントロピー、$S_{\rm WH}(N)=-N(N-1)/2$です。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Binary pulsars offer a unique natural laboratory to test General Relativity (GR) and probe for deviations from its paradigm, as predicted by alternative theories of gravity. In this paper, we study two such possible deviations: a time variation of Newton's constant $G$ and the emission of dipolar gravitational radiation. We use updated data for some well-known pulsars, namely PSR J1738+0333, PSR J1012+5307, and PSR J1713+0747, to extract the Keplerian and post-Keplerian parameters that characterize their orbital dynamics, using recent high-precision pulsar timing data and a Bayesian parameter estimation with Markov chain Monte Carlo (MCMC) techniques. We do this via the TEMPO2 software, the MCMC4Tempo2 plugin, and a unified python pipeline to analyze the data. We then perform a combined analysis of different binary systems to constrain both the time evolution of Newton's constant and the dipolar emission parameter $\kappa_D$. For the best of our three pulsars (PSR J1713+0747), we obtain $\dot{G}/G = (0.32 \pm 0.31) \times 10^{-12}~\text{yr}^{-1}$ at 95\% confidence, along with a stringent constraint on the dipolar emission parameter, $\kappa_D = (-0.04 \pm 0.14) \times 10^{-4}$. Thanks to the recent high-precision timing data sets, we provide updated bounds on key parameters relevant to modified gravity theories, and we find that our results are consistent with GR. | 連星パルサーは、一般相対性理論（GR）を検証し、代替重力理論によって予測されるそのパラダイムからの逸脱を探るための、他に類を見ない天然の実験室を提供します。 本論文では、ニュートン定数Gの時間変化と双極重力放射の放射という、2つの可能性のある逸脱について考察します。 PSR J1738+0333、PSR J1012+5307、PSR J1713+0747といったよく知られたパルサーの最新データを用い、最新の高精度パルサータイミングデータとマルコフ連鎖モンテカルロ（MCMC）法を用いたベイズパラメータ推定を用いて、それらの軌道ダイナミクスを特徴付けるケプラーパラメータとポストケプラーパラメータを抽出します。 このデータ解析には、TEMPO2ソフトウェア、MCMC4Tempo2プラグイン、そして統合Pythonパイプラインを用いました。 次に、ニュートン定数と双極子放射パラメータ$\kappa_D$の時間発展の両方を制限するために、異なる連星系を組み合わせた解析を行った。 3つのパルサーのうち最も優れたもの（PSR J1713+0747）については、95%の信頼度で$\dot{G}/G = (0.32 \pm 0.31) \times 10^{-12}~\text{yr}^{-1}$を得た。 また、双極子放射パラメータに対する厳しい制限として、$\kappa_D = (-0.04 \pm 0.14) \times 10^{-4}$も得た。 最近の高精度タイミングデータセットのおかげで、修正重力理論に関連する主要なパラメータの最新の境界値が得られ、その結果が一般相対性理論と整合していることがわかった。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The identification of physical subsystems in quantum mechanics as compared to classical mechanics poses significant conceptual challenges, especially in the context of quantum gravity. Traditional approaches associate quantum systems with classical ones localized in spacetime, using either Hilbert space factors for finite-dimensional systems or local operator algebras in algebraic quantum field theory. These methods ensure statistical independence for state preparations and measurements. However, covariant linearized quantum gravity disrupts this framework by preventing the formation of gauge-invariant local algebras, thereby undermining statistical independence. This presents a major obstacle for modeling early universe cosmology and gravity-induced entanglement experiments, and poses a significant roadblock toward a comprehensive theory of quantum gravity. A pivotal shift is proposed: the identification between classical and quantum systems should be dynamically evolving rather than fixed, opening the possibility of a single-world unitary quantum mechanics. This perspective aligns with the broader aim of understanding how classical spatiotemporal existence emerges from quantum mechanics and connects the measurement problem with quantum gravity. | 量子力学における物理サブシステムの識別は、古典力学と比較して、特に量子重力の文脈において、重要な概念的課題を提起する。 従来のアプローチでは、有限次元系に対するヒルベルト空間因子、あるいは代数的量子場の理論における局所作用素代数を用いて、量子系を時空に局在する古典系と関連付ける。 これらの手法は、状態の準備と測定における統計的独立性を保証する。 しかし、共変線形化量子重力は、ゲージ不変な局所代数の形成を妨げることでこの枠組みを崩壊させ、統計的独立性を損なう。 これは、初期宇宙の宇宙論や重力誘起エンタングルメント実験のモデル化にとって大きな障害となり、量子重力の包括的理論への大きな障害となる。 そこで、重要な転換が提案される。 古典系と量子系の識別は固定的ではなく動的に進化するべきであり、単一世界ユニタリー量子力学の可能性を開く。 この視点は、古典的な時空間的存在が量子力学からどのように出現し、測定問題と量子重力を結びつけるかを理解するという、より広範な目的と一致しています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| I found an extended duality (triality) between Dirac fermions in periodic spacetime metrics, nonrelativistic fermions in gauge fields (e.g., Harper-Hofstadter model), and in periodic scalar fields on a lattice (e.g., Aubry-Andr\'e model). This indicates an unexpected equivalence between spacetime metrics, gauge fields, and scalar fields on the lattice, which is understood as different physical representations of the same mathematical object, the quantum group $\mathcal{U}_q(\mathfrak{sl}_2)$. This quantum group is generated by the exponentiation of two canonical conjugate operators, namely a linear combination of position and momentum (periodic spacetime metrics), the two components of the gauge invariant momentum (gauge fields), position and momentum (periodic scalar fields). Hence, on a lattice, Dirac fermions in a periodic spacetime metric are equivalent to nonrelativistic fermions in a periodic scalar field after a proper canonical transformation. The three lattice Hamiltonians (periodic spacetime metric, Harper-Hofstadter, and Aubry-Andr\'e) share the same properties, namely fractal phase diagrams, self-similarity, $S$-duality, topological invariants, flat bands, and topologically quantized current in the incommensurate regimes. In essence, this work unveils an unexpected link between gravity and gauge fields, opens new avenues for studying analog gravity, e.g., the Unruh effect and universe expansions/contractions, suggests the existence of an $S$-duality of spacetime curvatures, and hints at novel pathways to quantized gravity theories. | 私は、周期的時空計量におけるディラックフェルミオン、ゲージ場（例えばハーパー・ホフスタッター模型）における非相対論的フェルミオン、そして格子上の周期的スカラー場（例えばオーブリー・アンドレ模型）における非相対論的フェルミオンの間に、拡張された双対性（三元性）を発見した。 これは、時空計量、ゲージ場、そして格子上のスカラー場の間に予期せぬ同値性があることを示している。 これは、量子群$\mathcal{U}_q(\mathfrak{sl}_2)$という同じ数学的対象に対する異なる物理的表現として理解される。 この量子群は、2つの標準的な共役演算子、すなわち、位置と運動量（周期的時空計量）、ゲージ不変運動量の2つの成分（ゲージ場）、位置と運動量（周期的スカラー場）の線形結合によって生成される。 したがって、格子上では、周期時空計量におけるディラックフェルミオンは、適切な正準変換を行った後の周期スカラー場における非相対論的フェルミオンと等価である。 3つの格子ハミルトニアン（周期時空計量、ハーパー・ホフスタッター、オーブリー・アンドレ）は、フラクタル相図、自己相似性、$S$双対性、位相不変量、フラットバンド、および不整合領域における位相的に量子化されたカレントという同じ性質を共有する。 本質的に、本研究は重力とゲージ場の間に予期せぬ関連性を明らかにし、ウンルー効果や宇宙の膨張／収縮といったアナログ重力の研究に新たな道を開き、時空曲率の$S$双対性の存在を示唆し、量子化重力理論への新たな道を示唆するものである。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The $\mu$Hz gravitational wave band holds crucial insights into coalescing supermassive black hole binaries and stochastic backgrounds but remains inaccessible due to technical challenges. We demonstrate that geocentric space-based GW detectors (e.g., TianQin, gLISA, GADFLI) can bridge this gap by considering orbital resonance effects, circumventing the need for prohibitively long baselines. When GW frequencies match with integer multiples of a satellite's orbital frequency, sustained tidal forces induce cumulative orbital deviations through resonant effects, which, combined with orbital modulation, improve detector sensitivity by 1-2 orders of magnitude in the $\mu$Hz band. Consequently, geocentric missions can detect SMBHBs across significantly expanded mass-redshift parameter space and track their inspiral-merger-ringdown evolution. Crucially, such observations could synergize with pulsar timing array data of the same binaries at earlier inspiral stages, enabling unprecedented joint tests of strong-field gravity and binary evolution. Our findings establish geocentric antennas as a cost-effective, near-term precursor for unlocking the $\mu$Hz GW astronomy. | $\mu$Hz 重力波帯は、合体する超大質量ブラックホール連星や確率的背景に関する重要な知見を秘めていますが、技術的な課題のために依然としてアクセスが困難です。 我々は、地球中心の宇宙ベースの重力波検出器（例：TianQin、gLISA、GADFLI）が軌道共鳴効果を考慮することでこのギャップを埋め、法外に長い基線を必要としないことを示します。 重力波周波数が衛星の軌道周波数の整数倍と一致すると、持続的な潮汐力が共鳴効果を通じて累積的な軌道偏差を引き起こし、これが軌道変調と相まって、$\mu$Hz 帯における検出器感度を 1～2 桁向上させます。 その結果、地球中心ミッションは、大幅に拡張された質量-赤方偏移パラメータ空間にわたって超大質量ブラックホール連星を検出し、それらのスパイラル合体リングダウンの進化を追跡することができます。 重要なのは、このような観測が、同じ連星の初期のインスパイラル段階におけるパルサータイミングアレイデータと相乗効果を発揮し、強磁場重力と連星進化に関する前例のない共同検証を可能にする可能性があることです。 私たちの研究結果は、地心アンテナが、$\mu$Hz重力波天文学の解明に向けた、費用対効果の高い短期的な前兆となることを確立しました。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The formation channels of the gravitational-wave (GW) sources detected by LIGO/Virgo/KAGRA (LVK) remain poorly constrained. Active galactic nucleus (AGN) has been proposed as one of the potential hosts, but the fraction of GW events originating from AGNs has not been quantified. Here, we constrain the AGN-origin fraction $f_{\rm agn}$ by analyzing the spatial correlation between GW source localizations ($O1\!-\!O4$a) and AGNs (SDSS DR16). We report preliminary evidence of an excess of lower-luminosity ($10^{44.5} \lesssim L_{\rm bol} \le 10^{45}~\!\mathrm{erg~s}^{-1}$) as well as lower-Eddington ratio ($0.01 \lesssim \lambda_{\rm Edd} \le 0.05$) AGNs around the LVK events, the explanation of which requires $f_{\rm agn} = 0.39^{+0.41}_{-0.32}$ and $0.29^{+0.40}_{-0.25}$ (90\% confidence level) of the LVK events originating from these respective AGN populations. Monte Carlo simulations confirm that this correlation is unlikely to arise from random coincidence, further supported by anomalous variation of the error of $f_{\rm agn}$ with GW event counts. These results support the theoretical speculation that some LVK events come from lower-luminosity or lower-accretion-rate AGNs, offering critical insights into the environmental dependencies of the formation of GW sources. | LIGO/Virgo/KAGRA (LVK) によって検出された重力波（GW）源の形成経路は、未だ十分に制約されていない。 活動銀河核（AGN）は潜在的なホストの一つとして提案されているが、AGN起源の重力波事象の割合は定量化されていない。 本研究では、重力波源の位置（$O1\!-\!O4$a）とAGN（SDSS DR16）間の空間相関を解析することにより、AGN起源の割合$f_{\rm agn}$を制約する。 我々は、LVKイベントの周囲に、低光度（$10^{44.5} \lesssim L_{\rm bol} \le 10^{45}~\!\mathrm{erg~s}^{-1}$）および低エディントン比（$0.01 \lesssim \lambda_{\rm Edd} \le 0.05$）のAGNが過剰に存在するという予備的な証拠を報告する。 これを説明するには、これらのAGN種族に由来するLVKイベントの$f_{\rm agn} = 0.39^{+0.41}_{-0.32}$および$0.29^{+0.40}_{-0.25}$（90%信頼水準）が必要である。 モンテカルロシミュレーションは、この相関が偶然の一致から生じる可能性は低いことを確認しており、さらに重力波イベント数に対する$f_{\rm agn}$の誤差の異常な変動によって裏付けられています。 これらの結果は、一部のLVKイベントが低光度または低降着率のAGNに由来するという理論的推測を支持し、重力波源の形成における環境依存性に関する重要な知見を提供します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| For gravitationally lensed type II signals, the phase of the dominant (2, 2) mode and the higher order (3, 3) mode is offset by $-\pi/12$, or roughly -0.26 radians. Using this, we develop a test for type II imagery by allowing the phases of the (2,2) and (3,3) modes to vary separately and introducing a new waveform parameter to represent the phase offset between the two. We use simulated, asymmetric mass ratio, precessing signals to show that the test can reproduce the $-\pi/12$ phase offset when detected by three detectors for H-L optimal SNR $\gtrsim$ 40 and $\mathcal{M} \leq 30$. We analyze GW190412 and GW190814 using this parameterization, measuring the offset to be $0.13^{+0.22}_{-0.17}$ for GW190412 and $-0.05^{+0.20}_{-0.22}$ for GW190814. We also measure the Bayes factor in support of zero phase offset, $\log_{10} \mathcal{B}_{\Delta \varphi = 0}$, to be $-0.14$ for GW190412 and $0.21$ for GW190814. This implies our results are not strong enough to confidently argue if either event is a type II image, and is consistent with our statistical analysis. | 重力レンズ効果を受けたタイプII信号の場合、支配的な(2, 2)モードと高次(3, 3)モードの位相は$-\pi/12$、つまり約-0.26ラジアンオフセットされます。 これを利用し、(2, 2)モードと(3, 3)モードの位相が個別に変化することを許容し、2つのモード間の位相オフセットを表す新しい波形パラメータを導入することで、タイプII画像の検定を開発しました。 シミュレートされた非対称質量比の歳差運動信号を用いて、H-L最適SNR $\gtrsim$ 40および$\mathcal{M} \leq 30$の条件で、3つの検出器で検出された場合に、この検定によって$-\pi/12$位相オフセットを再現できることを示します。 このパラメータ化を用いてGW190412とGW190814を解析したところ、オフセットはGW190412で$0.13^{+0.22}_{-0.17}$、GW190814で$-0.05^{+0.20}_{-0.22}$と測定されました。 また、ゼロ位相オフセットを支持するベイズ係数$\log_{10} \mathcal{B}_{\Delta \varphi = 0}$は、GW190412で$-0.14$、GW190814で$0.21$と測定されました。 これは、どちらのイベントもタイプII画像であると自信を持って主張するには、私たちの結果が十分ではないことを意味し、私たちの統計解析と一致しています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| This paper discusses how particle production from the vacuum can be explained by local analysis when the field theory is defined by differential geometry on curved manifolds. We have performed the local analysis in a mathematically rigorous way, respecting the Markov property. The exact WKB is used as a tool for extracting non-perturbative effect from the local system. After a serious application of the differential geometry and the exact WKB to particle production, we show that entanglement does not appear in the Unruh effect as far as the standard formulation by the differential geometry is valid. This result should not be attributed to a consistency problem between the ``entanglement state'' and the ``standard field theory by differential geometry'', but to the fact that the conventional calculation of the Unruh effect is done by extrapolation which is not consistent with the differential geometry. The situation is similar to that of the Dirac monopole, but topology is not relevant and the basis for building field theories in differential geometry is strongly involved. | 本論文では、曲面多様体上の微分幾何学によって場の理論が定義されている場合、真空からの粒子生成が局所解析によってどのように説明できるかを議論する。 我々はマルコフ性を尊重しつつ、数学的に厳密な方法で局所解析を行った。 厳密なWKBは、局所系から非摂動効果を抽出するためのツールとして用いられる。 微分幾何学と厳密なWKBを粒子生成に厳密に適用した結果、微分幾何学による標準的な定式化が妥当である限り、ウンルー効果にはエンタングルメントが現れないことを示す。 この結果は、「エンタングルメント状態」と「微分幾何学による標準的な場の理論」との間の整合性の問題に起因するものではなく、ウンルー効果の従来の計算が微分幾何学と整合しない外挿によって行われているという事実に起因するものである。 状況はディラック単極子の場合と似ているが、位相は関係なく、微分幾何学における場の理論構築の基礎が強く関わってくる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We study the thermodynamic properties of black holes, taking into account the non-extensive character of their entropy at the thermodynamic and statistical level. To this end, we assume that the R\'enyi entropy determines the fundamental thermodynamic equation of black holes and is represented by a quasi-homogeneous function. As a consequence, the R\'enyi parameter turns out to be an independent thermodynamic variable, which must be treated in the framework of extended thermodynamics. As a particular example, we use the formalism of geometrothermodynamics to show that the Schwarzschild black hole can become stable for certain values of the R\'enyi parameter. | 我々は、ブラックホールのエントロピーの非示量的性質を熱力学的および統計的レベルで考慮しつつ、ブラックホールの熱力学的特性を研究する。 この目的のため、R\'enyiエントロピーがブラックホールの基本熱力学方程式を決定し、準同次関数で表されると仮定する。 結果として、R\'enyiパラメータは独立した熱力学変数となり、拡張熱力学の枠組みで扱う必要がある。 具体的な例として、我々は幾何学熱力学の形式論を用いて、シュワルツシルトブラックホールがR\'enyiパラメータの特定の値において安定となることを示す。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We introduce a covariant canonical quantization for a particle in curved spacetime that tracks operator-ordering ambiguities. Parameterizing spatial and temporal ordering, we derive a Hermitian Hamiltonian with leading quantum-relativistic corrections. In a uniformly accelerated frame, we show the semiclassical heat-capacity approximation misses these effects and then develop a perturbative quantum treatment using Airy-function modes to obtain analytical first- and second-order energy shifts. Including these shifts in the partition function yields nontrivial, ordering-dependent specific-heat corrections. Numerical studies for electrons in extreme electric fields and ultra-light particles in strong gravitational fields demonstrate that these corrections become significant at intermediate temperatures. Enforcing the Tolman-Ehrenfest relation for spatial temperature variation further modulates the heat-capacity profile. Our results suggest that precision calorimetry in laser-acceleration or analogue gravity setups could probe quantum-ordering effects in relativistic regimes. | 我々は、曲がった時空における粒子に対して、演算子順序付けの曖昧さを追跡する共変正準量子化を導入する。 空間的および時間的順序付けをパラメータ化し、主要な量子相対論的補正を伴うエルミートハミルトニアンを導く。 一様加速系において、半古典的熱容量近似ではこれらの効果が無視されることを示し、次にエアリー関数モードを用いた摂動的な量子的扱いを展開して、解析的な一次および二次のエネルギーシフトを得る。 これらのシフトを分配関数に含めることで、非自明で順序付けに依存する比熱補正が得られる。 極限電場中の電子と強い重力場中の超軽量粒子に関する数値的研究は、これらの補正が中間温度で顕著になることを示している。 空間温度変化に対してトールマン-エーレンフェスト関係を強制すると、熱容量プロファイルがさらに変調される。 我々の研究結果は、レーザー加速装置やアナログ重力装置を用いた精密熱量測定によって、相対論的領域における量子秩序効果を調べることができることを示唆している。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We derive formulae that resum, at a given order in the soft limit, the infinite series of Post-Minkowskian (small gravitational coupling) or Post-Newtonian (small velocities) corrections to the gravitational waveform produced by particles moving along a general (open or closed) trajectory in the Schwarzschild geometry in the probe limit. Specifying to the case of circular orbits, we compute the waveform and the energy flux to order 30PN, and compare it against the available results in the literature. Our results are based on a novel hypergeometric representation of the solutions of the Heun equation (and its confluence), that leads to a simple mathematical proof of the Heun connection formula. | 我々は、プローブ極限においてシュワルツシルト幾何学における一般的な（開いたまたは閉じた）軌道に沿って運動する粒子によって生成される重力波形に対する、ポストミンコフスキー（小さな重力結合）またはポストニュートン（小さな速度）補正の無限級数を、ソフト極限における所定の位数でまとめる公式を導出する。 円軌道の場合を特に考慮し、30PN位までの波形とエネルギー流束を計算し、文献で入手可能な結果と比較する。 我々の結果は、ホイン方程式（およびその合流点）の解の新しい超幾何的表現に基づいており、ホイン接続公式の簡単な数学的証明につながる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We present a systematic study of exact solutions for traversable wormhole geometries in a static and hyperbolic symmetric spacetime. In the conventional form of studying wormhole geometry, traversability requires the presence of exotic matter, which also provides negative gravity effects to keep the wormhole throat open. Using hyperbolic symmetry we obtain a solution already provided with negative energy density that replaces this effect and allows us to derive wormhole geometries that effectively violate the null energy condition. To achieve this goal, we use a generalized complexity factor for hyperbolic symmetry adapted to study wormhole geometries and with a suitable redshift function in order to construct a Casimir-like traversable hyperbolic wormhole. A detailed study has been conducted on the behavior of the matter sector, the energy conditions, and the traversability conditions. | 静的かつ双曲対称な時空における通過可能なワームホール形状の厳密解の系統的研究を提示する。 ワームホール形状を研究する従来の方法では、通過可能性にはエキゾチック物質の存在が必要であり、これはワームホールの喉部を開いたままにする負の重力効果も提供する。 双曲対称性を用いることで、この効果を置き換え、ヌルエネルギー条件を効果的に破るワームホール形状を導くことを可能にする、負のエネルギー密度が既に備わった解を得る。 この目的を達成するために、ワームホール形状の研究に適合した双曲対称性の一般化複雑性係数と適切な赤方偏移関数を用いて、カシミール型通過可能な双曲型ワームホールを構築する。 物質セクターの挙動、エネルギー条件、および通過可能性条件について詳細な研究が行われた。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| OGRePy is a modern, open-source Python package designed to perform symbolic tensor calculations, with a particular focus on applications in general relativity. Built on an object-oriented architecture, OGRePy encapsulates tensors, metrics, and coordinate systems as self-contained objects, automatically handling raising and lowering of indices, coordinate transformations, contractions, partial or covariant derivatives, and all tensor operations. By leveraging the capabilities of SymPy and Jupyter Notebook, OGRePy provides a robust, user-friendly environment that facilitates both research and teaching in general relativity and differential geometry. This Python package reproduces the functionality of the popular Mathematica package OGRe, while greatly improving upon it by making use of Python's native object-oriented syntax. In this paper, we describe OGRePy's design and implementation, and discuss its potential for reuse across research and education in mathematics and physics. | OGRePyは、一般相対論への応用に特に重点を置いて、記号テンソル計算を実行するために設計された、最新のオープンソースPythonパッケージです。 オブジェクト指向アーキテクチャ上に構築されたOGRePyは、テンソル、メトリクス、座標系を自己完結型オブジェクトとしてカプセル化し、インデックスの増減、座標変換、縮約、偏微分または共変微分、およびすべてのテンソル演算を自動的に処理します。 SymPyとJupyter Notebookの機能を活用することで、OGRePyは一般相対論と微分幾何学の研究と教育の両方を促進する、堅牢でユーザーフレンドリーな環境を提供します。 このPythonパッケージは、人気のMathematicaパッケージOGReの機能を再現し、Pythonネイティブのオブジェクト指向構文を活用することで大幅に改善されています。 本稿では、OGRePyの設計と実装について説明し、数学と物理学の研究と教育における再利用の可能性について議論します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Whether the current observational data indicate any evidence of interaction between the dark sector is a matter of supreme interest at the present moment. This article searched for an interaction in the dark sector between a pressure-less dark matter and a dark energy fluid with constant equation of state, $w_{\rm DE}$. For this purpose, two non-parametric approaches, namely, the Gaussian Process (GP) and the Artificial Neural Networks (ANN) have been employed and using the Hubble data from Cosmic Chronometers (CC), Pantheon+ from Supernovae Type Ia and their combination we have reconstructed the interaction function. We find that for $w_{\rm DE} =-1$, the interaction in the dark sector is not prominent while for $w_{\rm DE} \neq -1$, evidence of interaction is found depending on the value of $w_{\rm DE}$. In particularly, we find that if we start deviating from $w_{\rm DE} = -1$ either in the quintessence ($w_{\rm DE} > -1$) or phantom ($w_{\rm DE} < -1$) direction, an emergence of dark interaction is observed from both GP and ANN reconstructions. We further note that ANN which is applied for the first time in this context seems to play a very efficient role compared to GP. | 現在の観測データがダークセクター間の相互作用の証拠を示しているかどうかは、現時点で極めて重要な問題である。 本稿では、圧力のないダークマターと、一定の状態方程式$w_{\rm DE}$を持つダークエネルギー流体との間のダークセクターにおける相互作用を探索した。 この目的のために、ガウス過程（GP）と人工ニューラルネットワーク（ANN）という2つのノンパラメトリック手法を採用し、宇宙クロノメーター（CC）のハッブル宇宙望遠鏡データ、Ia型超新星のパンテオン+データ、およびそれらの組み合わせを用いて相互作用関数を再構築した。 $w_{\rm DE} =-1$の場合、ダークセクターにおける相互作用は顕著ではないが、$w_{\rm DE} \neq -1$の場合、$w_{\rm DE}$の値に応じて相互作用の証拠が見られることがわかった。 特に、$w_{\rm DE} = -1$からクインテッセンス方向（$w_{\rm DE} > -1$）またはファントム方向（$w_{\rm DE} < -1$）のいずれかに逸脱し始めると、GPとANNの両方の再構成からダーク相互作用の出現が観測されることがわかりました。 さらに、この文脈で初めて適用されたANNは、GPと比較して非常に効率的な役割を果たしているように見えることにも注目します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate Lorentzian quantum gravity coupled to a template matter sector with gauge fields, scalars and fermions. In the absence of quantised gravity, the matter sector by itself is renormalisable, but UV-incomplete. Provided quantum gravity offers an asymptotically safe UV-completion, we determine the photon and scalar two-point functions in the presence of gravitational fluctuations, and show that both possess a K\"all\'en-Lehmann spectral representation. Our results are achieved using functional renormalisation adapted for theories in Lorentzian signature. We explain why and how interactions with gravity modify both the infrared as well as the ultraviolet behaviour of matter spectral functions. We further determine the corresponding form factors on the level of the quantum effective action. Limitations and extensions of our study are discussed alongside implications for particle physics and unitarity of quantum gravity with matter. | 我々は、ゲージ場、スカラー、フェルミオンを含むテンプレート物質セクターに結合したローレンツ量子重力を解析する。 量子化重力が存在しない場合、物質セクター自体は繰り込み可能であるが、紫外不完全である。 量子重力が漸近的に安全な紫外完全化を提供すると仮定し、重力揺らぎの存在下での光子およびスカラー2点関数を決定し、どちらもK\"all\'en-Lehmannスペクトル表現を持つことを示す。 我々の結果は、ローレンツシグネチャの理論に適合した関数繰り込みを用いて達成された。 重力との相互作用が物質スペクトル関数の赤外および紫外挙動をなぜ、どのように変化させるかを説明する。 さらに、量子有効作用のレベルで対応する形状因子を決定する。 本研究の限界と拡張について、素粒子物理学および量子重力と物質のユニタリー性への示唆と併せて議論する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We extend the $\kappa$-symmetry analysis of supersymmetric D-brane probes in the $\mathrm{AdS}_2 \times \mathbf{S}^2$ attractor geometry, originally performed by Simons, Strominger, Thompson, and Yin, to also include stationary -- but non-static -- worldlines carrying angular momentum along the 2-sphere. We demonstrate that certain special trajectories, with fixed radius and orbital velocity, solve the equations of motion and moreover satisfy a supersymmetry preserving condition, thus defining new $\frac12$-BPS configurations. Furthermore, these classical paths are shown to saturate a lower bound for the Hamiltonian generating global time translations, with the corresponding minimal energy depending on a generalized angular momentum vector $\boldsymbol{J}$. The direction of the latter, in turn, determines exactly which supercharges remain unbroken. Our results reveal a richer spectrum of (multi-particle) supersymmetric states in $\mathrm{AdS}_2 \times \mathbf{S}^2$, which can be organized into distinct selection sectors labeled by the conserved $SU(2)$ charges. This construction has direct applications in black hole microstate counting, the analysis of probe dynamics and $\text{AdS}_2/\text{CFT}_1$ holography. | 我々は、Simons、Strominger、Thompson、およびYinによって最初に行われた、$\mathrm{AdS}_2 \times \mathbf{S}^2$アトラクター幾何学における超対称Dブレーンプローブの$\kappa$対称性解析を拡張し、2次元球面に沿って角運動量を運ぶ定常（ただし非静的）な世界線も含める。 我々は、固定半径と軌道速度を持つ特定の特別な軌道が運動方程式を解き、さらに超対称性保存条件を満たすことを示す。 これにより、新しい$\frac12$-BPS構成が定義される。 さらに、これらの古典的経路は、グローバル時間並進運動を生成するハミルトニアンの下限を飽和し、対応する最小エネルギーは一般化角運動量ベクトル$\boldsymbol{J}$に依存することが示される。 後者の方向は、どの超電荷が破壊されないかを正確に決定します。 我々の結果は、$\mathrm{AdS}_2 \times \mathbf{S}^2$ における（多粒子）超対称状態のより豊富なスペクトルを明らかにし、それらは保存された $SU(2)$ 電荷でラベル付けされた明確な選択セクターに組織化できます。 この構成は、ブラックホールのミクロ状態の計数、プローブダイナミクスの解析、および $\text{AdS}_2/\text{CFT}_1$ ホログラフィーに直接応用できます。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We study entanglement entropy of quantum fields in a (1+1)-dimensional model of dilaton gravity derived from the four-dimensional Einstein-Hilbert action by dimensional reduction. Scalar matter is coupled to gravity, while the back-reaction is included via the Polyakov-Liouville action. This theory exhibits both eternal and evaporating Schwarzschild black hole solutions. The fine-grained entropy in a collapse scenario is investigated by applying the "island rule" via the quantum extremal surface approach. We demonstrate that the fine-grained entropy of the Hawking radiation follows the Page curve, and therefore the evolution of the Hawking radiation is unitary. | 我々は、4次元アインシュタイン-ヒルベルト作用から次元縮減によって導かれる(1+1)次元ディラトン重力モデルにおける量子場のエンタングルメントエントロピーを研究する。 スカラー物質は重力と結合し、反作用はポリアコフ-リウヴィル作用によって考慮される。 この理論は、永遠シュワルツシルトブラックホール解と蒸発シュワルツシルトブラックホール解の両方を示す。 崩壊シナリオにおける細粒化エントロピーは、量子極値面アプローチによる「島則」を適用することにより研究される。 ホーキング放射の細粒化エントロピーはページ曲線に従い、したがってホーキング放射の発展はユニタリーであることを示す。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate the neutrino and gravitational wave (GW) signals from accretion disks formed during the failed collapse of a rotating massive star (a collapsar). Following black hole formation, a neutrino-cooled, shocked accretion disk forms, which displays non-spherical oscillations for a period of seconds before becoming advective and exploding the star. We compute the neutrino and GW signals (matter quadrupole) from collapsar disks using global axisymmetric, viscous hydrodynamic simulations. The neutrino signal with typical energies of O$(10)$ MeV is maximal during the neutrino-cooled (NDAF) phase that follows shock formation. This phase lasts for a few seconds and is easily detectable within O$(10-100)$ kpc by the IceCube Neutrino Telescope. Additional neutrino signatures from a precursor equatorial shock and by stochastic accretion plumes during the advective phase are detectable within the galaxy. The GW signal during the NDAF phase is detectable in the galaxy by current and next-generation ground-based observatories. The explosion (memory) GW signal is similar to that of standard core-collapse supernovae and can be probed with a deci-Hertz space-based detector. Shock oscillations during the NDAF phase impart time variations with frequency O$(10-100)$ Hz to the neutrino and GW signals, encoding information about the shock dynamics and inner disk. These time variations can be detectable in neutrinos by IceCube within O$(1-10)$ kpc depending on progenitor model, flavor transformation scenario, and detailed properties of the angular momentum transport mechanism. | 回転する大質量星（コラプサー）の崩壊失敗時に形成された降着円盤からのニュートリノおよび重力波（GW）信号を調べる。 ブラックホール形成に続いて、ニュートリノ冷却され衝撃波を受けた降着円盤が形成される。 この降着円盤は数秒間非球面状の振動を示し、その後移流して星を爆発させる。 我々は、軸対称粘性流体シミュレーションを用いて、コラプサー円盤からのニュートリノおよび重力波（物質四重極）信号を計算する。 典型的には0$(10)$ MeVのエネルギーを持つニュートリノ信号は、衝撃波形成後のニュートリノ冷却（NDAF）フェーズで最大となる。 このフェーズは数秒間続き、IceCubeニュートリノ望遠鏡によって0$(10-100)$ kpcの範囲内で容易に検出できる。 銀河系内では、前駆赤道衝撃波や移流期の確率的降着プルームによるニュートリノの付加的な特徴も検出可能である。 NDAF期の重力波信号は、現在および次世代の地上観測所によって銀河系内で検出可能である。 爆発（記憶）重力波信号は、標準的なコア崩壊型超新星のものと類似しており、デシヘルツ宇宙検出器で探査することができる。 NDAF期の衝撃波振動は、ニュートリノ信号と重力波信号に0$(10-100)$ Hzの周波数の時間変化を与え、衝撃波のダイナミクスと内部ディスクに関する情報をエンコードする。 これらの時間変化は、前駆体モデル、フレーバー変換シナリオ、および角運動量輸送機構の詳細な特性に依存し、IceCubeによって0$(1-10)$ kpc以内のニュートリノで検出可能である。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate the stochastic gravitational wave background (SGWB) generated by the ringdown phase of primordial black holes (PBHs) formed in the early universe. As the ringdown signal is independent of the PBH formation mechanism, the resulting SGWB offers a model-independent probe of PBHs. We numerically compute the ringdown waveform and derive the corresponding SGWB. We show that such a signal could be detected by future pulsar timing arrays (PTAs) for PBHs heavier than the solar mass. Additionally, we evaluate the SGWB from binary PBH mergers and demonstrate that it lies within the sensitivity bands of next-generation ground-based interferometers such as Cosmic Explorer and Einstein Telescope, suggesting a multi-band observational strategy for probing the PBH dark matter scenario. | 初期宇宙で形成された原始ブラックホール（PBH）のリングダウン期に生成される確率的重力波背景放射（SGWB）を調査する。 リングダウン信号はPBH形成メカニズムに依存しないため、結果として生じるSGWBはモデルに依存しないPBHの探査手段となる。 我々はリングダウン波形を数値計算し、対応するSGWBを導出した。 そして、このような信号が、太陽質量よりも重いPBHに対して、将来のパルサータイミングアレイ（PTA）によって検出される可能性があることを示した。 さらに、連星PBH合体からのSGWBを評価し、それがコズミック・エクスプローラーやアインシュタイン望遠鏡といった次世代地上型干渉計の感度帯域内にあることを実証し、PBH暗黒物質シナリオを探査するための多波長観測戦略を示唆する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Cosmic strings appear in many well-motivated extensions to the standard model of particle physics. If they exist, an abundant population of compact objects known as cosmic string loops permeate the Universe at all times, providing a secondary source of density perturbations that are large amplitude and non-gaussian in nature. In general, these loops are not stationary in the rest frame of the dark matter, thus their relative velocities will typically seed both spherical and filamentary overdensities in the matter era. Building upon previous work, we provide an improved framework to compute the complete halo mass function for these string seeded overdensities, valid for any loop velocity distribution. Using this mass function, we also compute the subset of halos capable of undergoing a direct collapse, forming a population of black holes with initial mass $10^{4-5} \, M_{\odot}$ at high redshifts. Interestingly, for reasonable values of the string parameters, one can reproduce the abundance of ``Little Red Dots" as inferred by JWST. | 宇宙ひもは、素粒子物理学の標準モデルに対する多くの根拠のある拡張に現れる。 もし宇宙ひもが存在するならば、宇宙ひもループとして知られる高密度天体の豊富な集団が常に宇宙に浸透し、振幅が大きく非ガウス分布的な密度擾乱の二次的な発生源となる。 一般に、これらのループは暗黒物質の静止系では静止していないため、それらの相対速度は、物質時代に球状およびフィラメント状の過密度の種となるのが典型的である。 これまでの研究に基づき、我々はこれらのひもによって種が付けられた過密度の完全なハロー質量関数を計算するための改良された枠組みを提供する。 この関数は、任意のループ速度分布に対して有効である。 この質量関数を用いて、直接崩壊を起こし、高赤方偏移で初期質量$10^{4-5} \, M_{\odot}$を持つブラックホール集団を形成する可能性のあるハローのサブセットも計算する。 興味深いことに、弦パラメータの適切な値であれば、JWSTによって推定された「小さな赤い点」の豊富さを再現することができます。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We propose new bounds on black hole entropy in terms of the specific heat at fixed charges. For special spherically-symmetric and static black holes ($g_{tt} g_{rr}=-1$), we prove the bounds with suitable sufficient energy conditions. For more general static and rotating black holes, we test the bounds with a variety of examples. This work extends the previously-known algebraic inequalities of the black hole thermodynamic variables such as the Penrose inequality, to include their derivatives. | 我々は、固定電荷における比熱を用いて、ブラックホールエントロピーの新たな上界を提案する。 特殊な球対称かつ静的なブラックホール（$g_{tt} g_{rr}=-1$）に対して、適切な十分エネルギー条件を用いて上界を証明する。 より一般的な静的ブラックホールおよび回転ブラックホールに対しては、様々な例を用いて上界を検証する。 本研究では、ペンローズ不等式などのブラックホール熱力学変数に関する既知の代数的不等式を、それらの導関数を含むように拡張する。 |