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| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| The Euclidean path integral for gravity is enriched by the addition of boundaries, which provide useful probes of thermodynamic properties. Common boundary conditions include Dirichlet conditions on the boundary induced metric; microcanonical conditions, which refers to fixing some components of the Brown-York boundary stress tensor; and conformal conditions, in which the conformal structure of the induced metric and the trace of the extrinsic curvature are fixed. Boundaries also present interesting problems of consistency. The Dirichlet problem is known, under various (and generally different) conditions, to be inconsistent with perturbative quantization of graviton fluctuations; to exhibit thermodynamic instability; or to require infinite fine-tuning in the presence of matter fluctuations. We extend some of these results to other boundary conditions. We find that similarly to the Dirichlet problem, the graviton fluctuation operator is not elliptic with microcanonical boundaries, and the non-elliptic modes correspond to ``boundary-moving diffeomorphisms." However, we argue that microcanonical factorization of path integrals -- essentially, the insertion of microcanonical constraints on two-sided surfaces in the bulk -- is not affected by the same issues of ellipticity. We also show that for a variety of matter field boundary conditions, matter fluctuations renormalize the gravitational bulk and boundary terms differently, so that the classical microcanonical or conformal variational problems are not preserved unless an infinite fine-tuning is performed. | 重力のユークリッド経路積分は境界の追加によって強化され、熱力学的性質の有用なプローブとなる。 一般的な境界条件には、境界誘起計量に関するディリクレ条件、ブラウン・ヨーク境界応力テンソルのいくつかの成分を固定するミクロカノニカル条件、誘起計量の共形構造と外在曲率のトレースが固定される共形条件などがある。 境界はまた、興味深い無矛盾性の問題も提示する。 ディリクレ問題は、様々な（そして一般的には異なる）条件下で、重力子揺らぎの摂動量子化と矛盾すること、熱力学的不安定性を示すこと、あるいは物質揺らぎの存在下で無限の微調整を必要とすることが知られている。 我々はこれらの結果のいくつかを他の境界条件にも拡張する。 ディリクレ問題と同様に、重力子揺らぎ作用素はミクロカノニカル境界を持つ楕円型ではなく、非楕円型モードは「境界移動微分同相写像」に対応することがわかった。 しかし、経路積分のミクロカノニカル分解、つまりバルクの両面面へのミクロカノニカル制約の挿入は、楕円性の問題の影響を受けないことを主張する。 また、様々な物質場境界条件において、物質揺らぎは重力バルク項と境界項を異なる方法で繰り込み、その結果、無限微調整を行わない限り、古典的なミクロカノニカル変分問題または共形変分問題は保持されないことを示す。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Space-based quantum communication naturally involves satellites and ground stations exchanging optical signals at high altitudes and large relative velocities. Starting from general relativistic considerations, we systematically separate the frequency shift into longitudinal Doppler contributions, relativistic corrections, and corrections from the propagation delay (retardation). We find the relativistic corrections to the Keplerian satellite orbits to be negligible on the considered timescale, compared to the gravitational and special relativistic time dilation contributions to the frequency shift. Somewhat surprisingly, we find the contribution from the retardation effect to be on the same order of magnitude as the relativistic contributions. To analyze the significance of these effects, we investigate secret key rates for a continuous variable quantum key distribution protocol for various configurations of satellite orbits and ground stations. We find that the corrections from relativistic effects and retardation significantly impact the communication performance and should be taken into account. | 宇宙ベースの量子通信は、当然のことながら、衛星と地上局が高高度かつ大きな相対速度で光信号を交換することを必要とする。 一般相対論的考察から出発し、我々は周波数シフトを、縦方向ドップラー効果、相対論的補正、および伝播遅延（遅延）による補正に系統的に分離する。 検討した時間スケールにおいて、ケプラー衛星軌道に対する相対論的補正は、周波数シフトに対する重力および特殊相対論的時間遅れの寄与と比較して無視できるほど小さいことがわかった。 やや意外なことに、遅延効果の寄与は相対論的寄与と同程度の大きさであることがわかった。 これらの効果の重要性を分析するために、衛星軌道と地上局の様々な構成における連続可変量子鍵配送プロトコルの秘密鍵レートを調査する。 相対論的効果と遅延による補正は、通信性能に大きく影響するため、考慮する必要があることがわかりました。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We present the first three-dimensional, fully general-relativistic magnetohydrodynamic (3D GRMHD) simulation of a black hole (BH) formed from the collapsed core of a massive star. The ability to self-consistently capture the birth of a compact remnant in 3D is crucial for modeling natal BH properties (including masses, spins, and kicks), which are of particular interest in the era of gravitational wave astronomy. However, such simulations have remained elusive due to extreme computational challenges and demands. We employ the GPU-accelerated dynamical-spacetime GRMHD code GRaM-X to follow the collapse, core-bounce, shock propagation, and eventual BH formation of a massive stellar progenitor in full 3D. We initialize our simulation by mapping a one-dimensional (1D) model of a star with a zero-age-main-sequence mass of $45 M_\odot$ to 3D. We use moderate rotation (consistent with expectations from stellar evolution modeling) and a relatively weak dipolar magnetic field. The collapsing core drives a shock that reaches a maximum radius of roughly 170 km before stalling and does not lead to a successful explosion. The proto-neutron star accretes matter before collapsing to form a BH $t_{BH} \approx 325$ ms after core-bounce. The time of BH formation and initial BH mass are remarkably similar to those obtained with GR1D, a 1D general-relativistic neutrino-hydrodynamics code, to which we compare our results. We track the horizon of the newborn BH after formation and calculate a steady kick velocity of $v_{kick} \approx 72$ km/s and a mass of $M_{BH} \approx 2.62 M_\odot$, which is still rising at the end of the simulation. | 本研究では、大質量星の崩壊核から形成されたブラックホール（BH）の、初めての3次元完全一般相対論的磁気流体力学（3D GRMHD）シミュレーションを提示する。 コンパクトな残骸の誕生を3次元で自己無撞着に捉える能力は、重力波天文学の時代に特に関心の高い、BH生成時の特性（質量、スピン、キックなど）をモデル化する上で極めて重要である。 しかしながら、このようなシミュレーションは、極めて困難な計算課題と要求のために、これまで実現が困難であった。 本研究では、GPU加速型の力学時空GRMHDコードGRaM-Xを用いて、大質量星の前駆体の崩壊、核の跳ね返り、衝撃波の伝播、そして最終的なBH形成を完全3次元で追跡する。 シミュレーションの初期設定として、主系列質量がゼロ年齢で45M_\odot$の星の1次元（1D）モデルを3Dにマッピングする。 中程度の自転（星進化モデルからの予測と一致する）と比較的弱い双極磁場を使用する。 崩壊するコアは衝撃波を発生させ、この衝撃波は失速する前に最大半径約170kmに達するが、爆発には至らない。 原始中性子星は崩壊前に物質を降着させ、コアバウンド後約325msでBH $t_{BH} を形成する。 BH形成時間と初期BH質量は、1D一般相対論的ニュートリノ流体力学コードGR1Dで得られた値と著しく類似しており、本研究の結果と比較する。 形成後の新生BHの地平線を追跡し、安定したキック速度を $v_{kick} \approx 72$ km/s、質量を$M_{BH} \approx 2.62 M_\odot$と計算した。 これはシミュレーション終了時点でもまだ増加している。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate non phantom tracker scalar field models as dynamical dark energy scenario. These models can alleviate the cosmic coincidence problem and transition to a cosmological constant-like behaviour at late times. Focusing on the inverse axionlike and inverse steep exponential potentials, we study their background evolution and perturbations, finding a mild suppression in the matter power spectrum compared to $\Lambda$CDM but no distinguishing features in the bispectrum. Using combined datasets of ${\rm CMB}+{\rm BAO\; (DESI~DR1\; \&\; DR2)}+{\rm Pantheon~Plus}+{\rm Hubble\; parameter}+{\rm RSD}$, we perform a statistical comparison based on the Akaike Information Criterion (AIC) and the Bayesian Information Criterion (BIC). Our results indicate that, within the framework of non-phantom tracker models, the data show no evidence for dynamical dark energy. The $\Lambda$CDM model continues to provide a better fit to current observations in the non phantom regime. We emphasise, however, that our analysis does not rule out the possibility of phantom-crossing dark energy models, which have been found in other studies to provide a better fit to some datasets. | 我々は、非ファントムトラッカースカラー場モデルを動的ダークエネルギーシナリオとして調査する。 これらのモデルは、宇宙同時発生問題を軽減し、後期には宇宙定数的な振る舞いへと遷移する可能性がある。 逆アクシオン型ポテンシャルと逆急峻な指数関数型ポテンシャルに焦点を当て、それらの背景進化と摂動を研究した結果、$\Lambda$CDMと比較して物質パワースペクトルがわずかに抑制されるものの、バイスペクトルには特徴的な特徴が見られないことがわかった。 ${\rm CMB}+{\rm BAO\; (DESI~DR1\; \&\; DR2)}+{\rm Pantheon~Plus}+{\rm Hubble\; パラメータ}+{\rm RSD}$ の組み合わせデータセットを用いて、赤池情報量基準（AIC）とベイズ情報量基準（BIC）に基づく統計的比較を行う。 我々の結果は、非ファントムトラッカーモデルの枠組みにおいて、データが動的ダークエネルギーの証拠を示さないことを示している。 $\Lambda$CDMモデルは、非ファントム領域における現在の観測結果に引き続きより良好な適合性を示している。 しかしながら、我々の分析は、他の研究において一部のデータセットにより良好な適合性を示すことが見出されているファントム交差ダークエネルギーモデルの可能性を排除するものではないことを強調しておく。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We introduce a modification of the Starobinsky model in the form of an additional cubic Ricci scalar curvature term $\sim \alpha R^3$, scaled by a dimensionless parameter $\alpha$, with the resulting inflaton potential being the standard Starobinsky potential modified to first parametric order by an additive term. The resulting potential is identical to the potential obtained by a modification of the superpotential employed in the construction of the Starobinsky model in the framework of no-scale supergravity, thus, extending the correspondence between a class of no-scale supergravity models and modifications of the Starobinsky model. We analyze the inflationary predictions of the model and find that for $-4.2 \times 10^{-5} \lesssim \alpha \lesssim -1.9 \times 10^{-5}$, the modified Starobinsky model is in full agreement with the recent observational data from the Atacama Cosmology Telescope, for a range of $e$-folds, $N_\star = 50-60$. | 我々は、無次元パラメータ$\alpha$でスケールされた追加の3次リッチスカラー曲率項$\sim \alpha R^3$の形でスタロビンスキー模型の修正を導入する。 これにより得られるインフレーションポテンシャルは、標準的なスタロビンスキーポテンシャルを加法項によって1次パラメトリックに修正したものとなる。 このポテンシャルは、スタロビンスキー模型をノースケール超重力の枠組みで構築する際に用いられる超ポテンシャルを修正することによって得られるポテンシャルと同一であり、これにより、ノースケール超重力模型のクラスとスタロビンスキー模型の修正との間の対応関係が拡張される。 我々はモデルのインフレーション予測を解析し、$-4.2 \times 10^{-5} \lesssim \alpha \lesssim -1.9 \times 10^{-5}$ の範囲で、修正スタロビンスキーモデルは、アタカマ宇宙論望遠鏡による最近の観測データと完全に一致することを明らかにした。 $e$ 倍の範囲は、$N_\star = 50-60$ である。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Symmetry under a particular class of non-strictly canonical transformations may be used to identify, and subsequently excise degrees of freedom which do not contribute to the closure of the algebra of dynamical observables. In this article, we present a mathematical framework which extends this symmetry reduction procedure to classical field theories described within the covariant De-Donder Weyl formalism. Both the Lagrangian and Hamiltonian formalisms are discussed; in the former case, the Lagrangian is introduced as a bundle morphism $\mathcal{L}:J^1E\rightarrow\wedge^mM$, whilst the Hamiltonian description takes as its multiphase space the restricted multimomentum bundle $J^1E^*$. The contact reduction process is implemented in a number of particular cases, and it is found that the geometry of the reduced space admits an elegant physical interpretation. | 特定のクラスの非厳密正準変換の下での対称性は、動的観測量の代数の閉包に寄与しない自由度を識別し、除去するために用いることができる。 本稿では、この対称性縮小手順を共変ド・ドンダー・ワイル形式論で記述される古典場の理論に拡張する数学的枠組みを提示する。 ラグランジアン形式論とハミルトニアン形式論の両方について論じる。 前者の場合、ラグランジアンはバンドル射$\mathcal{L}:J^1E\rightarrow\wedge^mM$として導入され、ハミルトニアン形式論は、その多相空間として制限多運動量バンドル$J^1E^*$をとる。 接触縮小プロセスはいくつかの特定のケースで実装され、縮小された空間の幾何学はエレガントな物理的解釈を許すことがわかる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We analyze strong gravitational lensing by a spherically symmetric mass distribution within the Einstein-Straus-de Sitter framework in a spatially open Universe with negative curvature ($k = -1$). Applying the theory to the lensed quasar SDSS J1004+4112, we identify a critical threshold for the current scale factor $a_0$ of approximately $2.6 \times 10^{27}$ m, below which the effects of negative spatial curvature on lensing observables become significant, corresponding to a current curvature density of $|\Omega_{k0}| \gtrsim 0.0025$. In particular, for $\Omega_{k0} = -0.15$, the light bending increases slightly by about 1%, while the time delay exhibits a more substantial increase of about 10%. Beyond this threshold, however, the lensing observables are found to be insensitive to the current scale factor and converge to those characteristic of a spatially flat Universe. Importantly, our results indicate that, even where spatial curvature would otherwise enhance lensing observables, the effect of the cosmological constant remains present and acts to reduce light bending, corroborating the claim of Rindler and Ishak. | 負の曲率（k = -1）を持つ空間的に開いた宇宙において、アインシュタイン-ストラウス-ド・ジッターの枠組みの下で、球対称な質量分布による強い重力レンズ効果を解析する。 この理論をレンズ効果を受けたクエーサーSDSS J1004+4112に適用し、現在のスケールファクター$a_0$が約$2.6 \times 10^{27}$ mの臨界閾値を特定した。 この閾値を下回ると、負の空間曲率がレンズ効果の観測量に与える影響が顕著になり、現在の曲率密度$|\Omega_{k0}| \gtrsim 0.0025$に対応する。 特に、$\Omega_{k0} = -0.15$の場合、光の屈曲は約1%とわずかに増加するが、時間遅延は約10%とより顕著な増加を示す。 しかし、この閾値を超えると、レンズ効果の観測量は現在のスケールファクターに鈍感になり、空間的に平坦な宇宙の特性に収束することがわかった。 重要な点は、我々の結果が、空間の曲率がレンズ効果の観測量を増大させる場合でも、宇宙定数の効果は依然として存在し、光の屈曲を減少させるように作用することを示唆しており、リンドラーとイシャクの主張を裏付けている。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We consider quantum diffusion in ultra-slow-roll (USR) inflation. Using the $\Delta N$ formalism, we present the first stochastic calculation of the probability distribution $P(\mathcal{R})$ of the curvature perturbation during USR. We capture the non-linearity of the system, solving the coupled evolution of the coarse-grained background with random kicks from the short wavelength modes, simultaneously with the mode evolution around the stochastic background. This leads to a non-Markovian process from which we determine the highly non-Gaussian tail of $P(\mathcal{R})$. Studying the production of primordial black holes in a viable model, we find that stochastic effects during USR increase their abundance by a factor $\sim 10^5$ compared to the Gaussian approximation. | 超スローロール（USR）インフレーションにおける量子拡散について考察する。 $\Delta N$形式論を用いて、USR中の曲率摂動の確率分布$P(\mathcal{R})$の初めての確率計算を提示する。 システムの非線形性を捉えるため、粗視化背景と短波長モードからのランダムキックの結合発展、および確率的背景の周りのモード発展を同時に解く。 これにより非マルコフ過程が得られ、そこから$P(\mathcal{R})$の高度に非ガウス的な裾を決定する。 実行可能なモデルにおける原始ブラックホールの生成を研究した結果、USR中の確率的効果によって、ガウス近似と比較して、ブラックホールの存在量が$\sim 10^5$倍に増加することが明らかになった。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We generalize the analytic formula for the gravitational-wave spectrum from bubble collisions during a cosmological first-order phase transition, under the thin-wall and envelope approximations, by incorporating the effect of cosmic expansion in the FLRW metric. Along with presenting the complete analytic expression and corresponding numerical results, we also derive simplified formulas valid in the large- and small-$k$ limits, as well as in the flat-spacetime limit. The latter expansion reveals that the flat-spacetime approximation breaks down for $\beta / H_* \lesssim 10$, where $\beta$ denotes the inverse duration of the phase transition and $H_*$ the Hubble parameter at its completion. Furthermore, the next-to-leading-order term contributes about a $10\%$ correction for $\beta / H_* \sim 140$, a typical value for the electroweak phase transition. | 我々は薄壁近似およびエンベロープ近似の下で、宇宙論的一次相転移中のバブル衝突から生じる重力波スペクトルの解析的公式を、FLRW計量に宇宙膨張の効果を組み込むことにより一般化する。 完全な解析的表現と対応する数値結果を示すとともに、大k極限および小k極限、ならびに平坦時空極限において有効な簡略化された公式も導出する。 後者の展開により、平坦時空近似は$\beta / H_* \lesssim 10$のときに破綻することが明らかになる。 ここで、$\beta$は相転移の持続時間の逆数、$H_*$は転移完了時のハッブルパラメータを表す。 さらに、次大次の項は、電弱相転移の典型的な値である$\beta / H_* \sim 140$に対して約$10\%$の補正に寄与する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We further scrutinize the evidence for a recently suggested pseudo-scalar particle, the electroweak $\eta_{\rm w}$-meson. Its existence is demanded by matching the removal of the weak vacuum angle $\theta_{\rm w}$ by the anomalous $B+L$ - symmetry with a massive pole in the topological susceptibility of the vacuum. We specifically focus on the possibility of the emergence of $\eta_{\rm w}$ as a collective excitation of the phase of the condensate of the 't Hooft fermion determinant, generated by the electroweak instantons, which breaks the $B+L$ - symmetry spontaneously. We argue that the generation of the 't Hooft vertex is in one-to-one correspondence with its non-zero vacuum expectation value which is cutoff insensitive. We outline certain puzzles about the nature of the emergent $\eta_{\rm w}$ which require further investigations. | 最近示唆された擬スカラー粒子である電弱$\eta_{\rm w}$中間子の証拠をさらに精査する。 その存在は、異常な$B+L$対称性による弱い真空角$\theta_{\rm w}$の除去と、真空の位相感受率における質量を持つ極との対応付けによって要求される。 特に、電弱インスタントンによって生成される't Hooftフェルミオン行列式の凝縮体の位相の集団励起として$\eta_{\rm w}$が出現し、$B+L$対称性を自発的に破る可能性に焦点を当てる。 't Hooft頂点の生成は、カットオフ不変であるその非ゼロの真空期待値と一対一に対応していると主張する。 我々は、出現する$\eta_{\rm w}$の性質に関するいくつかの謎を概説し、さらなる調査が必要である。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We study grey-body factors of neutral scalar and Dirac fields in the background of charged black holes arising in the Einstein--Euler--Heisenberg (EEH) theory. The Euler--Heisenberg corrections, which represent nonlinear electrodynamical effects due to vacuum polarization, modify the effective potential barrier surrounding the black hole and thereby affect the transmission probabilities for Hawking quanta. Using the sixth-order WKB method, and verifying our results against the recently proposed correspondence between grey-body factors and quasinormal modes, we compute the frequency-dependent grey-body spectra for various values of the black hole charge and EEH coupling. We find that the nonlinear coupling systematically lowers the effective potential barrier, enhancing the transmission probability. This work represents the first step toward incorporating nonlinear QED effects into the study of Hawking evaporation, focusing here on neutral test fields. | 我々は、アインシュタイン-オイラー-ハイゼンベルク(EEH)理論において生じる荷電ブラックホールの背景における中性スカラー場とディラック場の灰色体因子を研究する。 真空分極による非線形電気力学的効果を表すオイラー-ハイゼンベルク補正は、ブラックホールを取り囲む有効ポテンシャル障壁を変化させ、それによってホーキング量子の透過確率に影響を与える。 6次WKB法を用い、最近提案された灰色体因子と準正規モード間の対応関係と我々の結果を検証することで、ブラックホール電荷とEEH結合の様々な値に対して周波数依存の灰色体スペクトルを計算する。 その結果、非線形結合が有効ポテンシャル障壁を系統的に低下させ、透過確率を高めることがわかった。 本研究は、中性テスト場に焦点を当て、ホーキング蒸発の研究に非線形QED効果を取り入れるための第一歩となる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We develop a novel and systematic approach to computing the $(2n-1)$-form Chern-Simons potential given the Pontryagin density, i.e. the $n^{\text{th}}$ Chern character, in arbitrary even dimensions $D=2 n \geq 2$. Throughout we work with a generic affine connection, that results in a non-vanishing torsion in general, and allows for non-metricity, which accommodates the existence of non-trivial Chern characters and hence Pontryagin densities. We outline an algorithm, with its implementation as a code, which lets one to determine the Chern-Simons potential given the Pontryagin density in an arbitrary even dimension. | 我々は、任意の偶数次元$D=2 n \geq 2$におけるポンチャギン密度、すなわち$n^{\text{th}}$のチャーン指標が与えられた場合に、$(2n-1)$形式のチャーン-サイモンズポテンシャルを計算するための、新しく体系的なアプローチを開発する。 本研究では、一般的に非零の捩れ角をもたらす一般的なアフィン接続を用い、非計量性を許容することで、非自明なチャーン指標、ひいてはポンチャギン密度の存在を許容する。 我々は、任意の偶数次元におけるポンチャギン密度が与えられた場合にチャーン-サイモンズポテンシャルを決定するアルゴリズムとその実装をコードとして概説する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Fast Radio Bursts (FRBs) have emerged as powerful probes in cosmology. An optimized method was recently proposed to extract the cosmic baryon density from localized FRBs by maximizing the joint likelihood function of the extragalactic dispersion measure ($\mathrm{DM}_{\mathrm{ext}}$). In this paper, we identify a crucial factor that was omitted in the probability density function (PDF) for $\mathrm{DM}_{\mathrm{ext}}$ in that method. Using simulated FRB data, we demonstrate that neglecting this factor leads to a systematic bias in the inferred cosmic baryon density, with deviations exceeding the $1\sigma$ confidence level. This highlights the necessity of including the missing factor for reliable cosmological applications of FRBs. Furthermore, applying our corrected PDF to a sample of 88 real localized FRBs, we find that the baryon density inferred with the original PDF is inconsistent with the Planck 2018 CMB results, whereas our corrected PDF yields excellent agreement. | 高速電波バースト（FRB）は、宇宙論における強力な探査機として浮上している。 最近、局所FRBから宇宙重粒子密度を抽出する最適化手法が提案された。 これは、銀河系外分散尺度（$\mathrm{DM}_{\mathrm{ext}}$）の結合尤度関数を最大化することにより行われる。 本論文では、この手法において$\mathrm{DM}_{\mathrm{ext}}$の確率密度関数（PDF）において省略されていた重要な因子を特定する。 シミュレーションによるFRBデータを用いて、この因子を無視すると、推定される宇宙重粒子密度に系統的なバイアスが生じ、その偏差は$1\sigma$の信頼水準を超えることを実証する。 これは、FRBを宇宙論に信頼性高く応用するためには、この欠落した因子を考慮する必要があることを浮き彫りにする。 さらに、88個の実際の局在FRBのサンプルに補正PDFを適用したところ、元のPDFから推定された重粒子密度はPlanck 2018 CMBの結果と矛盾することがわかりました。 一方、補正PDFは優れた一致を示しました。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate second-order gravitational perturbations in asymptotically AdS black branes, developing a gauge-invariant framework to compute the amplitude ratio between quadratic and linear quasi-normal modes. Our analysis reveals resonant divergences of this ratio when the summed frequencies of two source modes coincide with the frequency of a third mode. These divergences are shown to manifest as poles in three-point fully retarded correlators of the energy-momentum tensor in the holographically dual quantum field theory, establishing a concrete connection between bulk gravitational nonlinearities and observables in the dual boundary theory. Our findings contribute to the understanding of nonlinearity in quantum many-body systems while deepening the holographic dictionary between spacetime dynamics and quantum correlations. | 我々は漸近的AdSブラックブレーンにおける二次重力摂動を研究し、2次および線形準正規モード間の振幅比を計算するためのゲージ不変な枠組みを開発した。 解析の結果、2つのソースモードの和周波数が3番目のモードの周波数と一致する場合、この比に共鳴発散が生じることが明らかになった。 これらの発散は、ホログラフィック双対量子場理論におけるエネルギー運動量テンソルの3点完全遅延相関子の極として現れることが示され、バルク重力非線形性と双対境界理論における観測量との具体的な関連性を確立した。 我々の研究結果は、量子多体系における非線形性の理解に貢献するとともに、時空ダイナミクスと量子相関の間のホログラフィック辞書を深めるものである。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We study the quasinormal mode spectrum and grey-body factors of black holes in an effectively quantum-corrected spacetime, focusing on the influence of near-horizon modifications on observable quantities. Employing scalar, electromagnetic, and Dirac test fields, we analyze the perturbation equations and extract the fundamental quasinormal frequencies using both the 6th-order WKB method with Pad\'e resummation and time-domain integration. Our results show that quantum corrections near the horizon significantly affect the real and imaginary parts of the quasinormal modes, particularly for low multipole numbers and in the near-extremal regime. We also verify the robustness of the correspondence between quasinormal modes and grey-body factors by comparing WKB results with those reconstructed from the dominant quasinormal modes. Across all field types and parameter ranges considered, the WKB method proves accurate within a few percent, confirming its reliability in probing the impact of near-horizon physics. These findings support the use of quasinormal ringing and Hawking radiation spectra as sensitive tools for testing quantum modifications of black hole spacetimes. | 我々は、実効的に量子補正された時空におけるブラックホールの準正規モードスペクトルと灰色体因子を、地平線近傍の修正が観測量に与える影響に焦点を当てて研究する。 スカラー場、電磁場、ディラック・テスト場を用いて摂動方程式を解析し、パドエ再総和を伴う6次WKB法と時間領域積分を用いて、基本的な準正規振動数を抽出する。 結果は、地平線近傍の量子補正が、特に低多重極数および極限近傍領域において、準正規モードの実部と虚部に大きな影響を与えることを示している。 また、WKBの結果と支配的な準正規モードから再構成された結果を比較することにより、準正規モードと灰色体因子の対応の堅牢性を検証する。 検討したすべてのフィールドタイプとパラメータ範囲において、WKB法は数パーセント以内の精度を示し、近地平線物理の影響を調べる上での信頼性を裏付けています。 これらの知見は、準正規リンギングとホーキング放射スペクトルを、ブラックホール時空の量子的変化を検証するための高感度ツールとして用いることを支持しています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Exterior geometries of physical black holes are believed to asymptotically approach the Kerr--de Sitter spacetime at late times. A characteristic feature of that vacuum Einstein solution is the presence of a hidden symmetry generated by a closed conformal Killing--Yano tensor. Using this symmetry and modern conformal geometry technology, we find necessary conditions for generic solutions to asymptotically approach the Kerr--de Sitter metric. Further, we constrain the admissible form of the geometric free data on the conformal infinity giving rise to this family of spacetimes and constrain it in terms of the stress-energy tensor. | 物理的ブラックホールの外部幾何学は、遅い時間にカー・ド・ジッター時空に漸近すると考えられている。 この真空アインシュタイン解の特徴は、閉じた共形キリング・ヤノテンソルによって生成される隠れた対称性の存在である。 この対称性と現代の共形幾何学技術を用いて、我々は一般的な解がカー・ド・ジッター計量に漸近的に近づくための必要条件を見出す。 さらに、この時空族を生み出す共形無限大上の幾何学的自由データの許容形式を制約し、それを応力エネルギーテンソルによって制約する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate the conditions necessary for the existence of a rotating traversable wormhole by introducing a Casimir source and an external electric field. A viable wormhole solution emerges when the rotation is constant, corresponding to that of an observer in a zero angular momentum frame. Furthermore, a radially dependent rotation is also a feasible solution, provided the angular velocity decreases exponentially as one moves away from the throat. | カシミール源と外部電場を導入することにより、回転しながら通過可能なワームホールの存在に必要な条件を調査する。 回転が一定である場合、つまり角運動量ゼロの系における観測者の回転に対応する場合、ワームホールの実現可能な解が現れる。 さらに、角速度がスロートから離れるにつれて指数関数的に減少するという条件で、径方向に依存する回転も実現可能な解となる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| For more than half a century, dualities have been at the heart of modern physics. From quantum mechanics to statistical mechanics, condensed matter physics, quantum field theory and quantum gravity, dualities have proven useful in solving problems that are otherwise quite intractable. Being surprising and unexpected, dualities have been taken to raise philosophical questions about the nature and formulation of scientific theories, scientific realism, emergence, symmetries, explanation, understanding, and theory construction. This book discusses what dualities are, gives a selection of examples, explores the themes and roles that make dualities interesting, and highlights their most salient types. It aims to be an entry point into discussions of dualities in both physics and philosophy. The philosophical discussion emphasises three main topics: whether duals are theoretically equivalent, the view of scientific theories that is suggested by dualities (namely, a geometric view of theories), and the compatibility between duality and emergence. | 半世紀以上にわたり、双対性は現代物理学の中心的存在でした。 量子力学から統計力学、凝縮系物理学、量子場の理論、量子重力に至るまで、双対性は、他の方法では到底解決不可能な問題を解決する上で有用であることが証明されてきました。 驚くべき、そして予想外の存在である双対性は、科学理論の本質と定式化、科学的実在論、創発、対称性、説明、理解、そして理論構築といった哲学的な問いを提起するものとして捉えられてきました。 本書は、双対性とは何かを論じ、いくつかの例を挙げ、双対性を興味深いものにしているテーマと役割を探り、その最も顕著な類型に焦点を当てています。 本書は、物理学と哲学の双方における双対性の議論への入り口となることを目指しています。 哲学的な議論は、3つの主要なトピック、すなわち、双対性が理論的に同等であるかどうか、双対性が示唆する科学理論の見方（すなわち、理論の幾何学的見方）、そして双対性と創発の両立性に重点を置いています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We propose a gravitational wave detector based on ultrastable optical cavities enabling the detection of gravitational wave signals in the mostly unexplored $10^{-5}-1$ Hz frequency band. We illustrate the working principle of the detector and discuss that several classes of gravitational wave sources, both of astrophysical and cosmological origin, may be within the detection range of this instrument. Our work suggests that terrestrial gravitational wave detection in the milli-Hz frequency range is potentially within reach with current technology. | 我々は、超安定光空洞をベースとした重力波検出器を提案する。 この検出器は、ほとんど未開拓の10-5-1Hz周波数帯における重力波信号の検出を可能にする。 検出器の動作原理を説明し、天体物理学的起源と宇宙論的起源の両方を含む、いくつかの種類の重力波源がこの装置の検出範囲内に存在する可能性があることを考察する。 我々の研究は、現在の技術でミリHz周波数帯における地上重力波の検出が実現可能であることを示唆している。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The Weyl geometric gravity theory, in which the gravitational action is constructed from the square of the Weyl curvature scalar and the strength of the Weyl vector, has been intensively investigated recently. The theory admits a scalar-vector-tensor representation, obtained by introducing an auxiliary scalar field, and can therefore be reformulated as a scalar-vector-tensor theory in a Riemann space, in the presence of a nonminimal coupling between the Ricci scalar and the scalar field. By assuming that the Weyl vector has only a radial component, an exact spherically symmetric vacuum solution of the field equations can be obtained, which depends on three integration constants. As compared to the Schwarzschild solution, the Weyl geometric gravity solution contains two new terms, linear and quadratic in the radial coordinate, respectively. In the present work we consider the possibility of testing and obtaining observational restrictions on the Weyl geometric gravity black hole at the scale of the Solar System, by considering six classical tests of general relativity (gravitational redshift, the E\"{o}tv\"{o}s parameter and the universality of free fall, the Nortvedt effect, the planetary perihelion precession, the deflection of light by a compact object, and the radar echo delay effect, respectively) for the exact spherically symmetric black hole solution of the Weyl geometric gravity. All these gravitational effects can be fully explained and are consistent with the vacuum solution of the Weyl geometric gravity. Moreover, the study of the classical general relativistic tests also allows to constrain the free parameter of the solution. | ワイル幾何重力理論は、重力作用がワイル曲率スカラーの2乗とワイルベクトルの強さから構成される理論であり、近年精力的に研究されている。 この理論は、補助スカラー場を導入することで得られるスカラー-ベクトル-テンソル表現を許容し、したがって、リッチスカラーとスカラー場の間に非最小結合が存在する場合、リーマン空間におけるスカラー-ベクトル-テンソル理論として再定式化することができる。 ワイルベクトルがラジアル成分のみを持つと仮定することにより、3つの積分定数に依存する、場の方程式の正確な球対称真空解を得ることができる。 シュワルツシルト解と比較すると、ワイル幾何重力解は、ラジアル座標においてそれぞれ線形項と二次項という2つの新しい項を含む。 本研究では、太陽系スケールにおけるワイル幾何重力ブラックホールに対する観測的制約を検証し、それを得る可能性について考察する。 具体的には、一般相対論の6つの古典的な検証（それぞれ、重力赤方偏移、E\"{0}tv\"{0}sパラメータと自由落下の普遍性、ノルトヴェット効果、惑星近日点歳差運動、コンパクト天体による光の偏向、レーダーエコー遅延効果）を用いて、ワイル幾何重力の正確な球対称ブラックホール解を求める。 これらの重力効果はすべて完全に説明可能であり、ワイル幾何重力の真空解と整合している。 さらに、古典的な一般相対論的検証の研究により、解の自由パラメータを制限することも可能となる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We study the interaction of two massive particles with a quantised gravitational field in its vacuum state using two different position observables: (i) a frame-dependent coordinate separation and (ii) a frame-independent geodesic separation. For free particles, (i) leads to purely unitary dynamics but (ii) leads to dissipation. For two particles coupled through a linear spring, (i) and (ii) lead to different cut-off dependences in the frequency shift harmonic ladder of the differential motional mode. Our findings highlight the subtle consequences of different position observables at the interface of quantum mechanics and gravity. | 我々は、真空状態における量子化された重力場と2つの質量を持つ粒子との相互作用を、2つの異なる位置観測量、すなわち(i)フレーム依存の座標分離と(ii)フレーム非依存の測地線分離を用いて研究する。 自由粒子の場合、(i)は純粋にユニタリーな動力学をもたらすが、(ii)は散逸をもたらす。 線形バネを介して結合した2つの粒子の場合、(i)と(ii)は微分運動モードの周波数シフト調和ラダーにおいて異なるカットオフ依存性をもたらす。 我々の発見は、量子力学と重力のインターフェースにおける異なる位置観測量の微妙な帰結を浮き彫りにする。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Uniqueness (up to isometries) and existence of limits are analyzed in the context of Cheeger-Gromov convergence of spacetimes. To face the non-compactness of the vector isometry group in the semi-Riemannian setting, standard pointed convergence is strengthened to anchored convergence (which requires the convergence of a timelike direction in the Lorentzian case). Then, a local isometry between the neighborhoods of the basepoints is found, and extended globally under geodesic completeness of just inextensibility. In spacetimes, by using Cauchy temporal functions as both strengthenings of the anchor and tools to ''Wick rotate'' metrics, a new notion of convergence for globally hyperbolic spacetimes (including the case of timelike boundaries) is introduced. The machinery of Riemannian Cheeger-Gromov theory becomes applicable after revisiting the tools related to time functions and studying their connections with Sormani--Vega null distance. In particular, several results with interest on their own right are obtained such as: time functions are locally Lipschitz up to rescaling, global and local characterizations of $h$-steep functions, independence of steepness and $h$-steepness for temporal functions, compatibility of both conditions for Cauchy temporal functions, and the stability of the latter. | 時空のチーガー・グロモフ収束の文脈において、一意性（等長変換を除く）と極限の存在を解析する。 半リーマン的設定におけるベクトル等長変換群の非コンパクト性に対処するため、標準的な尖端収束はアンカー収束（ローレンツ的ケースでは時間的方向の収束を必要とする）へと強化される。 次に、基点の近傍間の局所等長変換が見出され、測地的完備性の下で大域的に拡張される。 時空においては、コーシー時間関数をアンカーの強化と「ウィック回転」計量のツールとして用いることで、大域的に双曲的な時空（時間的境界の場合を含む）の収束という新しい概念が導入される。 リーマン・チーガー・グロモフ理論の仕組みは、時間関数に関連するツールを再検討し、ソルマニ・ベガ・ヌル距離との関連を研究することで適用可能となる。 特に、時間関数は再スケーリングを除いて局所的にリプシッツ関数であること、$h$-急峻関数の大域的および局所的な特徴付け、時間関数の急峻性と$h$-急峻性の独立性、コーシー時間関数に対する両条件の両立性、そして後者の安定性など、それ自体興味深いいくつかの結果が得られる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We explore the gravitational baryogenesis paradigm in the homogeneous and isotropic cosmology of generalized coupling gravity and, in particular, of the so-called Minimal Exponential Measure Model (MEMe). We show that, also in this theory, the time derivative of the Ricci scalar couples with matter currents and can preserve an unbalance in the baryon-antibaryon number beyond thermal equilibrium. Using the current bounds on the ratio of baryon number to entropy density, we can considerably improve the known constraints on the parameter q that characterizes the MEMe model. This estimate also allows us to draw stringent constraints on the spatial curvature of the cosmological model. | 一般化結合重力理論、特にいわゆる最小指数測度モデル（MEMe）の均質かつ等方的な宇宙論における重力バリオン生成パラダイムを探求する。 この理論においても、リッチ・スカラーの時間微分が物質流と結合し、熱平衡を超えて重粒子-反重粒子数の不均衡を保存できることを示す。 重粒子数とエントロピー密度の比に関する現在の限界を用いることで、MEMeモデルを特徴付けるパラメータqに対する既知の制限を大幅に改善することができる。 この推定値により、宇宙論モデルの空間曲率に対しても厳格な制限を課すことが可能となる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Some aspects of two General Relativistic cosmological solutions, an exact $\Lambda$CDM-like cosmological solution $j=1$ ($j$ is cosmographic jerk parameter), and a specifically designed toy cosmological solution $j=1+3\varepsilon(q-1/2)$ ($q$ is cosmographic deceleration parameter, $0<|\varepsilon|<1$) that is capable of accommodating a phantom crossing scenario as suggested by DESI DR2, are studied within the context of $f(R)$ gravity, by portraying them as a \emph{flow} in the 2-dimensional \emph{theory space} spanned by the quantities $r=\frac{R f'}{f}, m=\frac{R f''}{f'}$. For the $f(R)$ theories exactly reproducing a background $\Lambda$CDM-like expansion history $j=1$, it is shown by means of a \emph{cosmographic} reconstruction approach that the curvature degree of freedom need not necessarily behave like an effective cosmological constant, and that cosmologies under different possible such theories lead to different possible values of $\Omega_{m0}$. With the theory space analysis, it is also shown that $\Lambda$CDM-mimicking $f(R)$ cosmologies that asymptote to General Relativistic $\Lambda$CDM in the limit $q\to1/2$, are prone to instability under small homogeneous and isotropic perturbation, casting a doubt on achieving an exact $\Lambda$CDM-like cosmological solution $j=1$ within $f(R)$ gravity. Regarding the toy cosmological solution $j=1+3\varepsilon(q-1/2)$ that is capable of accommodating a phantom crossing scenario, it is shown that possible underlying $f(R)$ theories that admit it as a solution are inevitably plagued by tachyonic instability ($f''(R)<0$). All the above physically interesting conclusions are derived without explicitly reconstructing, even numerically, the functional form of the underlying $f(R)$, which demonstrates the edge of the $r$-$m$ theory space analysis over the traditional explicit reconstruction approach. | 一般相対論的宇宙論解の2つの側面、すなわち正確な$\Lambda$CDM型宇宙論解$j=1$（$j$は宇宙ジャークパラメータ）と、DESI DR2で示唆されているファントム交差シナリオに対応可能な特別に設計されたトイ宇宙論解$j=1+3\varepsilon(q-1/2)$（$q$は宇宙減速パラメータ、 $0<|\varepsilon|<1$）のいくつかの側面を、$f(R)$重力の文脈において、それらを量$r=\frac{R f'}{f}, m=\frac{R f''}{f'}$で張られる2次元\emph{理論空間}における\emph{フロー}として描写することにより研究する。 背景$\Lambda$CDM型膨張史$j=1$を正確に再現する$f(R)$理論について、\emph{宇宙論的}再構成アプローチを用いて、曲率自由度は必ずしも有効宇宙定数のように振舞う必要はなく、異なる可能性のあるそのような理論の下での宇宙論は異なる可能性のある$\Omega_{m0}$の値をもたらすことが示される。 理論空間解析によれば、極限$q\to1/2$において一般相対論的$\Lambda$CDMに漸近する$\Lambda$CDM模倣$f(R)$宇宙論は、小さな同次かつ等方的な摂動の下で不安定になりやすく、$f(R)$重力の範囲内で正確な$\Lambda$CDM型宇宙論解$j=1$を達成できるかどうかに疑問を投げかけることも示される。 ファントム交差シナリオを許容できるおもちゃの宇宙解$j=1+3\varepsilon(q-1/2)$に関して、それを解として許容する可能性のある基礎$f(R)$理論は、必然的にタキオン不安定性（$f''(R)<0$）に悩まされることが示される。 上記の物理的に興味深い結論はすべて、基礎$f(R)$の関数形を数値的にさえも明示的に再構成することなく導出されており、これは、従来の明示的な再構成アプローチに対する$r$-$m$理論空間解析の優位性を示している。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Regular black holes (BHs) which are singularity-free alternatives to the standard black hole paradigm in General Relativity (GR), offer effective models for probing the interface between classical and quantum gravity. They serve as promising candidates for exploring the nature of strong gravity and potential extensions of GR by providing testing grounds to understand how quantum corrections might manifest in astrophysical black holes. In the present work, we investigate the regular BH scenario described by the Simpson-Visser (SV) spacetime and explore its imprints on the high-frequency quasi-periodic oscillations (HFQPOs) observed in the black hole power spectrum. The Simpson-Visser spacetime represent the simplest, globally regular extensions of the Schwarzschild scenario, through the presence of a regularizing parameter. We explore the imprints of the regularizing parameter on the orbital and epicyclic frequencies associated with the motion of test particles in the rotating SV spacetime. Models aimed to explain the observed HFQPOs often invoke these fundamental frequencies and hence can potentially constrain the regularizing parameter from the available HFQPO data. We test eleven well-established HFQPO models against available observations from six black hole sources, obtaining spin constraints that, when compared with previous independent estimates, help identify the observationally favored models for each source. Based on the present data, we report that the observationally favored models cannot discriminate between the Kerr and the Simpson-Visser scenario. This when coupled with the large discrepancy in previous spin estimates of these sources, may plausibly indicate some deviation from GR in the strong gravity regime near BHs which requires further investigation. | 一般相対論（GR）における標準的なブラックホールパラダイムの特異点フリーな代替モデルである正則ブラックホール（BH）は、古典重力と量子重力のインターフェースを探るための効果的なモデルを提供します。 BHは、天体ブラックホールにおいて量子補正がどのように現れるかを理解するための実験場を提供することで、強い重力の性質とGRの潜在的な拡張を探求するための有望な候補となります。 本研究では、シンプソン・フィッサー（SV）時空によって記述される正則ブラックホールシナリオを調査し、ブラックホールパワースペクトルで観測される高周波準周期振動（HFQPO）への影響を探ります。 シンプソン・フィッサー時空は、正則化パラメータの存在を通じて、シュワルツシルトシナリオの最も単純で大域的に正則な拡張を表しています。 我々は、回転するSV時空におけるテスト粒子の運動に関連する軌道および周転円周回振動数に対する正則化パラメータの影響を調査する。 観測されたHFQPOを説明することを目的としたモデルは、しばしばこれらの基本振動数を用いるため、利用可能なHFQPOデータから正則化パラメータを潜在的に制限できる可能性がある。 我々は、6つのブラックホール源からの利用可能な観測データに対して、11の確立されたHFQPOモデルをテストし、得られたスピン制限値を、以前の独立した推定値と比較することで、各源について観測的に好ましいモデルを特定するのに役立つ。 現在のデータに基づくと、観測的に好ましいモデルはカーシナリオとシンプソン・ヴィッサーシナリオを区別できないことを報告する。 これは、これらの源の以前のスピン推定値における大きな乖離と相まって、ブラックホール近傍の強重力領域における一般相対論からの逸脱を示唆している可能性があり、さらなる調査が必要である。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We study the stability of the Weyl geometry considering an exact black hole solution. By calculating the geodesics of massless and massive scalar fields orbiting outside the Weyl black hole background and using the Lyapunov exponent, we show that chaotic instabilities appear in the asymptotically de Siter-like spacetime. Calculating the photon sphere's quasinormal modes (QNMs) of a scalar field perturbing the Weyl black hole, we find a relation connecting the QNMs with the Lyapunov exponent in the asymptotically de Siter-like spacetime. Furthermore, we study the anomalous decay rate of the QNMs connecting their behavior with the Lyapunov exponent. | 我々は、厳密なブラックホール解を考慮したワイル幾何学の安定性を研究する。 ワイルブラックホール背景の外側を周回する質量ゼロおよび質量を持つスカラー場の測地線を計算し、リアプノフ指数を用いることで、漸近的にデ・サイター的な時空にカオス的不安定性が現れることを示す。 ワイルブラックホールを摂動するスカラー場の光子球の準正規モード（QNM）を計算することで、漸近的にデ・サイター的な時空におけるQNMとリアプノフ指数を結びつける関係を見出す。 さらに、QNMの異常な減衰率を、その挙動とリアプノフ指数を結びつけて研究する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Quasiparticles may possess not only Berry curvature but also a quantum metric in momentum space. We develop a canonical formalism for such quasiparticles based on the Dirac brackets, and demonstrate that quantum metric modifies the phase-space density of states at $\mathcal{O}(\hbar^2)$, leading to corrections to Liouville's theorem, kinetic theory, and related physical quantities. In particular, we show that, in the presence of an inhomogeneous electric field, quantum metric induces corrections to the energy density and energy current. Applied to chiral fermions, this framework provides a nonlinear extension of chiral kinetic theory consistent with quantum field theory. Our work paves the way to potential applications of the quantum metric in high-energy physics and astrophysics. | 準粒子は、ベリー曲率だけでなく、運動量空間における量子計量も持つ可能性がある。 我々は、ディラック括弧に基づくそのような準粒子の標準的形式論を構築し、量子計量が$\mathcal{O}(\hbar^2)$における位相空間状態密度を変化させ、リウヴィルの定理、運動論、および関連する物理量に対する補正をもたらすことを示す。 特に、不均一電場が存在する場合、量子計量がエネルギー密度とエネルギーカレントに対する補正をもたらすことを示す。 この枠組みをカイラルフェルミオンに適用することで、場の量子論と整合するカイラル運動論の非線形拡張が得られる。 我々の研究は、高エネルギー物理学および天体物理学における量子計量の潜在的応用への道を開くものである。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We revisit Coincident General Relativity (CGR) in the gauge approach to gravity based on Symmetric Teleparallel Equivalent to General Relativity (STEGR) in the {\it internal-space formulation}, which one of the authors recently proposed in Ref.~[J. Math. Phys. 66 (2025) 5, 052505]. First, we review the standard formulation of STEGR theories in the Palatini approach to gravity, in which formulation we impose the teleparallel and torsion-free conditions by using Lagrange multipliers. Second, we introduce the STEGR theories in the gauge approach to gravity, which is formulated in the internal space, and derive its field equations. We briefly discuss whether the Ostrogradski ghost instability exists and find that the theory may require a degenerate condition to be imposed. Finally, assuming the coincident gauge, we derive CGR in both terms of the action integral and the field equation. Discussing the possible kinematics of the STEGR theory, we formulate a motion of a test scalar particle in the spacetime with non-metricity. | 我々は、著者の一人が最近文献[J. Math. Phys. 66 (2025) 5, 052505]で提案した{\it内部空間定式化}における対称テレパラレル一般相対論(STEGR)に基づく、ゲージ重力アプローチにおける一致一般相対論(CGR)を再考する。 まず、パラティーニ重力アプローチにおけるSTEGR理論の標準的な定式化を概観する。 この定式化では、テレパラレル条件とねじれのない条件をラグランジュ乗数を用いて課す。 次に、内部空間で定式化されるゲージ重力アプローチにおけるSTEGR理論を導入し、その場の方程式を導出する。 オストログラツキー・ゴースト不安定性が存在するかどうかについて簡単に議論し、理論が退化した条件を課す必要がある可能性があることを見出す。 最後に、一致ゲージを仮定して、 作用積分と場の方程式の両方の項でCGRを導出します。 STEGR理論の可能な運動学を議論しながら、 非計量性を持つ時空におけるテストスカラー粒子の運動を定式化します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We derive models of rotating very massive stellar cores with mass $\approx 10^2$--$10^4M_\odot$ which are marginally stable to the pair-unstable collapse, assuming that the core is isentropic and composed primarily of oxygen. It is shown that the cores with mass $\lesssim 10^3M_\odot$ can form a massive disk with the mass more than 10% of the core mass around the formed black hole if the core is rotating with more than 30% of the Keplerian limit. We also indicate that the formation of rapidly spinning massive black holes such as the black holes of GW231123 naturally accompanies the massive disk formation. By using the result of our previous study which showed that the massive disk is unstable to the non-axisymmetric deformation, we predict the amplitude and frequency of gravitational waves and show that the collapse of rotating very massive stellar cores can be a promising source of gravitational waves for Einstein Telescope. The detection of such gravitational waves will provide us with important information about a formation process of intermediate mass black holes. | 我々は、質量が約10^2～10^4M_\odot$の非常に質量の大きい回転する恒星コアのモデルを導出し、コアが等エントロピーで主に酸素で構成されていると仮定した。 質量が約10^3M_\odot$以下のコアは、形成されたブラックホールの周囲に、コア質量の10%を超える質量を持つ大質量ディスクを形成できることが示された。 これは、コアがケプラー限界の30%を超える速度で回転している場合である。 また、GW231123のブラックホールのような高速回転する大質量ブラックホールの形成は、大質量ディスクの形成に自然に伴って起こることも示唆した。 質量の大きい円盤が非軸対称な変形に対して不安定であることを示した前回の研究結果を用いて、重力波の振幅と周波数を予測し、回転する非常に質量の大きい恒星の核の崩壊が、アインシュタイン望遠鏡にとって有望な重力波源となり得ることを示します。 このような重力波の検出は、中間質量ブラックホールの形成過程に関する重要な情報を提供します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The divergence of curvature invariants at a given point signals the incompleteness of the spacetime, and the derivative order of these diverging invariants determines the differentiability class of the considered spacetime. We hereby focus on a general static and spherically symmetric geometry and determine, in the full non-linear regime and in a model independent way, the conditions that the metric functions must satisfy in order to achieve regularity at the origin. This work is structured around a central theorem, which relates the regularity of the spacetime at the origin to the parity of the metric functions. The detailed proof of this theorem constitutes the main result of the paper. | 与えられた点における曲率不変量の発散は、時空の不完全性を示し、これらの発散する不変量の微分順序は、対象とする時空の微分可能類を決定する。 本研究では、一般的な静的かつ球対称な幾何学に着目し、完全な非線形領域において、モデルに依存しない方法で、計量関数が原点における正則性を達成するために満たすべき条件を決定する。 本研究は、原点における時空の正則性と計量関数の偶奇性を関連付ける中心定理を中心に構成されている。 この定理の詳細な証明が、本論文の主要な成果を構成する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We present a field-level reaction framework to emulate the nonlinear effects of screened modified gravity on the cosmic web. This approach is designed to enable field-level inference with data from Stage IV cosmological surveys. Building on the reaction method, which models the nonlinear matter power spectrum in modified gravity as corrections to a "pseudo" $\Lambda$CDM cosmology, we extend the method to full field-level predictions by applying it to the output of $N$-body simulations, including both positions and velocities. We focus on modifications to gravity that are scale-independent at the linear level, allowing us to isolate and emulate nonlinear deviations, particularly screening effects. Our neural network predicts the field-level correction ("reaction") to a pseudo$\Lambda$CDM simulation whose linear clustering matches that of the target. The emulator achieves sub-percent accuracy across a broad range of summary statistics, including 0.4\% agreement in the matter power spectrum at scales $k < 1$ Mpc$/h$, and 2\% accuracy in redshift-space distortion multipoles at $k < 0.3$ Mpc$/h$. We also validate the emulator against $N$-body simulations with increased force resolution and time steps, confirming the robustness of its performance. These results demonstrate that our framework is a practical and reliable tool for incorporating screened modified gravity models into field-level cosmological inference, enabling stringent tests of extra fundamental forces at cosmological scales. | 遮蔽された修正重力が宇宙ウェブに及ぼす非線形効果を模倣するための、場レベルの反応フレームワークを提示する。 このアプローチは、ステージIV宇宙論サーベイのデータを用いた場レベルの推論を可能にするように設計されている。 修正重力における非線形物質パワースペクトルを「疑似」$\Lambda$CDM宇宙論への補正としてモデル化する反応法を基盤として、位置と速度の両方を含む$N$体シミュレーションの出力に適用することで、完全な場レベルの予測へとこの手法を拡張する。 線形レベルではスケールに依存しない重力への修正に焦点を当てることで、特に遮蔽効果などの非線形偏差を分離し、模倣することができる。 我々のニューラルネットワークは、線形クラスタリングがターゲットのものと一致する疑似$\Lambda$CDMシミュレーションに対する場レベルの補正（「反応」）を予測する。 エミュレータは、広範囲の要約統計量にわたって1パーセント未満の精度を達成しており、例えば、スケール$k < 1$ Mpc$/h$における物質パワースペクトルでは0.4%の一致、$k < 0.3$ Mpc$/h$における赤方偏移空間歪曲多極子では2%の精度を達成しています。 また、力の解像度と時間ステップを増加させたN体シミュレーションに対してエミュレータを検証し、その性能の堅牢性を確認しました。 これらの結果は、私たちの枠組みが、選別された修正重力モデルを場レベルの宇宙論的推論に組み込むための実用的かつ信頼性の高いツールであり、宇宙論的スケールにおける超基本的力の厳密な検証を可能にすることを示しています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The Laser Interferometer Lunar Antenna (LILA), a concept for measuring sub-Hz gravitational waves on the Moon, would use laser strainmeters to obtain extremely sensitive strain measurements from 1 mHz to 1 Hz. With proposed strain sensitivities, LILA would also be able to measure the normal modes of the Moon from 1-10 mHz at high signal-to-noise ratio. Such measurements would enable significant advances in our understanding of both the spherically symmetric and even 3D deep internal structure of the Moon. Strainmeter measurements may even be able to detect the translational mode of the solid inner core of the Moon at frequencies below 0.1 mHz. Inertial seismometers, on the other hand, are unlikely to reach the performance of $\sim10^{-16}$ m/s$^2$/$\sqrt{\mathrm{Hz}}$ required to reliably detect normal modes below 5-10 mHz, even with optimistic assumptions on future projected performance. | 月面におけるサブHz重力波の測定を目的としたレーザー干渉計月アンテナ（LILA）構想では、レーザー歪計を用いて1mHzから1Hzまでの極めて高感度な歪測定を行います。 提案されている歪感度により、LILAは1～10mHzの月の通常振動モードを高い信号対雑音比で測定することも可能になります。 このような測定は、月の球対称構造だけでなく、3次元深部内部構造への理解を大きく前進させるでしょう。 歪計による測定は、0.1mHz未満の周波数において、月の固体内核の並進振動モードを検出できる可能性さえあります。 一方、慣性地震計は、将来の予測性能について楽観的な仮定をしても、5～10 mHz以下の通常振動モードを確実に検出するために必要な$\sim10^{-16}$ m/s$^2$/$\sqrt{\mathrm{Hz}}$の性能に達する可能性は低い。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In a consistent description of the quantum measurement process, whether the wave or particle-like aspect of a system is revealed depends on the details of the measurement chain, and cannot be interpreted as an objective fact about the system independent of the measurement. We show precisely how this comes to be in the measurement of gravitational radiation. Whether a wave or particle-like aspect is revealed is a property of the detector employed at the end of the quantum measurement chain, rather than of the meter, such as a gravitational-wave (GW) antenna or resonant bar, used to couple the radiation to the detector. A linear detector yields no signal for radiation in a Fock state and a signal proportional to the amplitude in a coherent state -- supporting a wave-like interpretation. By contrast, the signal from a detector coupled to the meter's energy is non-zero only when the incident radiation contains at least a single graviton. Thus, conceptually simple modifications of contemporary GW antennae can reveal wave-particle duality in the measurement of gravitational radiation. | 量子測定過程の一貫した記述において、系の波動性または粒子性の側面が明らかになるかどうかは、測定チェーンの詳細に依存し、測定とは独立して系に関する客観的な事実として解釈することはできない。 我々は、重力波の測定においてこれがどのように生じるかを正確に示す。 波動性または粒子性の側面が明らかになるかどうかは、重力波（GW）アンテナや共鳴棒など、放射を検出器に結合するために使用される計器ではなく、量子測定チェーンの末端で用いられる検出器の特性である。 線形検出器は、フォック状態の放射に対しては信号を生成せず、コヒーレント状態の放射に対しては振幅に比例した信号を生成し、波動性解釈を支持する。 対照的に、計器のエネルギーに結合された検出器からの信号は、入射放射に少なくとも1つの重力子が含まれている場合にのみゼロではない。 このように、現代の重力波アンテナを概念的に単純に改造するだけで、重力波の測定における波動粒子二重性を明らかにすることができる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Computing correlation functions in curved spacetime is central to both theoretical and experimental efforts, from precision cosmology to quantum simulations of strongly coupled systems. In anti-de Sitter (AdS) and de Sitter (dS) space, the key observables, boundary correlators in AdS and late-time correlators in dS, are obtained via Witten diagram calculations. While formally analogous to flat-space Feynman diagrams, even tree-level Witten diagrams are significantly more complicated due to the structure of bulk propagators. Existing computational approaches often focus on scalars with a specific "conformal" mass, for which propagators simplify enough to permit the use of standard flat-space techniques. This restriction, however, omits the generic internal-line masses that arise in many cosmological and holographic settings. We present the Witten-Feynman (WF) parameterization, a general representation of scalar Witten diagrams in (A)dS as generalized Euler integrals. The WF framework applies in both position and momentum space, accommodates arbitrary internal and external masses, and holds at any loop order. It directly generalizes the familiar Feynman parameterization form of Feynman integrals, making it possible to import a broad range of amplitude techniques into the curved-space setting. We illustrate the method through two applications: a generalization of Weinberg's theorem on ultraviolet convergence and a series expansion technique that can yield explicit evaluations. Our results provide a unified computational tool for (A)dS boundary correlators, opening the door to more systematic calculations relevant for upcoming experiments and simulations. | 曲がった時空における相関関数の計算は、精密宇宙論から強結合系の量子シミュレーションに至るまで、理論的および実験的研究の双方において中心的な役割を果たしています。 反ド・ジッター（AdS）空間およびド・ジッター（dS）空間において、重要な観測量であるAdSの境界相関関数とdSの遅延時間相関関数は、ウィッテン図の計算によって得られます。 形式的には平坦空間のファインマン図に類似していますが、ツリーレベルのウィッテン図でさえ、バルク伝播関数の構造のためにはるかに複雑です。 既存の計算手法は、特定の「共形」質量を持つスカラーに焦点を当てることが多く、そのような質量を持つ伝播関数は標準的な平坦空間手法を使用できるほど単純化されます。 しかし、この制約により、多くの宇宙論的およびホログラフィックな設定で生じる一般的な内部線質量が考慮されません。 我々は、(A)dSにおけるスカラー・ウィッテン図を一般化オイラー積分として表現したウィッテン-ファインマン(WF)パラメタリゼーションを提示する。 WFの枠組みは位置空間と運動量空間の両方に適用でき、任意の内部質量と外部質量を収容し、任意のループ次数で成立する。 これは、ファインマン積分のよく知られたファインマンパラメタリゼーション形式を直接一般化しており、幅広い振幅手法を曲がった空間の設定に導入することを可能にする。 我々は、この手法を2つの応用、すなわち紫外収束に関するワインバーグの定理の一般化と、明示的な評価を導く級数展開手法によって説明する。 我々の結果は、(A)dS境界相関関数のための統一的な計算ツールを提供し、今後の実験やシミュレーションに関連するより体系的な計算への道を開く。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Ultralight scalars can form superradiant clouds around rotating black holes. These may alter the dynamics of compact binaries and the ensuing waveform through orbital resonances and cloud ionization. We re-examine resonances involving states with nonzero decay width, deriving an effective treatment for resonances that are wider than the binary's frequency chirp. We demonstrate the utility of this approach by calculating an upper bound for the cloud's mass surviving up to the latest stages of the inspiral. Next, we study the accumulation of resonances with high-energy bound states. When these infinitely many, increasingly weak resonances are properly taken into account, they smooth out the "sharp features" in the binary's evolution that had been attributed to the ionization of the cloud. We compare our Newtonian results with recent relativistic calculations, highlighting common features as well as discrepancies. Our conclusions emphasize the need to carefully incorporate resonances in boson cloud waveform modeling. | 超軽量スカラーは、回転するブラックホールの周囲に超放射雲を形成する可能性があります。 これらは、軌道共鳴と雲の電離を通じて、コンパクト連星のダイナミクスとそれに続く波形を変化させる可能性があります。 我々は、非ゼロの減衰幅を持つ状態を含む共鳴を再検討し、連星の周波数チャープよりも広い共鳴に対する効果的な取り扱い方を導き出します。 このアプローチの有用性を示すために、インスパイラルの最終段階まで存続する雲の質量の上限を計算します。 次に、高エネルギー束縛状態を持つ共鳴の蓄積を調べます。 これらの無限に多く、徐々に弱くなる共鳴を適切に考慮すると、雲の電離に起因すると考えられていた連星の進化における「鋭い特徴」が滑らかになります。 我々は、ニュートン力学による結果を最近の相対論的計算と比較し、共通点と相違点を明らかにします。 我々の結論は、ボソン雲の波形モデリングにおいて共鳴を慎重に考慮する必要性を強調している。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We analyze a theory with non-minimal matter-curvature coupling, considering non-metricity properties with a Weyl connection. This model has the advantage of an extra force term which can mimic dark matter and dark energy, and simultaneously follow Weyl's idea to unify gravity and electromagnetism. Indeed, Schwarzschild-like and Reissner-Nordstrom-like black hole solutions exist in this model, leading to new features, such as an additional horizon, due to the non-metricity vector. We derive the cosmological field equations, considering a minimal coupling, and discuss preliminary results on the scalar cosmological perturbations in this model. | 我々は、ワイル接続を持つ非計量性を考慮し、非極小物質-曲率結合を持つ理論を解析する。 このモデルは、暗黒物質と暗黒エネルギーを模倣できる追加の力の項を持つという利点を持ち、同時にワイルの重力と電磁気学の統一というアイデアに従う。 実際、このモデルにはシュワルツシルト型およびライスナー-ノルドストローム型のブラックホール解が存在し、非計量性ベクトルによる追加の地平線などの新しい特徴をもたらす。 我々は、極小結合を考慮した宇宙論的場の方程式を導出し、このモデルにおけるスカラー宇宙論的摂動に関する予備的な結果を議論する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The recently proposed first-order viscous relativistic hydrodynamics formulation by Bemfica, Disconzi, Noronha, and Kovtun (commonly known as the BDNK formulation) has been shown to be causal, stable, strongly hyperbolic, and thus locally well-posed. It is now a viable new option for modelling out-of-equilibrium effects in fluids, and has attracted wide attention in its potential applications to astrophysical systems. In this work, we present the first non-linear numerical simulation of spherically symmetric neutron stars using the BDNK formulation under the Cowling approximation. Using a simplified equation of state, we show that stable evolutions can be constructed within a restricted parameter space up to the simulation time we explored. From these simulations, we analyse the frequency content of the quasi-normal modes and the decay rate of the fundamental mode. This analysis serves as a first step towards constructing a fully consistent model of neutron stars using the BDNK formulation. | 最近、Bemfica、Disconzi、Noronha、およびKovtunによって提案された一次粘性相対論的流体力学定式化（一般にBDNK定式化として知られる）は、因果的、安定、強双曲的であり、したがって局所的に適切であることが示されている。 これは現在、流体中の非平衡効果をモデル化するための実行可能な新しい選択肢であり、天体物理学的システムへの潜在的な応用において広く注目を集めている。 本研究では、カウリング近似の下でBDNK定式化を用いた、球対称中性子星の非線形数値シミュレーションを初めて行う。 簡略化された状態方程式を用いて、シミュレーション時間までの制限されたパラメータ空間内で、安定した発展が構築できることを示す。 これらのシミュレーションから、準正規モードの周波数内容と基本モードの減衰率を解析する。 この解析は、BDNK定式化を用いた中性子星の完全に整合したモデルの構築に向けた第一歩となる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Regular black holes and horizonless black-hole mimickers offer mathematically consistent alternatives to address the challenges posed by standard black holes. However, the formation mechanism of these alternative objects is still largely unclear and constitutes a significant open problem since understanding their dynamical formation represents a first step to assess their existence. We here investigate, for the first time and without invoking deviations from general relativity, the dynamical formation of a well-known horizonless black-hole mimicker, namely, a gravastar. More specifically, starting from the collapse of a uniform dust sphere as in the case of the Oppenheimer-Snyder collapse, we demonstrate that, under suitable conditions, a gravastar can form from the nucleation and expansion of a de-Sitter region with initial zero size at the center of the collapsing sphere. Furthermore, the de-Sitter expansion naturally slows down near the Schwarzschild radius, where it meets the collapsing dust surface and gives rise to a static equilibrium. Interestingly, we also find a maximum initial compactness of the collapsing star of $\mathcal{C}= 3/8$, above which the collapse to a black hole is inevitable. | 通常のブラックホールと地平線のないブラックホール模倣体は、標準的なブラックホールがもたらす課題に対処するための数学的に整合した代替案を提供します。 しかし、これらの代替天体の形成メカニズムは未だにほとんど解明されておらず、重要な未解決問題となっています。 なぜなら、それらの力学的形成を理解することは、それらの存在を評価するための第一歩となるからです。 本研究では、一般相対論からの逸脱を前提とすることなく、初めて、地平線のないブラックホール模倣体である重力星の力学的形成を研究します。 より具体的には、オッペンハイマー・スナイダー崩壊の場合のような均一なダスト球の崩壊から出発し、適切な条件下では、崩壊する球の中心にある初期サイズがゼロのデ・シッター領域の核生成と膨張から重力星が形成され得ることを示します。 さらに、デ・ジッター膨張は シュワルツシルト半径付近で自然に減速し、そこで崩壊するダスト表面と交わり、 静的平衡状態を生じます。 興味深いことに、 崩壊する星の初期コンパクトネスの最大値は $\mathcal{C}= 3/8$ であり、これを超えるとブラックホールへの崩壊は避けられません。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Lin, Maldacena, Rozenberg, and Shan (LMRS) presented a new information paradox in black hole physics by noticing that the entanglement and R\'enyi entropies in a two-sided black hole can become negative when the geometry contains a very large number of matter excitations behind the black hole horizon. While originally this puzzle was presented in the context of BPS two-sided black holes in two-dimensional supergravity, the negativity in fact persists for more general two-sided black holes in the presence of a large number of matter excitations. Since the entanglement and R\'enyi entropies in ordinary quantum systems cannot be negative, resolving this puzzle is a necessary step towards understanding the quantum mechanical description of black holes. In this paper, we explain how to address the entanglement negativity puzzle, both in the original setting discussed by LMRS and in more general non-supersymmetric settings, by summing over all non-perturbative contributions to the gravitational path integral. We then interpret this result from the point of view of a dual matrix integral, which we use to extend our analysis beyond the regime of validity of the genus re-summation performed in the gravitational path integral. In this regime, positivity is rescued by new saddles of the matrix integral, a one-eigenvalue instanton and a two-eigenvalue instanton. Finally, we formulate a similar puzzle and its resolution using random tensor network techniques. | Lin、Maldacena、Rozenberg、およびShan（LMRS）は、両面ブラックホールのエンタングルメントとレーニエントロピーが、ブラックホールの地平線の背後に非常に多数の物質励起が存在する幾何学的形状の場合に負になる可能性があることに着目し、ブラックホール物理学における新たな情報パラドックスを提示しました。 このパズルはもともと、2次元超重力におけるBPS両面ブラックホールの文脈で提示されましたが、実際には、多数の物質励起が存在するより一般的な両面ブラックホールでも、この負性は持続します。 通常の量子系におけるエンタングルメントとレーニエントロピーは負にはなり得ないため、このパズルを解くことは、ブラックホールの量子力学的記述を理解するための必要なステップです。 本論文では、LMRSで議論された元の設定と、より一般的な非超対称設定の両方において、エンタングルメント負性パズルを、重力経路積分へのすべての非摂動的な寄与を合計することによってどのように扱うかを説明する。 次に、この結果を双対行列積分の観点から解釈し、これを用いて、重力経路積分で行われる種数再和の妥当性領域を超えて解析を拡張する。 この領域では、正性は行列積分の新たな鞍点、すなわち1固有値インスタントンと2固有値インスタントンによって救済される。 最後に、同様のパズルを定式化し、ランダムテンソルネットワーク技術を用いてその解決法を示す。 |