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| Original Text | 日本語訳 |
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| Bouncing cosmologies, while offering a compelling alternative to inflationary models, face challenges from the growth of vector perturbations during the contracting phase. While linear vector instabilities can be avoided with specific initial conditions or the absence of vector degrees of freedom, we demonstrate the significant role of secondary vector perturbations generated by nonlinear interactions with scalar fluctuations. Our analysis reveals that in a broad class of single-field matter-bounce scenarios, these secondary vector perturbations get unacceptably large amplitudes, provided the curvature fluctuations are consistent with cosmic microwave background observations. This finding underscores the crucial importance of scalar-induced vector perturbations in bouncing cosmology and highlights the need for further investigation into their potential impact on the viability of these models. | バウンス宇宙論はインフレーション宇宙論に代わる魅力的な選択肢となる一方で、収縮期におけるベクトル擾乱の増大という課題に直面している。 線形ベクトル不安定性は特定の初期条件やベクトル自由度の欠如によって回避できるが、我々はスカラー揺らぎとの非線形相互作用によって生成される二次ベクトル擾乱が重要な役割を果たすことを実証した。 我々の解析は、単一場物質バウンスシナリオの広範なクラスにおいて、曲率揺らぎが宇宙マイクロ波背景放射の観測と整合する場合、これらの二次ベクトル擾乱は許容できないほど大きな振幅を持つことを明らかにした。 この発見は、バウンス宇宙論におけるスカラー誘起ベクトル擾乱の決定的な重要性を強調し、これらのモデルの実現可能性に対するそれらの潜在的な影響についてさらなる調査の必要性を浮き彫りにしている。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We construct $F(R)$ gravity models with scalar fields to describe cosmological inflation and formation of primordial black holes (PBHs). By adding the induced gravity term and the fourth-order polynomial potential for the scalar field to the known $F(R)$ gravity model, and using a conformal transformation of the metric, we obtain a two-field chiral cosmological model. For some values of the model parameters, we get that the inflationary parameters of this model are in good agreement with the observations of the cosmic microwave background radiation obtained by the Atacama Cosmology Telescope. The estimation of PBH masses suggests that PBHs could be dark matter candidates. | 我々は、宇宙論的インフレーションと原始ブラックホール（PBH）の形成を記述するために、スカラー場を用いた$F(R)$重力モデルを構築する。 既知の$F(R)$重力モデルに、誘導重力項とスカラー場の4次多項式ポテンシャルを加え、計量の共形変換を用いることで、2場カイラル宇宙論モデルを得る。 モデルパラメータのいくつかの値において、このモデルのインフレーションパラメータは、アタカマ宇宙論望遠鏡によって得られた宇宙マイクロ波背景放射の観測結果とよく一致する。 PBHの質量の推定は、PBHが暗黒物質の候補となる可能性があることを示唆している。 |
| 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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| We investigate the gravitational-wave background predicted by a two-scalar-field cosmological model that aims to unify primordial inflation with the dark sector, namely late-time dark energy and dark matter, in a single and self-consistent theoretical framework. The model is constructed from an action inspired by several extensions of general relativity and string-inspired scenarios and features a non-minimal interaction between the two scalar fields, while both remain minimally coupled to gravity. In this context, we derive the gravitational-wave energy spectrum over wavelengths ranging from today's Hubble horizon to those at the end of inflation. We employ the continuous Bogoliubov coefficient formalism, originally introduced to describe particle creation in an expanding Universe, in analogy to the well-established mechanism of gravitational particle production and, in particular, generalized to gravitons. Using this method, which enables an accurate description of graviton creation across all cosmological epochs, we find that inflation provides the dominant gravitational-wave contribution, while subdominant features arise at the inflation-radiation, radiation-matter, and matter-dark energy transitions, i.e., epochs naturally encoded inside our scalar field picture. The resulting energy density spectrum is thus compared with the sensitivity curves of the planned next-generation ground- and space-based gravitational-wave observatories. The comparison identifies frequency bands where the predicted signal could be probed, providing those windows associated with potentially detectable signals, bounded by our analyses. Consequences of our recipe are thus compared with numerical outcomes and the corresponding physical properties discussed in detail. | 我々は、原始インフレーションとダークセクター、すなわち後期暗黒エネルギーと暗黒物質を単一の自己無撞着な理論的枠組みで統合することを目的とする、2スカラー場宇宙論モデルによって予測される重力波背景放射を調査する。 このモデルは、一般相対論のいくつかの拡張と弦理論に着想を得たシナリオに着想を得た作用から構築されており、2つのスカラー場間の非最小相互作用を特徴とするが、両者は重力と最小限に結合したままである。 この文脈において、我々は現在のハッブルの地平線からインフレーション終焉までの波長にわたる重力波エネルギースペクトルを導出する。 我々は、膨張宇宙における粒子生成を記述するために最初に導入された連続ボゴリュボフ係数形式論を、重力粒子生成の確立されたメカニズム、特に重力子に一般化したものと同様に用いる。 この手法を用いることで、あらゆる宇宙論的時代における重力子生成を正確に記述することが可能となり、インフレーションが重力波への主要な寄与をもたらし、一方で、インフレーション放射、放射物質、物質暗黒エネルギー遷移、すなわち我々のスカラー場描像の中に自然にエンコードされた時代において、準主要な特徴が生じることがわかった。 得られたエネルギー密度スペクトルは、計画されている次世代地上および宇宙重力波観測所の感度曲線と比較される。 この比較により、予測される信号をプローブできる周波数帯域が特定され、我々の解析によって制限された、潜在的に検出可能な信号に関連するウィンドウが提供される。 このように、我々の処方箋の帰結は、数値結果と比較され、対応する物理的特性が詳細に議論される。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| One of the key features of the $R^2$-gravity is the embedding of a scalar field, scalaron, into the gravity sector. The scalaron interacts with the Standard Model (SM) matter fields through Planck-suppressed couplings. If the scalaron serves as a viable dark matter (DM) candidate, it can account for the lack of evidence of DM interactions beyond gravity in experimental and observational probes to date. The realization of the scalaron, as a cold DM candidate, depends on an induced trilinear interaction with the SM Higgs, despite its suppressed coupling strength. Here, we introduce a Higgs non-minimal coupling to gravity that additionally contributes to the induced trilinear interaction with its existing competing part, originated from the $R^2$-gravity. We study the interplay between these two contributions in the early universe, which determines both the initial conditions and evolution of the scalaron, leading to cold DM behavior at a later epoch. The trilinear interaction vanish identically for certain combinations of the Higgs non-minimal coupling and the scalaron mass, thereby setting the scalaron density through misalignment mechanism, similar to axions. Consequently, we find that the observed DM relic density is obtained for a scalaron mass between $1.38$ keV and $0.7$ MeV. The lower limit on the mass stems from the LHC constraints on the Higgs non-minimal coupling, whereas the upper bound arises from INTEGRAL/SPI limits on the excess gamma-ray flux from possible scalaron decays to two photons. | $R^2$重力理論の重要な特徴の一つは、スカラー場であるスカラーロンを重力セクターに埋め込むことである。 スカラーロンは、プランク抑制結合を介して標準模型（SM）の物質場と相互作用する。 もしスカラーロンが暗黒物質（DM）の有力候補となるならば、これまでの実験的・観測的探査において重力を超えたDM相互作用の証拠が見つかっていないことを説明できる。 冷たいDM候補としてのスカラーロンの実現は、その抑制された結合強度にもかかわらず、標準模型ヒッグス粒子との誘起三線相互作用に依存する。 本稿では、$R^2$重力理論に由来する既存の競合部分との誘起三線相互作用にさらに寄与する、ヒッグス粒子と重力との非最小結合を導入する。 我々は、初期宇宙におけるこれら2つの寄与の相互作用を研究する。 この相互作用は、スカラーロンの初期条件と進化の両方を決定し、後の時代に冷たいDM挙動をもたらす。 三線相互作用は、ヒッグス非最小結合とスカラーロン質量の特定の組み合わせに対して同一に消滅し、それによってアクシオンと同様に、ミスアラインメント機構によってスカラーロン密度が決定される。 結果として、観測されたDM残存密度は、スカラーロン質量が1.38keVから0.7MeVの範囲で得られることがわかった。 質量の下限は、ヒッグス非最小結合に対するLHCの制限に由来し、上限は、スカラーロンが2光子に崩壊した場合に発生する過剰ガンマ線フラックスに対するINTEGRAL/SPIの制限に由来する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this study, we investigate the thermodynamic law of accelerating and rotating black hole described by ro- tating C-metric, as well as holography properties in Nariai limit, which are related to Nariai-CFT and Kerr-CFT correspondence. In order to achieve this goal we define a regularized Komar mass with physical interpretation of varying the horizon area from spinless limit to general case, and derive the frist law based on this construction through covariant phase space formalism. Serving for potential future studies, we also reduce the model to a 2-dimensional JT-type action and discuss some of its properties. | 本研究では、回転C計量によって記述される加速回転ブラックホールの熱力学法則、およびNariai-CFT対応とKerr-CFT対応に関連するNariai極限におけるホログラフィー特性を調査する。 この目的を達成するために、地平線領域をスピンレス極限から一般の場合まで変化させる物理的解釈を伴う正規化コマー質量を定義し、この構成に基づいて共変位相空間形式論を用いて最初の法則を導出する。 将来の研究の可能性を考慮し、このモデルを2次元JT型作用に縮減し、そのいくつかの性質についても議論する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| By interpreting the difference between the original Regge-Wheeler potential and its piecewise step approximation as perturbative effects induced by the external environment of the black hole, we investigate the stability of Schwarzschild black hole time-domain waveforms. In this work, we employ the Green's function method under the assumption of an observer at spatial infinity to obtain the waveform. For two cases in which the initial Gaussian bump near the event horizon or at spatial infinity, we derive analytic expressions for the corresponding waveforms. Our results demonstrate that the waveform is indeed insensitive to tiny modifications of the effective potential, thereby confirming its stability. More importantly, we find that broader initial bumps imprint the influence of small environmental modifications more clearly on the waveform, which may provide theoretical guidance for probing the exterior environment of black holes. | 元のレッジェ＝ホイーラーポテンシャルとその区分ステップ近似との差を、ブラックホールの外部環境によって引き起こされる摂動効果として解釈することにより、シュワルツシルトブラックホールの時間領域波形の安定性を調査する。 本研究では、観測者が空間無限遠にあるという仮定の下でグリーン関数法を用いて波形を求める。 初期のガウス分布の隆起が事象の地平線付近にある場合と空間無限遠にある場合の2つのケースについて、対応する波形の解析的表現を導出する。 結果は、波形が有効ポテンシャルの小さな変化に対して実際には鈍感であることを示し、それによってその安定性を裏付けている。 さらに重要なことは、初期の隆起が広いほど、小さな環境変化の影響が波形により明確に現れることを発見した。 これは、ブラックホールの外部環境を探るための理論的指針となる可能性がある。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We obtain rotating black hole solutions to the Einstein-Maxwell equations with the cosmological constant. There are eight parameters in the solutions. They are the physical mass $M$, the electric charge $Q$, the specific angular momentum $a$, the acceleration $\alpha$, the cosmological constant $\lambda$ and other three parameters, $S_1\;, S_2$ and $S_3$. We show that $S_3$ and $S_1$ are actually the well-known NUT charge and the rescaled parameter $C$, respectively, for the Kerr-NUT spacetime. As for $S_2$, it is a new parameter although it has the same physical meaning of $C$ in the weak field limit. In the case of static limit, $S_2$ describes a conical defect along the axis of revolution, which corresponds to a cosmic string of tension. Therefore, the solutions extend the accelerating Kerr-Newman-NUT-de Sitter spacetime. | 我々は、宇宙定数を持つアインシュタイン-マクスウェル方程式の回転ブラックホール解を得る。 解には8つのパラメータがある。 それらは、物理的な質量 $M$、電荷 $Q$、比角運動量 $a$、加速度 $\alpha$、宇宙定数 $\lambda$、そして他の3つのパラメータ $S_1\;、S_2$、$S_3$ である。 $S_3$ と $S_1$ は、Kerr-NUT時空において、それぞれよく知られたNUT電荷と再スケールされたパラメータ $C$ であることを示す。 $S_2$ は、弱場極限では $C$ と同じ物理的意味を持つが、新しいパラメータである。 静的極限の場合、$S_2$ は回転軸に沿った円錐状の欠陥を記述し、これは宇宙の張力弦に対応する。 したがって、 解は加速するカー・ニューマン・NUT・ド・ジッター時空を拡張する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this work, we have performed a detailed holographic analysis of the stochastic dynamics of a heavy quark propagating through a strongly coupled plasma moving with a constant velocity along a fixed spatial direction. To model this scenario within the framework of the AdS/CFT correspondence, we consider a boosted AdS black brane geometry in the bulk. The boost corresponds to the uniform motion of the plasma on the boundary field theory side. The presence of this boost introduces a preferred direction, leading to an anisotropic environment in which the behavior of the quark differs depending on its direction of motion. Consequently, we examine two distinct cases, namely, quark motion parallel to the direction of the boost and motion perpendicular to it. In this work we have computed the diffusion coefficient for both along the boost and perpendicular to the boost directions. We have obtained the diffusion coefficient by following the two different approaches in both the cases. These complementary approaches yield consistent results, thereby reinforcing the reliability of the computations carried out. Additionally, we derive and verify the fluctuation-dissipation relation within this anisotropic setup, confirming its validity in both longitudinal and transverse channels. Our findings provide deeper insight into the non-equilibrium transport properties of strongly coupled plasma and further elucidate the holographic description of Brownian motion in anisotropic backgrounds. Then we have moved on to proving the fluctuation dissipation theorem in this context. Finally, we proceed to holographcally compute the Butterfly velocity by using the entanglement wedge subregion duality and express the diffusion coefficients in terms of the chaotic observables. | 本研究では、固定された空間方向に沿って等速度で運動する強結合プラズマ中を伝播する重いクォークの確率論的ダイナミクスについて、詳細なホログラフィック解析を行った。 このシナリオをAdS/CFT対応の枠組みでモデル化するために、バルク内のブーストされたAdSブラックブレーン構造を考える。 ブーストは、境界場理論側におけるプラズマの一様運動に対応する。 このブーストの存在は、優先方向を導入し、クォークの挙動が運動方向によって異なる異方性環境をもたらす。 したがって、我々は2つの異なるケース、すなわちブースト方向に平行なクォークの運動と、ブースト方向に垂直な運動を検討する。 本研究では、ブースト方向に沿った場合とブースト方向に垂直な場合の両方について拡散係数を計算した。 拡散係数は、両方のケースにおいて2つの異なるアプローチに従うことで得られた。 これらの相補的なアプローチは、一貫した結果をもたらし、それによって計算の信頼性を強化する。 さらに、この異方性設定における揺らぎ散逸関係を導出し、検証し、縦方向および横方向のチャネルの両方においてその妥当性を確認した。 この知見は、強結合プラズマの非平衡輸送特性へのより深い洞察を提供し、異方性背景におけるブラウン運動のホログラフィック記述をさらに解明する。 次に、この文脈における揺らぎ散逸定理の証明に移った。 最後に、エンタングルメントウェッジサブ領域双対性を用いてバタフライ速度をホログラフィックに計算し、拡散係数をカオス観測量で表す。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The shadow of a black hole is critically dependent on the surrounding accreting matter. We investigate the observational signatures of a Schwarzschild black hole embedded in a Hernquist dark matter (DM) halo under three distinct accretion scenarios: a geometrically thin disk, a static spherical flow, and an infalling spherical flow. For the thin disk model, we find that direct emission dominates the total observed intensity, while the size and brightness of the lensing and photon rings serve as sensitive probes of the Hernquist DM parameters. Under spherical accretion, the Hernquist DM halo significantly enlarges the photon sphere. This results in an observable shadow that is approximately $2\%$ to $30\%$ larger than in the vacuum case, though this increase in size is accompanied by a considerable decrease in overall image brightness. Furthermore, the Doppler de-boosting effect in the infalling scenario produces a markedly darker image than its static counterpart. Our results demonstrate that the size and brightness profile of a black hole shadow provide a powerful observational tool to probe and constrain the distribution of dark matter in galactic centers. | ブラックホールの影は、周囲の降着物質に大きく依存する。 我々は、3つの異なる降着シナリオ（幾何学的に薄い円盤、静的な球状流、そして落下する球状流）において、ヘルンキスト暗黒物質（DM）ハローに埋め込まれたシュワルツシルト・ブラックホールの観測的特徴を調べた。 薄い円盤モデルでは、直接放射が観測される全強度の大部分を占め、一方、レンズ効果と光子リングの大きさと明るさは、ヘルンキストDMパラメータの敏感なプローブとして機能することが分かった。 球状降着の場合、ヘルンキストDMハローは光子球を大幅に拡大する。 その結果、観測可能な影は真空の場合よりも約$2\%$から$30\%$大きくなるが、この大きさの増加は全体的な像の明るさの大幅な減少を伴う。 さらに、落下シナリオにおけるドップラー効果の減衰は、静止時よりも著しく暗い画像を生成します。 私たちの研究結果は、ブラックホールシャドウの大きさと明るさのプロファイルが、銀河中心における暗黒物質の分布を調査し、制限するための強力な観測ツールとなることを示しています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| This work presents a comprehensive investigation of a novel cosmological model that unifies the Modified Chaplygin Gas (MCG) equation of state with gravitationally induced matter creation and bulk viscous dissipation in a spatially flat Friedmann-Lemaitre-Robertson-Walker spacetime. The MCG fluid is characterized by an exotic equation of state $p = A\rho - C/\rho^\alpha$, while the matter creation rate is taken as $\Gamma = 3\beta H$ and the bulk viscous pressure as $\pi = -3H\xi_0 \rho_m^{1/2}$. We derive the modified Friedmann equations and obtain an analytical expression for the Hubble parameter $H(z)$, which is then used to reconstruct the evolutionary trajectories of key cosmological parameters: the deceleration parameter $q(z)$, jerk parameter $j(z)$, and snap parameter $s(z)$. The model parameters are constrained using two observational datasets: DS1 (Pantheon+ + Cosmic Chronometers + DESI BAO + $\sigma_8$) and DS2 (DS1 + R22), employing a Markov Chain Monte Carlo (MCMC) analysis. The results indicate that the proposed hybrid model successfully generates a transition from decelerated to accelerated expansion, consistent with current observations. Notably, the inclusion of R22 data leads to a higher best-fit value of $H_0$, helping to alleviate the $H_0$ tension. Furthermore, we perform a rigorous thermodynamic analysis of the model by testing the Generalized Second Law (GSL) of thermodynamics. We compute the total entropy rate of change $\dot{S}_{\text{total}} = \dot{S}_{\text{fluid}} + \dot{S}_{\text{horizon}}$, finding it positive throughout cosmic history for both datasets, confirming the model's thermodynamic viability. The second derivative $\ddot{S}_{\text{total}}$ exhibits a clear transition from positive to negative values around $z \sim 1$, indicating a shift from accelerating to decelerating entropy production a signature of late-time thermodynamic stabilization. | 本研究では、空間的に平坦なフリードマン・ルメートル・ロバートソン・ウォーカー時空における重力誘起物質生成およびバルク粘性散逸と修正チャプリギン気体（MCG）状態方程式を統合する新しい宇宙論モデルの包括的な研究を提示する。 MCG流体は、エキゾチックな状態方程式$p = A\rho - C/\rho^\alpha$で特徴付けられ、物質生成率は$\Gamma = 3\beta H$、バルク粘性圧力は$\pi = -3H\xi_0 \rho_m^{1/2}$とされる。 我々は修正フリードマン方程式を導出し、ハッブルパラメータ$H(z)$の解析的表現を得た。 これを用いて、主要な宇宙論パラメータである減速パラメータ$q(z)$、ジャークパラメータ$j(z)$、スナップパラメータ$s(z)$の進化軌道を再構成する。 モデルパラメータは、2つの観測データセット、DS1 (Pantheon+ + Cosmic Chronometers + DESI BAO + $\sigma_8$) と DS2 (DS1 + R22) を用いて、マルコフ連鎖モンテカルロ(MCMC)解析によって制約される。 結果は、提案されたハイブリッドモデルが減速膨張から加速膨張への遷移をうまく生成し、現在の観測結果と整合していることを示す。 特に、R22データを含めることで、$H_0$の最適値が高まり、$H_0$緊張の緩和に役立つことが注目される。 さらに、熱力学の一般化第二法則（GSL）を検証することにより、モデルの厳密な熱力学的解析を行いました。 全エントロピー変化率$\dot{S}_{\text{total}} = \dot{S}_{\text{fluid}} + \dot{S}_{\text{horizon}}$を計算し、両方のデータセットにおいて宇宙史を通じて正の値を示し、モデルの熱力学的妥当性を確認しました。 2階微分$\ddot{S}_{\text{total}}$は、$z \sim 1$付近で正から負への明確な遷移を示しており、これはエントロピー生成の加速から減速への移行を示しており、これは後期の熱力学的安定化の兆候です。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Employing the principle of quantum teleportation in gravitational-wave detectors provides a method to address technical challenges associated with implementing quantum filters for squeezed-light injection. A recent proposal has shown that an arbitrary number of effective squeezing-angle rotations can be achieved by cascading quantum teleportation, yielding sensitivity equivalent to frequency-dependent pre-filtering. A natural question is whether the teleportation-based protocol can also realize frequency-dependent post-filtering. In this work, we examine this possibility and show that, with perfect teleportation fidelity, post-filtering can be fully implemented. In practice, however, various imperfections make the sensitivity nearly equivalent to that of teleportation-based pre-filtering. We apply this scheme to the low-frequency detector in the Einstein Telescope xylophone configuration and find that teleportation-based post-filtering could also be a candidate for the detector's design. | 重力波検出器に量子テレポーテーションの原理を用いることで、スクイーズド光注入用量子フィルタの実装に伴う技術的課題に対処する手法が提供される。 最近の提案では、量子テレポーテーションをカスケード接続することで、任意の数の有効スクイージング角回転を実現でき、周波数依存のプレフィルタリングと同等の感度が得られることが示された。 当然の疑問として、テレポーテーションに基づくプロトコルで周波数依存のポストフィルタリングも実現できるかどうかが挙げられる。 本研究では、この可能性を検証し、テレポーテーションの忠実度が完璧であれば、ポストフィルタリングを完全に実装できることを示す。 しかしながら、実際には、様々な欠陥により、感度はテレポーテーションに基づくプレフィルタリングとほぼ同等となる。 この方式をアインシュタイン望遠鏡の木琴構成の低周波検出器に適用し、テレポーテーションに基づくポストフィルタリングも検出器設計の候補となり得ることを明らかにした。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We employ a self consistent framework to study the backreaction effects of particle creation in the coupled semiclassical dynamics of a quantum complex scalar field and a classical electric field in both (1 + 1) and (1 + 3) dimensional Minkowski and de Sitter spacetimes. Using a general Gaussian state formalism in the Schrodinger picture, we solve the resulting nonlinear equations with Gaussian initial data, obtaining a self consistent semiclassical evolution that incorporates nonperturbative backreaction. We compute the time-dependent instantaneous particle content, current density, and electric field, defined through instantaneous eigenstates of the field modes. Comparing scenarios with and without backreaction, we find that backreaction strongly modifies the electric field and current, producing immediate plasma like oscillations and driving pronounced oscillations in the instantaneous mode occupations through nonadiabatic squeezing and quantum interference. These oscillations do not imply additional irreversible particle production the time averaged particle number remains essentially constant but they reveal the rich nonperturbative real-time dynamics captured by our self-consistent semiclassical approach across dimensions and in both Minkowski and de Sitter backgrounds. | 我々は自己無撞着な枠組みを用いて、(1 + 1)次元および(1 + 3)次元ミンコフスキー時空とド・ジッター時空の両方における量子複素スカラー場と古典電場の結合した半古典的ダイナミクスにおける粒子生成の反作用効果を研究する。 シュレーディンガー描像における一般ガウス状態形式を用いて、得られた非線形方程式をガウス初期データで解き、非摂動的な反作用を組み込んだ自己無撞着な半古典的発展を得る。 我々は、場のモードの瞬間固有状態によって定義される、時間依存の瞬間粒子量、電流密度、および電場を計算する。 反作用がある場合とない場合のシナリオを比較すると、反作用は電場と電流を大きく変化させ、即時のプラズマ状振動を生成し、非断熱スクイージングと量子干渉によって瞬間モード占有に顕著な振動を駆動することがわかる。 これらの 振動は、時間平均粒子数が本質的に一定であるため、不可逆的な粒子生成の追加を意味するものではありませんが、次元をまたいで、ミンコフスキー背景とド・ジッター背景の両方において、自己無撞着な半古典的アプローチによって捉えられる、豊富な非摂動的なリアルタイムダイナミクスを明らかにします。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We re-derive an exact analytic three-parameter expressions for the non-rotating metric, describing a Taub-NUT-like black hole (BH), and its associated bumblebee field that are solutions to the Einstein-bumblebee gravity. We construct a consistence thermodynamics for the Taub-NUT-like BH and determine its thermodynamic topological class. The Lorentz symmetry breaking affects the mass and temperature of the BH but does not affect its thermodynamic topological classification. | 我々は、回転しない計量の正確な解析的3パラメータ表現を再導出し、タウブ-NUT型ブラックホール（BH）と、それに関連するバンブルビー場（アインシュタイン-バンブルビー重力の解）を記述する。 タウブ-NUT型BHの無矛盾熱力学を構築し、その熱力学的位相類を決定する。 ローレンツ対称性の破れは、BHの質量と温度に影響を与えるが、熱力学的位相類には影響を与えない。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this work, we investigate two Dark Energy (DE) models characterized by higher-order derivatives of the Hubble parameter $H$, which generalize previously proposed DE scenarios. Assuming a power-law form of the scale factor $a(t)$ given by $a(t)=b_0t^n$, we derive analytical expressions for the DE energy density, pressure, the Equation of State (EoS) parameter, the deceleration parameter and the evolutionary form of the fractional DE density. Both non-interacting and interacting dark sector frameworks are examined, with the interaction modeled through a coupling term proportional to the Dark Matter (DM) energy density. For specific parameter sets corresponding to power-law indices $n=2$, $n=3$, and $n=4$, we compute the present age of the Universe. The obtained values deviate from the observationally inferred age of $\approx 13.8$ Gyr; however, a systematic trend is identified, with larger $n$ leading to higher ages. Furthermore, interacting scenarios consistently predict larger ages compared to their non-interacting counterparts. These results highlight the phenomenological viability and limitations of higher-derivative DE models in describing the cosmic evolution. | 本研究では、ハッブルパラメータ$H$の高階微分によって特徴付けられる2つのダークエネルギー（DE）モデルを検証し、これまでに提案されたDEシナリオを一般化する。 スケールファクタ$a(t)$のべき乗形が$a(t)=b_0t^n$で与えられると仮定し、DEエネルギー密度、圧力、状態方程式（EoS）パラメータ、減速パラメータ、および分数DE密度の発展形に関する解析的表現を導出する。 相互作用しないダークセクターと相互作用するダークセクターの両方の枠組みを検討し、相互作用はダークマター（DM）エネルギー密度に比例する結合項によってモデル化される。 べき乗指数$n=2$、$n=3$、および$n=4$に対応する特定のパラメータセットについて、現在の宇宙の年齢を計算する。 得られた値は、観測から推定される年齢$\approx 13.8$ Gyrからずれている。 しかし、$n$が大きいほど年齢が高くなるという系統的な傾向が確認されています。 さらに、相互作用するシナリオは、相互作用しないシナリオと比較して、一貫して年齢が長くなると予測します。 これらの結果は、宇宙の進化を記述する上で、高階微分DEモデルの現象論的な実現可能性と限界を浮き彫りにしています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We construct new black holes using the curvature-induced scalarization mechanism in Einstein gravity coupled to a massless phantom scalar. We find that the general wormhole solutions with independent scalar charge become descalarized so that the resulting black hole scalar hair becomes secondary and a function of the mass only. The long-range force between the two identical black holes can be attractive, zero or repulsive, depending on the mass/scalar charge relation. Furthermore, the black hole mass can be negative. Our finding suggests that exotic matter responsible for wormholes can also lead to exotic black holes. | 我々は、アインシュタイン重力における曲率誘起スカラー化機構を質量ゼロのファントムスカラーと結合させることで、新たなブラックホールを構築した。 その結果、独立したスカラー電荷を持つ一般的なワームホール解はスカラー化が解除され、結果として生じるブラックホールのスカラーヘアは二次的なものとなり、質量のみの関数となることを発見した。 2つの同一のブラックホール間の長距離力は、質量とスカラー電荷の関係に依存して、引力、ゼロ、または斥力となる。 さらに、ブラックホールの質量は負になることもある。 我々の発見は、ワームホールの原因となるエキゾチック物質がエキゾチックブラックホールにもつながり得ることを示唆している。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Numerous observations have shown that almost all galaxies in our Universe host supermassive black holes (SMBHs), but there is still much debate about their formation and evolutionary processes. Recently, gravitational waves (GWs) have been expected to be a new and important informative observation, in particular, in the low-frequency region by making use of the Laser Interferometer Space Antenna (LISA) and Pulsar Timing Arrays (PTAs). As an evolutionary process of the SMBHs, we revisit a dark matter (DM) halo-SMBH coevolution model based on the halo merger tree employing an ansatz for the mass relation between the DM halos and the SMBHs at $z=6$. In this model, the mass of SMBHs grows through their mergers associated with the halo mergers, and hence the evolutionary information must be stored in the GWs emitted at the mergers. We investigate the stochastic gravitational background from the coalescing SMBH binaries, which the PTAs can detect, and also the GW bursts emitted at the mergers, which can be detected by the mHz band observations such as LISA. We also discuss the possibility of probing the mass relation between the DM halos and the SMBHs at high redshift by future GW observations. | 数多くの観測により、宇宙のほぼすべての銀河が超大質量ブラックホール（SMBH）を宿していることが示されているが、その形成と進化過程については依然として多くの議論が続いている。 近年、レーザー干渉計宇宙アンテナ（LISA）とパルサータイミングアレイ（PTA）を利用することで、特に低周波領域における重力波（GW）の観測が、新たな重要な情報源となることが期待されている。 SMBHの進化過程として、我々は、$z=6$におけるDMハローとSMBHの質量関係の仮説を用いたハロー合体ツリーに基づく暗黒物質（DM）ハロー-SMBH共進化モデルを再検討する。 このモデルでは、SMBHの質量はハロー合体に伴う合体を通じて増加するため、合体時に放出される重力波に進化情報が蓄えられていると考えられる。 我々は、PTAで検出可能な合体中のSMBH連星からの確率的重力背景放射と、LISAなどのmHz帯観測で検出可能な合体時に放出される重力波バーストを調査する。 また、将来の重力波観測によって、DMハローと高赤方偏移のSMBHの質量関係を解明できる可能性についても議論する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate an interacting dark energy-dark matter model within the quintessence framework, characterized by the coupling term $Q_0 = \alpha \kappa \rho_m \dot{\phi} \left[1 - \beta R^2/(6H^2) \right]$, and the scalar field evolves under an exponential potential $V(\phi) = V_0 e^{-\lambda \kappa \phi}$, with parameters $\alpha$, $\lambda$, and $\beta$. Recasting the cosmological equations into a first-order autonomous system using dimensionless variables, we perform a phase space analysis to identify conditions for stable, non-phantom accelerating attractors. The Ricci scalar term, controlled by $\beta$, significantly affects the stability of critical points, with attractors transitioning to repellers for higher values of $\beta$. We also analyze linear scalar perturbations, focusing on the matter density contrast $\delta_m$ and the growth index $\gamma$. Additionally, we compute the deceleration and jerk parameters, the Hubble rate, and the distance modulus $\mu(z)$, showing good agreement with observational data. The model naturally addresses the cosmic coincidence problem through scalar field tracking behavior. For moderate parameter values, matter perturbations continue to grow into the future, capturing both background and perturbative dynamics effectively. This framework thus offers a consistent and observationally viable approach to interacting dark energy. | 我々は、相互作用するダークエネルギー-ダークマター模型を、クインテッセンスの枠組みの中で調査する。 この模型は結合項$Q_0 = \alpha \kappa \rho_m \dot{\phi} \left[1 - \beta R^2/(6H^2) \right]$で特徴付けられ、スカラー場は指数ポテンシャル$V(\phi) = V_0 e^{-\lambda \kappa \phi}$の下で発展し、パラメータは$\alpha$、$\lambda$、$\beta$である。 宇宙論方程式を無次元変数を用いた一次自律系に書き直し、位相空間解析を行うことで、安定でファントムではない加速アトラクターの条件を特定する。 $\beta$によって制御されるリッチ・スカラー項は、臨界点の安定性に大きな影響を与え、$\beta$の値が高いほどアトラクターは反発アトラクターへと遷移する。 また、物質密度コントラスト$\delta_m$と成長指数$\gamma$に焦点を当て、線形スカラー摂動を解析する。 さらに、減速パラメータとジャークパラメータ、ハッブル宇宙望遠鏡による観測データと良好な一致を示す。 このモデルは、スカラー場の追跡挙動を通じて宇宙の同時発生問題に自然に対処している。 中程度のパラメータ値では、物質摂動は将来にわたって成長し続け、背景ダイナミクスと摂動ダイナミクスの両方を効果的に捉える。 したがって、この枠組みは、相互作用するダークエネルギーに対する一貫性があり観測的に実現可能なアプローチを提供する。 |
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| Suspension thermal modes in interferometric gravitational-wave detectors produce narrow, high-Q spectral lines that can contaminate gravitational searches and bias parameter estimation. In KAGRA, cryogenic mirrors are held by thick suspension fibers, designed to sustain such low-temperature environment, which may further affects inharmonicity modes, fiber dimensions, and mechanical behavior compared to typical interferometers. Remaining a prominent source of narrowband contamination, we implement a Kalman filter to model and track violin lines, building on the methodology introduced in [1], and apply subtraction to KAGRA O3GK data. Using gravitational-wave template injections, we validate that the subtraction preserves matched-filter SNR while effectively suppressing line power. Comparisons of power spectral densities and residual analyses confirm that the method removes deterministic line contributions without introducing waveform distortions. This approach provides a cleaner strain channel for searches and parameter estimation and will become increasingly important for future low-temperature detectors with higher-Q suspensions, such as the Einstein Telescope. | 干渉計型重力波検出器におけるサスペンション熱モードは、狭帯域で高Q値のスペクトル線を生成し、重力探査やバイアスパラメータ推定に悪影響を与える可能性があります。 KAGRAでは、極低温ミラーは太いサスペンションファイバーで保持されており、このような低温環境に耐えられるように設計されています。 この低温環境は、一般的な干渉計と比較して、非調和モード、ファイバー寸法、および機械的挙動にさらなる影響を与える可能性があります。 狭帯域汚染の大きな原因として依然として挙げられるこの問題に対処するため、我々は[1]で紹介された手法に基づき、バイオリンラインをモデル化および追跡するカルマンフィルターを実装し、KAGRA O3GKデータに減算を適用しました。 重力波テンプレート注入を用いて、減算によって整合フィルターのSNRが維持されながら、ラインパワーが効果的に抑制されることを検証しました。 パワースペクトル密度と残差解析の比較により、この手法は波形歪みを生じさせることなく、確定的なライン寄与を除去できることが確認されました。 このアプローチは、探索とパラメータ推定のためのよりクリーンな歪みチャネルを提供し、アインシュタイン望遠鏡のような、より高いQ値を持つサスペンションを備えた将来の低温検出器にとってますます重要になるでしょう。 |
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| We demonstrate that the isentropic absorption of a classical charged test particle is classically forbidden for all 3+1 dimensional stationary, non-extremal, axisymmetric black holes in any diffeomorphism invariant theory of gravity. This result is derived purely from the near-horizon geometry and thermodynamic properties of the black hole spacetime, independent of the specific gravitational theory. We further consider the Kerr-Newman black hole in general relativity and analyse, using the quantum tunnelling approach, the conditions under which isentropic absorption may become allowed. Broader implications for the second law and extremality bounds are discussed. | 我々は、古典的な荷電テスト粒子の等エントロピー吸収が、あらゆる微分同相不変重力理論において、すべての3+1次元定常非極限軸対称ブラックホールに対して古典的に禁制であることを示す。 この結果は、ブラックホール時空の近地平線幾何学と熱力学的性質からのみ導かれ、特定の重力理論とは独立である。 さらに、一般相対論におけるカー・ニューマンブラックホールを考察し、量子トンネル効果のアプローチを用いて、等エントロピー吸収が許容される条件を解析する。 第二法則と極限性限界へのより広範な影響についても議論する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The symmetry energy expansion is a useful way to parametrize the properties of dense matter near nuclear saturation density, and much work has been done to connect physical quantities like the neutron star radius and the core-crust transition density to the symmetry energy parameters. In this work, I connect the weak-interaction-driven bulk viscosity in neutron-proton-electron ($npe$) matter to the symmetry parameters by calculating the susceptibilities of dense matter in terms of the symmetry energy. I use this result to calculate the resonant-peak value of the bulk viscosity as a function of density, finding that it strongly depends on $L$, as does the minimum bulk-viscous dissipation timescale. Also resulting from this calculation is a formula for finding the conformal points of the zero-temperature equation of state. Finally, I determine for which values of the symmetry parameters the maximum r-mode-stable rotation frequency of an $npe$-matter neutron star is smaller than the Kepler frequency, in the high-temperature conditions where bulk viscosity is the dominant dissipation mechanism. | 対称エネルギー展開は、原子核飽和密度付近の高密度物質の特性をパラメータ化する有用な方法であり、中性子星半径やコア-地殻遷移密度などの物理量を対称エネルギーパラメータに関連付ける研究が数多く行われてきました。 本研究では、高密度物質の磁化率を対称エネルギーの観点から計算することにより、中性子-陽子-電子（$npe$）物質における弱い相互作用駆動型バルク粘性を対称パラメータに関連付けます。 この結果を用いて、密度の関数としてのバルク粘性の共鳴ピーク値を計算し、それが最小バルク粘性散逸時間スケールと同様に$L$に強く依存することを発見しました。 また、この計算から、零温度状態方程式の共形点を求めるための公式も得られます。 最後に、バルク粘性が支配的な散逸機構である高温条件において、npe物質中性子星のrモード安定回転周波数の最大値がケプラー周波数よりも小さくなる対称性パラメータの値を決定する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We present a passive ultraviolet charge management system for the fused silica test masses in ground-based laser interferometric gravitational wave detectors. The system uses photoelectron emission from low work-function gold coatings illuminated by 275 to 285 nm UV light to neutralize unwanted electric charges on the electrically floating test masses, maintaining them at zero potential relative to surrounding components. Two implementation schemes are described: 1. distributed discharge tabs illuminated by UV LEDs mounted at the eight surrounding earthquake stops, and 2. a conductively linked tab design enabling a centralized discharge on the test mass barrel, with potential extension to annular coatings around the high-reflectivity and anti-reflective surfaces. Experimental results show photoelectric currents greater or equal to 10 pA for 1.0 mW of incident UV, enabling discharge rates greater than 10V/s for a 1 pF capacitance. With 0.2 mW UV power, charge neutralization to less or equal to 1 pC can be achieved in 5 to 75 minutes. This technique offers a vacuum-compatible alternative to ion sprayers, significantly reducing operational downtime. For the conductive-barrel configuration, we also propose a balanced electrostatic actuator using four parallel-plate capacitors for combined control of TM axial displacement, tilt, and azimuth, with reduced drive voltages. | 地上設置型レーザー干渉重力波検出器の溶融石英製試験質量のための受動型紫外線電荷管理システムを紹介する。 このシステムは、275～285 nmの紫外線光を照射した低仕事関数の金コーティングからの光電子放出を利用して、電気的に浮遊する試験質量上の不要な電荷を中和し、周囲の部品に対する電位をゼロに保つ。 実装方法としては、1. 周囲の8つの地震停止部に設置された紫外線LEDによって照射される分散型放電タブ、および2. 試験質量バレル上で集中放電を可能にし、高反射率および反射防止面周囲の環状コーティングまで電位を拡張する導電的に連結されたタブ設計の2つが挙げられる。 実験結果では、1.0 mWの入射紫外線に対して10 pA以上の光電流が得られ、1 pFの静電容量で10 V/sを超える放電速度が可能であることが示された。 0.2 mWの紫外線出力で、5～75分で1 pC以下の電荷中和を実現できます。 この技術は、イオンスプレーに代わる真空対応の代替手段となり、運用停止時間を大幅に短縮します。 導電性バレル構成では、4つの平行板コンデンサを用いたバランス型静電アクチュエータも提案しています。 このアクチュエータは、駆動電圧を低減しながら、TMの軸方向変位、傾斜、方位角を統合的に制御します。 |
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| We generalize our recent work on k-essence sourcing Kerr--Schild spacetimes to kinetic gravity braiding scalar field. For k-essence, in order a perturbative Kerr--Schild type solution to become exact, the k-essence Lagrangian was either linear in the kinetic term (with the Kerr--Schild congruence autoparallel) or unrestricted, provided the scalar gradient along the congruence vanishes. A similar reasoning for the pure kinetic braiding contribution leads to either a vanishing Lagrangian or a scalar which is constant along the congruence. From the scalar dynamics we also derive an accompanying constraint. Finally, we discuss pp-waves, an example of Kerr--Schild spacetime generated by a constant k-essence along the Kerr--Schild congruence with vanishing Lagrangian. This allows for the construction of a Fock-type space, consisting of a tower of Kerr--Schild maps first yielding a vacuum pp-wave from flat spacetime; next a k-essence generated pp-wave from the vacuum pp-wave; and finally an arbitrary number of k-essence pp-waves with different, retarded time dependent metric functions. | 我々は、Kerr-Schild時空をk-エッセンスでソーシングする研究を、運動学的重力編組スカラー場へと一般化する。 k-エッセンスの場合、摂動論的Kerr-Schild型解が正確になるためには、k-エッセンスのラグランジアンは、運動学的項において線形（Kerr-Schild合同が自己平行）であるか、合同に沿ったスカラー勾配がゼロとなる限り、無制限である必要があった。 純粋な運動学的編組寄与についても同様の推論から、ラグランジアンがゼロになるか、合同に沿って一定のスカラーになるかのいずれかが得られる。 スカラー力学から、付随する制約条件も導出する。 最後に、PP波について議論する。 これは、カー・シルト合同に沿って定数kエッセンスによって生成されるカー・シルト時空の例として、ラグランジアンが消滅する。 これにより、カー・シルト写像の塔から構成されるフォック型空間の構築が可能になる。 この塔は、平坦時空から真空pp波を最初に生成し、次に真空pp波からkエッセンスによって生成されたpp波を生成し、最後に、異なる遅延した時間依存計量関数を持つ任意の数のkエッセンスpp波を生成する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this paper, we reinvestigate the Starobinsky inflation and its reheating features after the ACT results. To make the Starobinsky model satisfy ACT with $68\%$ CL, the number of e-folds increases to $>70$ while the reheating temperature drops to $10^4$ GeV. The preheating stages and the reheating temperature need to be adjusted drastically in favor of the lower temperature. We obtain that the preheating stage of Starobinsky inflation should be mixed between tachyonic and non-tachyonic preheating to favor the analytical estimation, PBH abundance, and the low reheating temperature at once. For that purpose, a varied momentum is necessary to obtain the favored results. | 本論文では、ACTの結果を受けて、スタロビンスキー・インフレーションとその再加熱特性を再調査する。 スタロビンスキー模型が$68\%$のCLでACTを満たすためには、e-foldの数は$70$以上に増加する一方で、再加熱温度は$10^4$ GeVまで低下する。 予熱段階と再加熱温度は、低温を優先するために大幅に調整する必要がある。 スタロビンスキー・インフレーションの予熱段階は、解析的評価、PBH存在比、そして低温再加熱を同時に優先するために、タキオン予熱と非タキオン予熱を混合する必要があることがわかった。 そのためには、好ましい結果を得るためには、多様な運動量が必要である。 |
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| We study 3D Anti de Sitter Minimal Massive Gravity in two regimes: a) at the chiral limit where one of the boundary Brown-Henneaux central charges vanishes and two modes become null and b) in the regime that one of the two charges is much larger than the other. At the chiral point, we go beyond the known free-theory analysis to prove that these modes decouple completely also in the full MMG Lagrangian and field equations. We also use the full action to ascertain if the interacting theory becomes infinitely strongly coupled in the neighborhood of the chiral limit, where the theory is anyway not unitary. We show that this is not the case at tree level but that a strong coupling pathology appears in loops, starting at a loop level determined by the number of external legs in the bulk Feynman diagrams. Finally, we show that there is no strong coupling problem in the second regime where, instead, the two boundary fields and the field propagating in the bulk decouple from one another. | 我々は3次元反ド・ジッター極小質量重力を2つの領域で研究する。 a) 境界ブラウン・ヘノー中心電荷の1つが消滅し、2つのモードがゼロになるカイラル極限、およびb) 2つの電荷の1つがもう1つよりもはるかに大きい領域である。 カイラル点では、既知の自由理論解析を超えて、これらのモードが完全なMMGラグランジアンおよび場の方程式においても完全に分離することを証明する。 また、完全な作用を用いて、相互作用理論がカイラル極限近傍（理論はいずれにせよユニタリーではない）において無限に強く結合するかどうかを確かめる。 ツリーレベルではそうではないが、バルク・ファインマン図の外部脚の数によって決定されるループレベルから始まり、ループに強い結合の異常が現れることを示す。 最後に、2番目の領域では強い結合の問題は発生せず、代わりに2つの境界場とバルク内を伝播する場が互いに分離することを示します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Newtonian and post-Newtonian (PN) calculations indicate that the phenomenology of eccentric binary black hole (BBH) merger waveforms is significantly more complex than that of their quasi-circular counterparts. Each spherical harmonic mode of the radiation can be further decomposed into several eccentricity-induced components, referred to as eccentric harmonics. Unlike the (cumulative) spherical harmonic modes, these constituent eccentric harmonics exhibit monotonically time-varying amplitudes and frequencies. However, these eccentric harmonics are not directly accessible in numerical relativity (NR) simulations or current eccentric waveform models. Using the recently developed data-driven framework gwMiner, which combines singular value decomposition, input from post-Newtonian theory, and signal processing techniques, we extract eccentric harmonics from eccentric, aligned-spin waveforms for six different spherical harmonic modes: (2,1), (2,2), (3,2), (3,3), (4,3), (4,4). We demonstrate that the phase (frequency) of each eccentric harmonic takes the form $j\,\phi_{\ell,m,\lambda} + \phi_{\ell,m,\rm ecc}$ ($j\,f_{\ell,m,\lambda} + f_{\ell,m,\rm ecc}$), where $\phi_{\ell,m,\lambda}$ ($f_{\ell,m,\lambda}$) corresponds to the secular orbital phase (frequency), and $\phi_{\ell,m,\rm ecc}$ ($f_{\ell,m,\rm ecc}$) is an additional contribution that depends solely on the eccentricity. We further find that $\phi_{\ell,m,\lambda}$ is the same across different spherical harmonic modes $(\ell, m)$, whereas the eccentric correction term $\phi_{\ell,m,\rm ecc}$ scales with $\ell$. Using effective-one-body dynamics, we further show that $\phi_{\ell,m,\lambda}$ is nothing but the relativistic anomaly and $\phi_{\ell,m,\rm ecc}$ is related to the precession advances. | ニュートン力学およびポストニュートン力学（PN）計算によると、偏心連星ブラックホール（BBH）合体波形の現象は、準円形ブラックホール合体波形よりも著しく複雑である。 放射の各球面調和モードは、さらに偏心率によって誘起される複数の成分、すなわち偏心高調波に分解できる。 （累積的な）球面調和モードとは異なり、これらの構成偏心高調波は、時間とともに単調に変化する振幅と周波数を示す。 しかし、これらの偏心高調波は、数値相対論（NR）シミュレーションや現在の偏心波形モデルでは直接アクセスできない。 最近開発されたデータ駆動型フレームワークgwMiner（特異値分解、ポストニュートン理論からの入力、信号処理技術を組み合わせたもの）を用いて、6つの異なる球面調和モード（2,1）、（2,2）、（3,2）、（3,3）、（4,3）、（4,4）について、偏心・整列スピン波形から偏心高調波を抽出した。 我々は、各偏心高調波の位相（周波数）が、$j\,\phi_{\ell,m,\lambda} + \phi_{\ell,m,\rm ecc}$（$j\,f_{\ell,m,\lambda} + f_{\ell,m,\rm ecc}$）の形をとることを実証する。 ここで、$\phi_{\ell,m,\lambda}$（$f_{\ell,m,\lambda}$）は永年軌道位相（周波数）に対応し、$\phi_{\ell,m,\rm ecc}$（$f_{\ell,m,\rm ecc}$）は偏心度のみに依存する追加の寄与である。 さらに、$\phi_{\ell,m,\lambda}$は異なる球面調和モード$(\ell, m)$にわたって同じである一方、離心率補正項$\phi_{\ell,m,\rm ecc}$は$\ell$に応じてスケールすることがわかりました。 さらに、有効一体力学を用いて、$\phi_{\ell,m,\lambda}$は相対論的異常に他ならず、$\phi_{\ell,m,\rm ecc}$は歳差運動の進行に関係していることを示します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Quantum Gravity models suggest that singularities in gravitational collapse can be replaced by bounces, leading to the formation of Planck star remnants (PSR) that survive as stable relics once the black holes evaporate to the Planck mass. Recently, we proposed that such relics can be a viable candidate for dark matter. Here we show that LIGO's upper limit on the gravitational wave background rules out a formation pathway of Planck mass relics as dark matter from Gaussian initial conditions. This leaves non-Gaussian primordial fluctuations as the only viable channel for making Planck mass relics as dark matter. | 量子重力モデルは、重力崩壊における特異点が跳ね返りに置き換えられ、ブラックホールがプランク質量まで蒸発した後も安定した残存物として残るプランク星残骸（PSR）の形成につながることを示唆している。 最近、我々はこのような残存物が暗黒物質の有力な候補となり得ると提唱した。 本稿では、LIGOの重力波背景の上限が、ガウス分布初期条件からプランク質量残骸が暗黒物質として形成される経路を排除することを示す。 この結果、プランク質量残骸を暗黒物質として形成する唯一の有効な経路は、非ガウス分布的な原始的揺らぎとなる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this paper, we introduce the Freelance Holography Program, an extension of the AdS/CFT correspondence within the saddle-point approximation that opens several novel directions. This framework generalizes holography beyond the asymptotic AdS boundary, allowing it to be formulated on arbitrary timelike hypersurfaces in the bulk. Moreover, it accommodates arbitrary boundary conditions for bulk fields, moving beyond the standard Dirichlet prescription. As part of this development, we construct a one-parameter family of renormalized boundary conditions that, unlike conventional choices in the literature, lead to a finite on-shell action. We also explore intriguing consequences of the framework, including the emergence of induced gravity and the flow of boundary conditions under holographic renormalization. | 本論文では、鞍点近似におけるAdS/CFT対応の拡張であり、いくつかの新しい方向性を切り開くフリーランス・ホログラフィー・プログラムを紹介します。 この枠組みは、ホログラフィーを漸近的AdS境界を超えて一般化し、バルク内の任意の時間的超曲面上で定式化することを可能にします。 さらに、標準的なディリクレの規定を超えて、バルク場に対する任意の境界条件を受け入れます。 この開発の一環として、文献における従来の選択とは異なり、有限のオンシェル作用をもたらす1パラメータのくりこみ境界条件族を構築します。 また、誘導重力の出現やホログラフィックくりこみ下での境界条件の流れなど、この枠組みの興味深い結果についても探求します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The recent proposal proposed by Paul Davies and colleagues [Phys. Rev. D \textbf{111} (2025) no.10, 103512] that regular primordial black holes (RPBHs) form stable, zero-temperature remnants and could thereby constitute dark matter is critically examined. While the introduction of a fundamental length scale indeed regulates the Hawking temperature, preventing its divergence, we show that the evaporation timescale for such RPBHs is infinite. This result holds generically for analytic regular black hole spacetimes under standard adiabatic and quasi-static evolution. Consequently, RPBHs never actually reach a true remnant state within any finite time, but instead persist as slowly evaporating objects with a non-zero luminosity. When the combined emission from a cosmological population of these near-remnants is considered, the resulting radiation is found to violate stringent observational constraints from the cosmic microwave background and extragalactic gamma-ray backgrounds. Therefore, low-mass RPBHs are not viable dark matter candidates. | Paul Daviesらによる最近の提案[Phys. Rev. D \textbf{111} (2025) no.10, 103512]は、正規の原始ブラックホール（RPBH）が 安定な零温度の残骸を形成し、それによって暗黒物質を構成する可能性があるというものである。 この提案は、批判的に検証されている。 基本的な長さスケールの導入は確かにホーキング温度を規定し、その発散を防ぐが、我々はそのようなRPBHの蒸発時間スケールは無限大であることを示す。 この結果は、標準的な断熱的および準静的発展の下での解析的正規ブラックホール時空に対して一般に成り立つ。 したがって、RPBHは実際には有限時間内に真の残骸状態に達することはなく、代わりに非零の光度を持つゆっくりと蒸発する物体として存続する。 これらの近傍残骸からなる宇宙論的種族からの複合放射を考慮すると、結果として生じる放射は、宇宙マイクロ波背景放射と銀河系外ガンマ線背景放射による厳格な観測的制約に違反することが判明した。 したがって、低質量のRPBHは暗黒物質の候補としては考えられない。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Many Generalized Uncertainty Principle (GUP) models modify the inner-product measure to ensure symmetric position or momentum operators. We show that an alternate approach to these GUPs is to symmetrize the operators rather than modifying the inner product. This preserves the standard momentum space allowing the eigenstates and maximally localized states of the modified position operator to have a standard position representation. We compare both approaches and highlight their merits. | 多くの一般化不確定性原理（GUP）モデルは、対称的な位置演算子または運動量演算子を確保するために、内積測度を修正します。 本稿では、これらのGUPに対する代替アプローチとして、内積を修正するのではなく、演算子を対称化するアプローチがあることを示します。 これにより標準的な運動量空間が維持され、修正された位置演算子の固有状態と最大局在状態が標準的な位置表現を持つことが可能になります。 本稿では両方のアプローチを比較し、それぞれのメリットを明らかにします。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We develop a relativistically accurate formalism to model the interaction between stellar mass compact objects embedded in thin accretion disks around a non-spinning supermassive black hole, using tools from self-force theory and Hamiltonian perturbation theory. We then apply this formalism to analyze the evolution of a compact object on a nearly circular and equatorial orbit interacting with a thin equatorial disk. We provide analytic and relativistically-accurate expressions for the rates of energy and angular momentum exchanged during interactions due to Lindblad and corotation resonances. Our results show that relativistic corrections can enhance the magnitude of the torque by 1-2 orders of magnitude compared to purely Newtonian expressions when the orbit of the compact object is smaller than $10$ Schwarzschild radii of the supermassive black hole. We also demonstrate that strong relativistic shifts the inner Lindblad resonances closer to the compact object than the outer Lindblad resonances when the compact object is closer than 4 Schwarzschild radii to the supermassive black hole, potentially leading to a reversal in the direction of the torque acting on the compact object. Finally, we provide a dephasing estimate and show that using the relativistic torque formula is crucial to obtain reliable estimates for extreme mass ratio inspirals in orbits closer than 5 Schwarzschild radii to the supermassive black hole. Our results highlight the importance of using relativistically-accurate models of environmental interactions in extreme mass-ratio inspirals close to a supermassive black hole. | 我々は、自己力理論とハミルトン摂動論を用いて、非自転超大質量ブラックホールの周りの薄い降着円盤に埋め込まれた恒星質量コンパクト天体間の相互作用をモデル化するための相対論的に正確な形式論を開発した。 次に、この形式論を適用して、ほぼ円軌道かつ赤道軌道上の薄い赤道円盤と相互作用するコンパクト天体の進化を解析する。 リンドブラッド共鳴と共回転共鳴による相互作用中に交換されるエネルギーと角運動量の速度について、解析的かつ相対論的に正確な表現を与える。 我々の結果は、コンパクト天体の軌道が超大質量ブラックホールのシュワルツシルト半径の10倍よりも小さい場合、相対論的補正によって純粋なニュートン力学的表現と比較してトルクの大きさを1～2桁増大できることを示している。 また、コンパクト天体が超大質量ブラックホールから4シュワルツシルト半径より近い場合、強い相対論的相互作用によって内側リンドブラッド共鳴が外側リンドブラッド共鳴よりもコンパクト天体に近づくことが示され、コンパクト天体に作用するトルクの方向が反転する可能性がある。 最後に、位相ずれの推定値を示し、相対論的トルク公式を用いることが、超大質量ブラックホールから5シュワルツシルト半径より近い軌道における極端な質量比インスパイラルの信頼性の高い推定値を得るために不可欠であることを示す。 我々の結果は、超大質量ブラックホールに近い極端な質量比インスパイラルにおける環境相互作用について、相対論的に正確なモデルを用いることの重要性を浮き彫りにしている。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Black holes (BHs) with synchronized bosonic hair challenge the Kerr paradigm, linking superradiance from ultralight fields -- creating gravitational atoms -- to bosonic stars across parameter space. In the ''very hairy'' regime, where a small horizon lies inside a bosonic star containing most of the energy, they deviate sharply from Kerr, but their dynamics remain unexplored. We show that for such solutions the horizon gets naturally ejected from the center of its scalar environment, and observe a similar dynamics in a cousin model of BHs with resonant scalar hair, albeit with a different fate. This dynamical splitting is likely to be generic for sufficiently hairy BHs in the broader class of models with synchronized or resonant hair, but possible exceptions may exist. | 同期したボソン毛を持つブラックホール（BH）は、カーのパラダイムに挑戦するものであり、 超軽量場（重力原子を生成する）からの超放射を、パラメータ空間を越えてボソン星に結び付けている。 「非常に毛深い」領域では、エネルギーの大部分を含むボソン星の内部に小さな地平線が存在するが、BHはカーのパラダイムから大きく逸脱するが、そのダイナミクスは未解明のままである。 我々は、そのような解の場合、地平線がそのスカラー環境の中心から自然に放出されることを示し、共鳴スカラー毛を持つBHの類似モデルにおいて、異なる運命を辿るものの、同様のダイナミクスを観測する。 この力学的分裂は、同期または共鳴毛を持つより広いクラスのモデルにおいて、十分に毛深いBHに共通する可能性が高いが、例外が存在する可能性もある。 |
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| We demonstrate that $n$-way junctions in three dimensional gravity correspond to coupled $n-1$ strings each satisfying the Nambu-Goto equation in the smoothened background, and with sources consisting of Monge-Amp\`{e}re like terms which couple the strings. For $n\geq 3$, these $n-1$ degrees of freedom survive the tensionless limit implying that matter-like behavior can arise out of $pure$ gravity. We interpret these stringy degrees of freedom of gravitational junctions holographically in terms of wavepackets which collectively undergo perfect reflection at the multi-interface in the dual conformal field theory. | 3次元重力におけるn方向接合は、平滑化された背景においてそれぞれ南部-後藤方程式を満たすn-1個の結合した弦に対応し、弦を結合するモンジュ-アンプリク項からなるソースを持つことを示す。 nが3以上の場合、これらのn-1個の自由度は張力ゼロの極限を生き残り、純粋重力から物質のような振る舞いが生じ得ることを意味する。 重力接合のこれらの弦状自由度は、双対共形場理論における多重界面で集合的に完全反射を受ける波束によってホログラフィックに解釈される。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We study the dynamics of electrically charged black-hole binaries and their gravitational-wave emission during the inspiral phase. Within the post-Newtonian framework, we derive the conservative and dissipative dynamics up to second order (2PN), combining Effective Field Theory and classical methods. We compute the NNLO conservative Lagrangian, LO dissipative effects in harmonic and Lorenz gauges, and provide the equations of motion, center-of-mass transformations, and the Lagrangian/Hamiltonian in ADM-type coordinates. We also obtain gauge-invariant expressions for the binding energy, periastron advance in quasi-circular orbits, and the scattering angle in unbound orbits. Our results extend previous analyses and are fully consistent with recent post-Minkowskian findings. | 我々は、電荷を持つブラックホール連星のダイナミクスと、その重力波放射を、インスパイラル期に研究する。 ポストニュートン力学の枠組みにおいて、有効場の理論と古典的手法を組み合わせ、2次（2PN）までの保存的および散逸的ダイナミクスを導出する。 調和ゲージおよびローレンツゲージにおけるNNLO保存的ラグランジアン、LO散逸効果を計算し、ADM型座標における運動方程式、重心変換、およびラグランジアン／ハミルトニアンを与える。 また、結合エネルギー、準円軌道における近点前進、および非束縛軌道における散乱角について、ゲージ不変な表現を得る。 我々の結果はこれまでの解析を拡張するものであり、最近のポストミンコフスキー力学の知見と完全に一致する。 |