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| Original Text | 日本語訳 |
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| We explicitly show that certain 4-dimensional infinitesimal group actions with 3-dimensional orbits are related by double Wick rotations. In particular, starting with the symmetries of the spherical/hyperbolic/planar Taub-NUT spacetimes, one can obtain symmetries of the near-horizon extreme Kerr (NHEK) geometry or swirling universe by complex analytic continuations of coordinates. Similarly, the static spherical/hyperbolic/planar symmetries (i.e., symmetries of the Schwarzschild spacetime and other A-metrics) are mapped to symmetries of the B-metrics (or Melvin spacetime). All these mappings are theory-independent -- they constitute relations among symmetries themselves, and, hence among the classes of symmetry-invariant metrics and electromagnetic field strengths, rather than among specific solutions. Consequently, finding, e.g., vacuum Taub-NUT-type solutions in a given gravitational theory automatically yields vacuum NHEK- or swirling-type solutions of that theory, with a possible extension to the electromagnetic case. | 我々は、3次元軌道を持つ特定の4次元無限小群作用が、二重ウィック回転によって関連付けられていることを明示的に示す。 特に、球面対称性／双曲型対称性／平面型タウブ-NUT時空の対称性から出発して、座標の複素解析接続によって、近地平線極限カー（NHEK）幾何または渦巻宇宙の対称性を得ることができる。 同様に、静的な球面対称性／双曲型対称性／平面型対称性（すなわち、シュワルツシルト時空およびその他のA計量の対称性）は、B計量（またはメルビン時空）の対称性に写像される。 これらの写像はすべて理論に依存しない。 つまり、特定の解間の関係ではなく、対称性自体、ひいては対称性不変計量のクラスと電磁場強度間の関係を構成する。 その結果、例えば、ある重力理論において真空Taub-NUT型解を見つけると、その理論の真空NHEK型解や旋回型解も自動的に得られ、電磁気学の場合にも拡張できる可能性がある。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We present a simplified review of inflationary cosmology across various modified gravity theories. These include models based on curvature, torsion, and non-metricity. We explore how scalar fields interact with different geometric quantities and how these interactions affect inflationary dynamics. Key cosmological features such as background evolution, reheating, and observable parameters are discussed. We also examine exotic scenarios inspired by string theory, extra dimensions, and non-local models. This work aims to connect theoretical models with observational data and future missions, offering guidance for exploring inflation beyond general relativity. | 我々は、様々な修正重力理論を横断するインフレーション宇宙論の簡略化されたレビューを提示する。 これには、曲率、ねじれ、非計量性に基づくモデルが含まれる。 スカラー場が様々な幾何学的量とどのように相互作用し、これらの相互作用がインフレーションダイナミクスにどのように影響するかを探求する。 背景進化、再加熱、観測可能なパラメータといった重要な宇宙論的特徴についても議論する。 また、弦理論、余剰次元、非局所モデルに着想を得たエキゾチックなシナリオも検証する。 本研究は、理論モデルを観測データや将来のミッションと結び付け、一般相対論を超えたインフレーションの探究への指針を提供することを目的とする。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We revisit the Lagrangian formulation of stochastic inflation, where the path-integral approach is employed to derive the Langevin equation governing the dynamics of long-wavelength fields, in contrast to the standard method where the Langevin equation is derived directly from the equation of motion of the full quantum field. Focusing on a massless, minimally coupled scalar field with quartic self-interaction in a de Sitter background, we re-derive the formal expression for the influence functional that encapsulates the effects of short-wavelength fields up to second order in the coupling constant, and compare our results with those obtained in earlier works. In doing so, we highlight certain subtleties that have been previously overlooked, including the non-orthogonality between long- and short-wavelength modes, which we analyze in detail, as well as the absence of a consistent prescription for handling general interaction terms in the imaginary part of the influence functional. The latter issue points to a broader challenge: the lack of a universally accepted framework for treating the imaginary component of effective actions. | 我々は確率的インフレーションのラグランジアン定式化を再検討する。 ここでは経路積分アプローチを用いて長波長場のダイナミクスを支配するランジュバン方程式を導出する。 これは、ランジュバン方程式を完全な量子場の運動方程式から直接導出する標準的な方法とは対照的である。 質量がなく、4次の自己相互作用を持つ最小結合スカラー場、すなわちド・ジッター背景において、結合定数の2次のオーダーまでの短波長場の影響を包含する影響汎関数の形式的表現を再導出し、その結果を以前の研究で得られた結果と比較する。 その際、これまで見過ごされてきたいくつかの微妙な点、例えば長波長モードと短波長モード間の非直交性（詳細に解析する）、および影響汎関数の虚部における一般的な相互作用項の取り扱いに関する一貫した規定の欠如を明らかにする。 後者の問題は、より広範な課題、すなわち、効果的な行動における想像上の要素を扱うための普遍的に受け入れられた枠組みが存在しないことを示唆しています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this paper, we propose a method for numerical modeling of the nuclear matter properties within the framework of relativistic heavy-ion collisions using a holographic equation of state. Machine learning methods were applied to address the regression and optimization issues during the calibration of the relevant parameters using the LQCD results for quark masses that approximate the physical values. Numerical simulations are performed using the iEBE-MUSIC and vHLLE-SMASH frameworks, which incorporate certain relativistic hydrodynamics solvers. We modify the code by implementing a tabulated holographic equation of state, enabling simulations of quark-gluon plasma evolution with dynamically generated initial conditions via the 3D Monte Carlo Glauber Model and SMASH. Finally, the spectra of produced hadrons are computed using a hybrid iSS+UrQMD and Hadron Sampler+SMASH approaches at the freeze-out stage.12 p | 本論文では、ホログラフィック状態方程式を用いて、相対論的重イオン衝突の枠組みの中で核物質特性を数値的にモデル化する手法を提案する。 機械学習手法を適用し、物理値を近似するクォーク質量のLQCD結果を用いて関連パラメータの較正における回帰および最適化の問題に対処した。 数値シミュレーションは、特定の相対論的流体力学ソルバーを組み込んだiEBE-MUSICフレームワークとvHLLE-SMASHフレームワークを用いて行った。 表形式のホログラフィック状態方程式を実装することでコードを修正し、3次元モンテカルロ・グラウバー模型とSMASHを用いて動的に生成された初期条件を用いてクォーク-グルーオンプラズマ進化のシミュレーションを可能にした。 最後に、フリーズアウト段階でiSS+UrQMDとハドロンサンプラー+SMASHのハイブリッド手法を用いて、生成されたハドロンのスペクトルを計算した。 12 p |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We give a simplified proof of the quantum null energy condition (QNEC). Our proof is based on an explicit formula for the shape derivative of the relative entropy, with respect to an entangling cut. It allows bypassing the analytic continuation arguments of a previous proof by Ceyhan and Faulkner and can be used e.g., for defining entropy current fluctuations. | 量子ヌルエネルギー条件（QNEC）の簡略化された証明を与える。 この証明は、エンタングルカットに関する相対エントロピーの形状微分を表す明示的な公式に基づいている。 これにより、CeyhanとFaulknerによる以前の証明の解析接続の議論を回避でき、例えばエントロピーカレントの変動を定義する際に用いることができる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We consider motion of a particle in the background of a stationary axially symmetric generic black hole. A particle experiences the action of a force of unspecified nature. We require the force to remain finite in a comoving frame. The result is expressed in terms of several integers characterizing the Taylor expansion of the metric coefficients near the horizon. We show that the polar component of the four-velocity remains finite. As a result, the scenarios of high-energy particle collisions, found previously in the context of the BSW effect for equatorial motion, do not change qualitatively in the nonequatorial case. The fact that the polar component is finite, also enables us to fill some gaps in the description of the BSW effect in previous works. Our results have a quite general character and can be used not only in description of high energy particle collisions but also in diverse astrophysical problems for which motion is not constrained by the equatorial plane. | 静止した軸対称の一般ブラックホールを背景とした粒子の運動を考える。 粒子は、性質の特定されていない力の作用を受ける。 この力は、共動系において有限であることを要求する。 結果は、地平線近傍の計量係数のテイラー展開を特徴付けるいくつかの整数で表される。 四元速度の極成分は有限であることを示す。 その結果、赤道面運動におけるBSW効果の文脈で以前に見出された高エネルギー粒子衝突のシナリオは、非赤道面の場合にも質的に変化しない。 極成分が有限であるという事実は、これまでの研究におけるBSW効果の記述におけるいくつかのギャップを埋めることも可能にする。 我々の結果は非常に一般的な性質を持ち、高エネルギー粒子衝突の記述だけでなく、運動が赤道面によって制約されない様々な天体物理学的問題にも用いることができる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We show that the recently released B-mode polarisation data from the South Pole Telescope (SPT) favour a non-vanishing contribution of primordial gravitational waves of inflationary origin which is in tension with the previous BICEP-Keck (BK) measurements. Our analysis uses the third-order slow-roll primordial power spectra, with theoretically motivated priors, on the multifrequency SPT likelihoods complemented by the latest Planck satellite data products. The SPT measurements provide 1.0 bit of information gain on the first slow-roll parameter, which is higher than the 0.9 bit provided by BK even though the SPT sensitivity is five times lower. Moreover, the Bayesian dimensionality on the same parameter exceeds 1.5 for SPT versus 0.3 for BK showing that it is overconstrained by the SPT data. Even if this BB-tension could be the result of a yet to be understood foreground, our findings should motivate for a closer analysis of this unexpected B-modes excess. | 南極点望遠鏡（SPT）から最近発表されたBモード偏光データは、インフレーション起源の原始重力波の非ゼロ寄与を支持するものであり、これは以前のBICEP-Keck（BK）観測結果と矛盾することを示す。 本解析では、最新のPlanck衛星データ製品によって補完された多周波数SPT尤度における、理論的に根拠づけられた事前分布を用いた3次スローロール原始パワースペクトルを用いる。 SPT観測は、最初のスローロールパラメータに関して1.0ビットの情報ゲインを提供し、これはBKが提供する0.9ビットよりも高いが、SPTの感度は5分の1である。 さらに、同じパラメータにおけるベイズ次元は、SPTでは1.5を超えるのに対し、BKでは0.3であり、SPTデータによって過度に制約されていることを示している。 このBB張力が まだ解明されていない前景の結果である可能性があるとしても、私たちの研究結果は この予期せぬBモード過剰のより詳細な分析を促すものとなるはずです。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| A procedure to determine the initial ansatz for the co-frame and spin connection characterizing a Riemann-Cartan geometry respecting a given group of continuous symmetries is illustrated. Given a particular group of symmetries and assuming an orthonormal gauge we can determine the co-frame and corresponding spin connection having this symmetry group by employing an gauge covariant Lie derivative. This gauge covariant Lie derivative when applied to the metric and co-frame determines the values of an antisymmetric compensating matrix. The derivative of this matrix then yields the corresponding spin connection. The procedure is straightforward and can be employed for any Riemann-Cartan geometry having symmetries including those with a non-trivial isotropy subgroup. Here we illustrate the procedure with numerous examples, including, spherically symmetric, plane symmetric, locally rotationally symmetric Bianchi type III, G\"{o}del, de Sitter and anti-de Sitter geometries. Further, we have also solved the zero curvature constraint to obtain the resulting spin connection for the corresponding metric teleparallel geometry having this same symmetry group. We complete this investigation by including the Lorentz transformation that yields the proper frame for some of these metric teleparallel geometries. | 与えられた連続対称性群を尊重するリーマン・カルタン幾何学を特徴付けるコフレームとスピン接続の初期仮説を決定する手順を示す。 特定の対称性群が与えられ、直交ゲージを仮定すると、ゲージ共変リー微分を用いることで、この対称性群を持つコフレームと対応するスピン接続を決定できる。 このゲージ共変リー微分を計量とコフレームに適用すると、反対称補償行列の値が決定される。 この行列の微分から、対応するスピン接続が得られる。 この手順は単純であり、非自明な等方性部分群を持つものも含め、対称性を持つ任意のリーマン・カルタン幾何学に適用できる。 ここでは、球対称、面対称、局所回転対称なビアンキIII型、G\"{o}del、ド・ジッター、反ド・ジッター幾何学など、数多くの例を用いてこの手順を説明します。 さらに、ゼロ曲率制約を解き、同じ対称群を持つ対応する計量テレパラレル幾何学の結果として生じるスピン接続を得ました。 これらの計量テレパラレル幾何学のいくつかに適切なフレームを与えるローレンツ変換を含めることで、この調査を完了します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We analyse properties of general stationary and axisymmetric spacetimes, with a particular focus on circularity -- an accidental symmetry enjoyed by the Kerr metric, and therefore widely assumed when searching for rotating black hole solutions in alternative theories of gravity as well as when constructing models of Kerr mimickers. Within a gauge specified by seven (or six) free functions, the local existence of which we prove, we solve the differential circularity conditions and translate them into algebraic relations among the metric components. This result opens the way to investigating the consequences of circularity breaking in a controlled manner. In particular, we construct two simple analytical examples of non-circular deformations of the Kerr spacetime. The first one is "minimal", since the horizon and the ergosphere are identical to their Kerr counterparts, except for the fact that the horizon is not Killing and its surface gravity is therefore not constant. The second is "not so minimal", as the horizon's profile can be chosen arbitrarily and the difference between the horizon and the so-called rotosurface can be appreciated. Our findings thus pave the way for further research into the phenomenology of non-circular stationary and axisymmetric spacetimes. | 我々は、一般的な定常時空および軸対称時空の性質を解析し、特に円形性に焦点を当てる。 円形性はカー計量が持つ偶然の対称性であり、それゆえ、代替重力理論における回転ブラックホール解の探索やカー模倣体のモデル構築において広く仮定されている。 7個（または6個）の自由関数で指定されるゲージ内において、その局所的存在を証明し、微分円形性条件を解き、計量成分間の代数的関係に変換する。 この結果は、制御された方法で円形性が破れた場合の結果を調査する道を開く。 特に、カー時空の非円形変形の2つの簡単な解析例を構築する。 1つ目は「極小」である。 地平線とエルゴ球は、地平線がキリングではなく、したがってその表面重力が一定ではないという点を除けば、カー時空の場合と同一である。 2つ目は「それほど極小ではない」ということです。 地平線のプロファイルは任意に選択でき、地平線といわゆる回転面との差を認識できるからです。 このように、私たちの 発見は、非円形の定常時空および軸対称時空の現象論へのさらなる研究への道を開くものです。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Inspired by the Kovtun-Son-Starinet bound, we propose that holography imposes a lower bound on the Casimir effect. For simplicity, we focus on the Casimir effect between parallel planes for three-dimensional conformal field theories and briefly comment on the generalizations to other boundary shapes and higher dimensions. Remarkably, the ghost-free holographic models impose a universal lower bound on the Casimir effect. We verify the holographic bound by free theories, the Ising model, and $O(N)$ models with $N=2,3$ at critical points and prove it for the two-dimensional case. Remarkably, a general class of quantum field theories without conformal symmetries also obeys the holographic bound. | コフトゥン-ソン-スタリネット境界に着想を得て、ホログラフィックがカシミール効果に下界を課すことを提案する。 簡単のため、3次元共形場理論における平行面間のカシミール効果に焦点を当て、他の境界形状や高次元への一般化についても簡単に述べる。 注目すべきことに、ゴーストフリーのホログラフィックモデルはカシミール効果に普遍的な下界を課す。 このホログラフィック境界を、自由理論、イジングモデル、そして臨界点で$N=2,3$となる$O(N)$モデルによって検証し、2次元の場合について証明する。 注目すべきことに、共形対称性を持たない一般的な量子場理論も、このホログラフィック境界に従う。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We show that the structure of the Lorentz group in four dimensions is such that unimodular (trace-free) gravity in electrovacuum can be consistently represented as an algebraic condition on the symmetric product space of 2-forms. This condition states that the commutator between the Riemann tensor and the Hodge dual must be equal to the commutator between Hodge dual and an operator constructed from the Maxwell tensor; symbolically, $[\text{Riem}, \star] = [\star, F \boxtimes F]$. We show that this condition is equivalent to the trace-free field equations, that the right-hand-side vanishes if and only if the energy-momentum tensor vanishes (recovering the appropriate Einstein spacetime limit) and that this condition can be solved in the spherically symmetric ansatz to yield Reissner-Nordstrom-de Sitter uniquely. This analysis suggests that the conceptual distinction between unimodular gravity and General Relativity is one of emphasis on how irreducible representations of the Riemann tensor are constrained by the existence of energy-momentum and the associated field equations. | 4次元ローレンツ群の構造は、電子真空中のユニモジュラ（トレースフリー）重力が、2次元形式の対称積空間上の代数条件として矛盾なく表現できるようなものであることを示す。 この条件は、リーマンテンソルとホッジ双対との間の交換子が、ホッジ双対とマクスウェルテンソルから構成される演算子との間の交換子と等しくなければならないことを規定する。 記号的に、$[\text{Riem}, \star] = [\star, F \boxtimes F]$ である。 この条件はトレースフリー場の方程式と等価であること、右辺がゼロになるのはエネルギー運動量テンソルがゼロになる場合（適切なアインシュタイン時空極限を回復する場合）、そしてこの条件は球対称仮説において解くことができ、ライスナー・ノルドストローム・ド・ジッターを一意に導くことを示す。 この分析は、ユニモジュラー重力理論と一般相対論の概念的な違いは、リーマンテンソルの既約表現がエネルギー運動量と関連する場の方程式の存在によってどのように制約されるかを強調することにあることを示唆している。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Within the framework of scalar-non-metricity gravity, we introduce a steep potential together with a power-law coupling function and investigate whether the acceleration phases of the universe can be consistently described by this model. In the symmetric teleparallel formulation, and under a Friedmann--Lema\^itre--Robertson--Walker background, three distinct branches of the connection arise, leading to three different cosmological scenarios. We perform a detailed dynamical analysis of these models by examining the phase space and determining the asymptotic cosmological solutions. The analysis reveals a rich hierarchy of critical points, including matter-dominated epochs, kinetic-dominated stiff-fluid regimes, and steep potential-dominated de Sitter solutions, along with asymptotic trajectories that approach Big Crunch or Big Rip singularities, as well as transient, unstable matter-dominated eras. The stability of the steep potential-dominated de Sitter points is further studied using Center Manifold Theory, showing that, under specific parametric conditions, the model can provide a unified description of both the early and late-time acceleration phases of the universe. | スカラー非計量性重力の枠組みの中で、急峻なポテンシャルとべき乗則結合関数を導入し、宇宙の加速位相がこのモデルによって整合的に記述できるかどうかを調査する。 対称テレパラレル定式化において、フリードマン-レメートル-ロバートソン-ウォーカー背景の下では、この関係の3つの異なる枝が生じ、3つの異なる宇宙論的シナリオにつながる。 我々は、位相空間を調べ、漸近的宇宙論解を決定することにより、これらのモデルの詳細な力学的解析を行う。 この解析により、物質優勢時代、運動論優勢の剛体流体領域、急峻なポテンシャル優勢のド・ジッター解、ビッグクランチまたはビッグリップ特異点に近づく漸近的軌道、そして過渡的で不安定な物質優勢時代など、臨界点の豊かな階層構造が明らかになる。 急峻なポテンシャル支配のド・ジッター点の安定性は、中心多様体理論を用いてさらに研究され、特定のパラメトリック条件下では、このモデルが宇宙の加速初期段階と後期段階の両方を統一的に記述できることが示された。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Existing accounts of the cosmological arrow of time face a dilemma: generalist approaches that posit time-asymmetric laws lack independent motivation, while particularist approaches that invoke a Past Hypothesis face serious conceptual and explanatory problems. We propose a novel account that dispenses with the need for both time-asymmetric laws and a Past Hypothesis. Instead, it is centred around a symmetry argument that reveals attractors and so-called 'Janus points'. The main idea is that the global spatial scale of the Universe is not empirically accessible, and should therefore be treated as surplus structure. By contrast, the Hubble parameter, which encodes the relative rate of change of scale, is empirically accessible. Once the scale redundancy is eliminated, the empirically meaningful description of cosmic dynamics involves a drag-like variable that transforms in a way that preserves time-reversal invariance. The resulting space of dynamical possibilities possesses universal attractors and Janus points, giving rise to particular states in which observers experience a cosmological arrow of time akin to our own. We illustrate the proposal by applying it to cosmological and gravitational N-body models, showing how it accounts, respectively, for the rapid cooling of the early universe and its relative smoothness. | 宇宙論的時間の矢に関する既存の説明はジレンマに直面している。 時間非対称法則を仮定する一般主義的アプローチは独立した動機付けを欠き、過去仮説を援用する個別主義的アプローチは深刻な概念的および説明上の問題に直面する。 我々は、時間非対称法則と過去仮説の両方を必要としない新たな説明を提案する。 代わりに、この説明はアトラクターといわゆる「ヤヌス点」を明らかにする対称性論を中心とする。 その主要な考え方は、宇宙のグローバルな空間スケールは経験的にアクセス不可能であり、したがって余剰構造として扱うべきであるというものである。 対照的に、スケールの相対的な変化率を符号化するハッブルパラメータは経験的にアクセス可能である。 スケールの冗長性が排除されると、宇宙ダイナミクスの経験的に意味のある記述は、時間反転不変性を保つように変換される抗力のような変数を含む。 結果として生じる動的可能性空間は、普遍アトラクターとヤヌス点を持ち、観測者が我々の宇宙の時間矢に似た宇宙論的な時間の矢を経験する特殊な状態を生み出す。 我々はこの提案を宇宙論的および重力的N体モデルに適用することで例証し、それぞれ初期宇宙の急速な冷却とその相対的な滑らかさをどのように説明するかを示す。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this work, based on the $3+1$ decomposition in [24, 33], we present a fully exterior calculus breakdown of spacetime and Einstein's equations. Links to the orthonormal frame approach [38] are drawn to help understand the variables in this context. Two formulations are derived, discretised and tested using the exterior calculus discrete de Rham complex [13], and some discrete quantities are shown to be conserved in one of the cases. | 本研究では、[24, 33]の$3+1$分解に基づいて、時空とアインシュタイン方程式の完全な外積分分解を提示する。 この文脈における変数の理解を助けるために、直交座標系アプローチ[38]へのリンクを示す。 2つの定式化を導出し、離散化して検証し、そのうちの1つのケースではいくつかの離散量が保存されることを示した。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| This paper evaluates the potential for constraining the quantum scale parameter $\xi$ of regular black hole within the asymptotically safe gravity framework using gravitational waves from extreme mass ratio inspirals (EMRIs). Since $\xi$ cannot be precisely determined from first principles, observational constraints become crucial. We employ the Augmented Analytical Kludge (AAK) method to calculate gravitational waveforms in the equatorial plane and systematically analyze the influence of different $\xi$ values on phase evolution. Comparison with the Schwarzschild case demonstrates that the corrective effects of $\xi$ accumulate in the phase over observation time, thereby providing distinguishable observational signatures. Through waveform mismatch analysis, our results indicate that the LISA detector can effectively detect the presence of $\xi$ at the $\sim10^{-4}$ level for systems with a mass of $10^6M_\odot$. Further assessment using the Fisher information matrix (FIM) confirms a measurement precision of $\Delta\xi\approx3.225\times10^{-4}$, which significantly surpasses existing observational methods, providing quantitative observational evidence for asymptotically safe quantum gravity theory in the strong-field regime. | 本論文では、極限質量比インスパイラル（EMRI）からの重力波を用いて、漸近安全な重力枠組みの中で、通常のブラックホールの量子スケールパラメータ$\xi$を制限する可能性を評価する。 $\xi$は第一原理から正確に決定できないため、観測による制限が重要となる。 我々は拡張解析クルージュ（AAK）法を用いて赤道面における重力波形を計算し、異なる$\xi$値が位相発展に与える影響を系統的に解析する。 シュワルツシルトの場合との比較により、$\xi$の補正効果が観測時間とともに位相に蓄積され、それによって識別可能な観測シグネチャーが得られることが示される。 波形不整合解析を通して、我々の結果は、LISA検出器が質量$10^6M_\odot$の系において、$\sim10^{-4}$レベルの$\xi$の存在を効果的に検出できることを示している。 フィッシャー情報行列（FIM）を用いたさらなる評価により、測定精度は$\Delta\xi\approx3.225\times10^{-4}$であることが確認されました。 これは既存の観測手法を大幅に上回り、強場領域における漸近的に安全な量子重力理論の定量的な観測的証拠となります。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We perform a Hamiltonian constraint analysis of the multivielbein theory proposed in arXiv:1804.09723. The analysis shows that the secondary constraints have the correct form to constrain the dynamical variables, thereby eliminating the problematic ghost modes that generally plague theories of interacting spin-2 fields. Under mild restrictions on the solution space, we also identify the tertiary constraints and show that these eliminate the canonical momenta associated with the ghost modes. Our analysis confirms that the theory with $N$ interacting vielbeins propagates $2+5(N-1)$ modes, corresponding to a nonlinear theory of one massless and $N-1$ massive spin-2 fields free of the Boulware-Deser ghost instabilities. | arXiv:1804.09723で提案された多重ビエルバイン理論のハミルトン拘束解析を行う。 解析の結果、二次拘束条件は力学的変数を拘束する正しい形を持ち、それによって相互作用するスピン2場の理論を一般的に悩ませる問題のあるゴーストモードが排除されることが示された。 また、解空間に軽い制約を課すことで、三次拘束条件も特定し、これらがゴーストモードに関連する正準運動量を解消することを示す。 解析の結果、相互作用するN個のビエルバインを持つ理論は、Boulware-Deserゴースト不安定性のない、質量ゼロの1つの場と質量N-1のスピン2場からなる非線形理論に対応する、2+5(N-1)モードを伝播することが確認された。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We obtain semiclassical gravity solutions in the Poincar\'e fundamental domain of $(3+1)$-dimensional Anti-de Sitter spacetime, PAdS$_4$, with a (massive or massless) Klein-Gordon field (with possibly non-trivial curvature coupling) with Dirichlet or Neumann boundary. Some results are explicitly and graphically presented for special values of the mass and curvature coupling (e.g. minimal or conformal coupling). In order to achieve this, we study in some generality how to perform the Hadamard renormalisation procedure for non-linear observables in maximally symmetric spacetimes in arbitrary dimensions, with emphasis on the stress-energy tensor. We show that, in this maximally symmetric setting, the Hadamard bi-distribution is invariant under the isometries of the spacetime, and can be seen as a `single-argument' distribution depending only on the geodesic distance, which significantly simplifies the Hadamard recursion relations and renormalisation computations. | 我々は、(3+1)次元反ド・ジッター時空PAdS$_4$のポアンカレ基本領域において、ディリクレ境界またはノイマン境界を持つ（質量ありまたは質量なしの）クライン・ゴルドン場（非自明な曲率結合を持つ場合もある）を持つ半古典重力解を得る。 いくつかの結果は、質量と曲率の結合の特殊な値（例えば、極小結合または共形結合）に対して、明示的かつグラフィカルに示される。 これを実現するために、我々は、応力エネルギーテンソルに重点を置き、任意次元の最大対称時空における非線形観測量に対して、アダマール繰り込み手順をある程度の一般性をもってどのように実行するかを研究する。 この最大対称設定において、アダマール双分布は時空の等長変換に対して不変であり、測地線距離のみに依存する「単一引数」分布と見なすことができ、アダマール再帰関係と繰り込み計算を大幅に簡素化することを示します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We study the holographic s-wave superfluid model with 4th and 6th power self-interaction terms $\lambda |\psi|^4$ and $\tau |\psi|^6$ with considering the full back-reaction of the matter fields on the metric in the 3+1 dimensional bulk. The self-interaction terms are good at controlling the condensate to realize various phase transitions, such as the zeroth-order, first-order, and second-order phase transitions within the single condensate s-wave superfluid model. Therefore, in this work, we are able to investigate the influence of the back-reaction strength on the various phase transitions, including the zeroth and first order phase transitions. In addition, we confirm that the influence of the 4th and 6th power terms on the superfluid phase transition in the case of finite back-reaction are qualitative the same as in the probe limit, thus present universality. We also plot the special value $\lambda_s$ of the parameter $\lambda$ at different back-reaction strength, below which the condensate grows to an opposite direction and is important in controlling the order of the superfluid phase transitions. Comparing the influence of the back-reaction parameter and that of the higher-order nonlinear coefficients, we see that the back-reaction strength brings in both the effective couplings similar to the 4th power and 6th power terms. | 我々は、4次および6次の自己相互作用項 $\lambda |\psi|^4$ および $\tau |\psi|^6$ を持つホログラフィックS波超流動モデルを、3+1次元バルクにおける計量に対する物質場の完全な反作用を考慮しながら研究する。 自己相互作用項は、凝縮体を制御し、単一凝縮体S波超流動モデル内での0次、1次、2次相転移など、様々な相転移を実現するのに有効である。 したがって、本研究では、反作用強度が0次および1次相転移を含む様々な相転移に及ぼす影響を調査することができる。 さらに、有限反作用の場合の4次および6次項が超流動相転移に及ぼす影響は、プローブ極限の場合と定性的に同じであることを確認し、普遍性を示す。 また、異なる反作用強度におけるパラメータ$\lambda$の特別な値$\lambda_s$をプロットします。 この値以下では凝縮体が逆方向に成長し、超流動相転移の順序を制御する上で重要です。 反作用パラメータの影響と高次非線形係数の影響を比較すると、反作用強度は4乗項と6乗項に類似した有効結合の両方をもたらすことがわかります。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We present a "dictionary" to expedite the identification of potential deviations in gravitational waveforms from those predicted by General Relativity (GR) during the inspiral phase of black hole binaries. Assuming deviations from GR can be described by a local Effective Field Theory (EFT) formulated in terms of curvature operators (and possibly additional scalar fields), this dictionary characterizes how deviations scale with the masses of the binary components and identifies the leading order Post-Newtonian corrections in generic theories constructed within the EFT framework. By establishing a direct connection between observations and candidate theories beyond GR, this dictionary also aids in distinguishing genuine physical effects from systematic errors. These results can be readily incorporated into essentially all existing tests for the inspiral regime and, in particular, facilitate a more efficient combination of data from multiple events. | ブラックホール連星のインスパイラル期において、一般相対性理論（GR）によって予測される重力波形からの潜在的な偏差の特定を迅速化するための「辞書」を提示する。 GRからの偏差が曲率演算子（および場合によっては追加のスカラー場）で定式化された局所有効場理論（EFT）によって記述できると仮定し、この辞書は、偏差が連星成分の質量にどのように比例するかを特徴付け、EFTの枠組み内で構築された一般的な理論における主要なポストニュートン補正を特定する。 観測とGRを超えた候補理論との直接的な関連を確立することにより、この辞書は真の物理的効果と系統的誤差を区別するのにも役立つ。 これらの結果は、インスパイラル領域に関する既存のほぼすべてのテストに容易に組み込むことができ、特に、複数のイベントからのデータのより効率的な組み合わせを容易にする。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We examine gravitational waves (GWs) from Binary Black Holes (BBH) as possible suitable systems for investigating the physical validity of theories predicting the Relative Locality (RL) effect, an effect arising in the kappa-Minkowski non-commutative spacetime, a central property in theories of Quantum Gravity (QG) Phenomenology. Hence, we are taking a step towards realizing the purpose of the phenomenological effort of having observational evidence to put constraints on QG approaches. In particular, we show that the RL effect induces an uncertainty in the observed rotational frequency omega during the inspiral phase. This uncertainty becomes stronger with increasing observational distance. It also increases with decreasing orbital radius, and it statistically accumulates as an increasing variance of omega over successive cycles. In terms of the post-Newtonian deviations, the uncertainty contributes at 1.25th order, an order that has not yet been directly constrained in GW analyses. | 我々は、連星ブラックホール（BBH）からの重力波（GW）を、相対局所性（RL）効果を予言する理論の物理的妥当性を調査するのに適した系として検討する。 RL効果は、カッパ-ミンコフスキー非可換時空で生じる効果であり、量子重力（QG）現象論の理論における中心的な性質である。 したがって、我々は、QGアプローチに制約を課すための観測的証拠を得るという現象学的努力の目的の実現に向けて一歩を踏み出している。 特に、RL効果が、インスパイラル期における観測回転周波数ωに不確実性をもたらすことを示す。 この不確実性は、観測距離の増加とともに増大する。 また、軌道半径の減少とともに増大し、連続するサイクルにわたってωの分散の増加として統計的に蓄積される。 ポストニュートン偏差に関して言えば、不確実性は1.25次のオーダーで寄与しますが、このオーダーは重力波解析ではまだ直接制約されていません。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We employ a twist deformation of infinitesimal diffeomorphisms to construct a modification of General Relativity on a non-commutative spacetime extending the local kappa-Minkowski geometry. This spacetime arises in Deformed Special Relativity (DSR) models, where a fundamental length scale is incorporated into Special Relativity as an effective description of quantum gravitational effects. To avoid the mathematical and physical inconsistencies associated with twisting the Poincare group, we instead deform the dilatation-enlarged IGL(3,1) group, constructing a covariant and explicitly consistent gravitational theory (distinct from Weyl gravity). The relativistic consistency of the twisted kappa-Minkowski spacetime is demonstrated, including deformed transformations and differential structures. A physically motivated Inonu-Wigner (IW) contraction procedure is suggested to enable a well-defined classical limit, addressing the correspondence issue. This framework provides a consistent foundation for a dynamical sector of DSR and allows, in future treatment, explicit computations that could advance phenomenological predictions. | 我々は、無限小微分同相写像のツイスト変形を用いて、局所カッパ-ミンコフスキー幾何学を拡張した非可換時空上の一般相対論の修正を構築する。 この時空は、量子重力効果の効果的な記述として、基本的な長さスケールが特殊相対論に組み込まれた変形特殊相対論（DSR）モデルで生じる。 ポアンカレ群のツイストに伴う数学的および物理的な矛盾を回避するため、代わりに膨張拡大IGL(3,1)群を変形し、共変かつ明示的に整合した重力理論（ワイル重力とは異なる）を構築する。 ツイストされたカッパ-ミンコフスキー時空の相対論的整合は、変形変換と微分構造を含めて示される。 対応問題に対処するために、明確に定義された古典極限を可能にするために、物理的に動機付けられたイノヌ-ウィグナー（IW）縮約手順が提案される。 この枠組みは、DSRの動的セクターに一貫した基盤を提供し、将来の扱いにおいては、現象論的予測を前進させる可能性のある明示的な計算を可能にします。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We formulate the classical gravitational entropy of a horizon as a Noether charge that does not require the notion of a temperature, and which is applicable to horizons that are not necessarily associated with black holes. This introduces a correction to the covariant phase space formalism that accounts for the configuration-dependence of the generating vector field conjugate to the charge. The vector field is related to the proposal of Bousso that the gravitational entropy of a region is determined by the lightsheet at its boundary. We test the formula on various black hole and cosmological horizons. | 我々は、温度の概念を必要とせず、ブラックホールに必ずしも関連しない地平線にも適用可能なノイマン電荷として、地平線の古典的な重力エントロピーを定式化する。 これは、電荷と共役な生成ベクトル場の配置依存性を考慮した、共変位相空間形式への補正を導入する。 このベクトル場は、ある領域の重力エントロピーはその境界における光シートによって決定されるというBoussoの提案と関連している。 我々は、様々なブラックホールおよび宇宙論的地平線においてこの定式を検証する。 |
| 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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| This work presents the first demonstration of non-linear noise regression in the Virgo detector using deep learning techniques. We use DeepClean, a convolutional autoencoder previously shown to be effective in denoising LIGO data, as our tool for modeling and subtracting environmental and technical noise in Virgo. The method uses auxiliary witness channels to learn correlated noise features and remove them from the strain data. For this study, we apply DeepClean to Virgo O3b data, using 225 witness channels selected across 13 targeted frequency bands. Our analysis confirms the presence of non-linear couplings in the subtracted noise, highlighting the importance of DeepClean-like tools in capturing such effects. We observe up to a 1.3 Mpc improvement in the binary neutron star inspiral range (~2.5% gain), and an average increase of 1.7% in the recovered signal-to-noise ratio for injected binary black hole signals. Parameter estimation studies further confirm that DeepClean does not introduce bias in the recovery of source parameters. These results demonstrate the robustness of DeepClean on Virgo data and support its adoption in real-time noise subtraction frameworks for future observing runs. | 本研究では、Virgo検出器におけるディープラーニング技術を用いた非線形ノイズ回帰の初めての実証を示します。 Virgoにおける環境ノイズと技術的ノイズのモデル化と減算を行うツールとして、LIGOデータのノイズ除去に効果があることが以前に示された畳み込みオートエンコーダであるDeepCleanを使用します。 この手法では、補助的なウィットネスチャネルを用いて相関ノイズの特徴を学習し、歪みデータからそれらを除去します。 本研究では、13のターゲット周波数帯域にわたって選択された225のウィットネスチャネルを用いて、Virgo O3bデータにDeepCleanを適用します。 分析により、減算されたノイズに非線形結合が存在することが確認され、DeepCleanのようなツールがそのような影響を捉える上で重要であることが浮き彫りになりました。 連星中性子星のインスパイラル範囲が最大1.3 Mpc改善（約2.5%のゲイン）し、注入された連星ブラックホール信号の回復信号対雑音比が平均1.7%増加しました。 パラメータ推定研究により、DeepCleanはソースパラメータの回復にバイアスを導入しないことがさらに確認されました。 これらの結果は、Virgoデータに対するDeepCleanの堅牢性を示し、将来の観測実行におけるリアルタイムノイズ除去フレームワークへの採用を支持しています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Recent observations of compact binary systems have provided evidence for black holes with masses below standard expectations. When paired with neutron stars (NSs), such low-mass black holes (BHs) have the potential to be detected by future multimessenger campaigns and could unveil unknown features of the BH population in the universe. Given the importance of accurate models for matched-filtering searches and Bayesian parameter estimation in discoveries of this sort, attention has renewed on the limitations of low-mass NSBH merger models and on the downstream impact of such limitations on gravitational-wave data analysis. Previous numerical relativity (NR) studies have revealed discrepancies in the predicted merger time, as well as more general mismatches and dephasing between phenomenological models and high-resolution simulations. The simulation presented here was motivated by these findings and illustrates how publicly available tools can be applied to this specific science case, towards informing next-generation, more refined gravitational-wave and kilonovae models. Here, we summarize the setup of a high-resolution general relativistic hydrodynamics simulation of an equal-mass NSBH system performed entirely with public codes (Einstein Toolkit and FUKA) and a finite-temperature equation of state. The results we show include the $(\ell,m)=(2,2)$ strain and 2D snapshots of the system undergoing tidal disruption and early postmerger disk formation. The system evolved for $\sim 4$ orbits while the $L_2$ norm of the Hamiltonian constraint remained below $6\times10^{-7}$ throughout the inspiral prior to growing near merger time. | 近年のコンパクト連星系の観測により、標準的な予想よりも質量の小さいブラックホールの存在を示す証拠が得られました。 中性子星（NS）と対になった低質量ブラックホール（BH）は、将来のマルチメッセンジャー探査によって検出される可能性があり、宇宙におけるBHの未知の特徴を明らかにする可能性があります。 この種の発見においては、マッチドフィルタリング探索とベイズパラメータ推定のための正確なモデルが重要であるため、低質量NSBH合体モデルの限界と、そのような限界が重力波データ解析に及ぼす影響に新たな注目が集まっています。 これまでの数値相対論（NR）研究では、予測される合体時刻の食い違い、そして現象論的モデルと高解像度シミュレーション間のより一般的な不一致や位相ずれが明らかにされています。 ここで提示するシミュレーションはこれらの発見に基づいており、公開されているツールをこの特定の科学的事例にどのように適用できるかを示し、次世代のより精密な重力波モデルおよびキロノバモデルに情報を提供します。 ここでは、公開コード（Einstein ToolkitおよびFUKA）と有限温度状態方程式のみを使用して実行した、等質量NSBH系の高解像度一般相対論的流体力学シミュレーションの設定をまとめます。 示す結果には、$(\ell,m)=(2,2)$ひずみと、潮汐破壊と合体後初期のディスク形成を受けている系の2Dスナップショットが含まれています。 系は$\sim 4$軌道にわたって進化しましたが、ハミルトニアン拘束の$L_2$ノルムは、合体期近くで成長する前のインスパイラル期間全体を通じて$6\times10^{-7}$未満でした。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We use the polar decomposition to describe the Dirac field in terms of an effective spinorial fluid. After reformulating all covariant equations in ``spinorial'' signature $(+ -- )$, we develop a $(1+1+2)$ covariant approach for the Dirac field that does not require the use of tetrad fields or Clifford matrices. By identifying the velocity and spin fields as the generators of time-like and space-like congruences, we examine the compatibility of a self-gravitating Dirac field with Locally Rotationally Symmetric space-times of types I, II, and III. We provide illustrative examples to demonstrate the effectiveness of our construction. | 我々は極分解を用いて、ディラック場を有効スピノリアル流体で記述する。 全ての共変方程式を「スピノリアル」シグネチャ $(+ -- )$ で再定式化した後、四元場やクリフォード行列を必要としないディラック場の $(1+1+2)$ 共変アプローチを開発する。 速度場とスピン場を時間的および空間的合同性の生成元として特定することにより、自己重力ディラック場とタイプI、II、IIIの局所回転対称時空との適合性を検証する。 我々の構築法の有効性を示すために、具体例を示す。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Weakly-modelled searches for gravitational waves are essential for ensuring that all potential sources are accounted for in detection efforts, as they make minimal assumptions regarding source morphology. While these searches primarily target generic transient sources, they are also highly effective at identifying a broad range of compact binary coalescences, demonstrated by the weakly-modelled search algorithm coherent WaveBurst being the first to detect GW150914. Despite their ability to detect compact binaries with diverse properties, the accurate estimation of source parameters from their output remains to be a challenging task. To overcome this, we leverage physics-informed neural networks, which serve as a powerful tool for parameter estimation by applying physical constraints through the universal differential equation governing a compact binary system. With this approach, we rapidly infer the mass parameters of binary black hole merger systems to within 7% from only the time-frequency representation of the gravitational wave signal. | 重力波の弱モデル探索は、発生源の形態に関する仮定を最小限に抑えるため、検出においてすべての潜在的な発生源を考慮するために不可欠です。 これらの探索は主に一般的な過渡的発生源を対象としていますが、広範囲のコンパクト連星合体の特定にも非常に効果的であり、弱モデル探索アルゴリズムであるコヒーレントWaveBurstがGW150914を初めて検出したことがそれを実証しています。 多様な特性を持つコンパクト連星を検出できるにもかかわらず、その出力から発生源パラメータを正確に推定することは依然として困難な課題です。 これを克服するために、我々は物理学に基づくニューラルネットワークを活用します。 これは、コンパクト連星系を支配する普遍微分方程式を通じて物理的制約を適用することで、パラメータ推定のための強力なツールとして機能します。 このアプローチにより、重力波信号の時間周波数表現のみから、連星ブラックホール合体系の質量パラメータを7%以内の精度で迅速に推定します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| A fast-rolling axion can transfer its kinetic energy to gauge fields via the Chern-Simons coupling, leading to copious production of gauge quanta during inflation. The amplified gauge fields act as a source for both scalar and tensor perturbations. In this work, we propose a mechanism for suppressing scalar perturbations while sourcing strong tensor perturbations. We present an implementation of such a mechanism, demonstrating that sourced tensor perturbations are expected to be detected by upcoming next-generation CMB experiments. | 高速で回転するアクシオンは、チャーン・サイモンズ結合を介してその運動エネルギーをゲージ場に伝達し、インフレーション中にゲージ量子を大量に生成します。 増幅されたゲージ場は、スカラー摂動とテンソル摂動の両方の源として作用します。 本研究では、スカラー摂動を抑制しながら強いテンソル摂動を発生源とするメカニズムを提案します。 このメカニズムの実装例を示し、発生源となるテンソル摂動が、今後の次世代CMB実験によって検出されると期待されることを示します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate a scenario where a dark energy quintessence field $\phi$ with positive kinetic energy is coupled with dark matter. With two different self-interaction potentials for the field and a particular choice of the coupling function, we show explicitly how the observable effective equation of state parameter $w_{\rm eff}$ for the dark energy field crosses the phantom barrier ($w_{\rm eff} = -1$) while keeping the equation of state of the quintessence field $w_\phi > -1$. With appropriate choices of parameters, $w_{\rm eff}$ crosses the phantom divide around redshift $z\sim 0.5$, transitioning from $w_{\rm eff} <-1$ in the past to $w_{\rm eff}>-1$ today. This explains DESI observations well. Our analysis reveals that the model remains consistent within the $2\sigma$ confidence intervals provided by DESI for several combinations of the scalar field parameters, highlighting its potential in explaining the dynamics of dark energy arising from a simple Yukawa-type long-range interaction in the dark sector. While the current findings offer a promising framework for interpreting DESI observations, future work, including a comprehensive Markov Chain Monte Carlo (MCMC) analysis, is necessary to constrain the parameter space further and strengthen the statistical significance of the results. | 正の運動エネルギーを持つダークエネルギーのクインテッセンス場$\phi$がダークマターと結合するシナリオを検証する。 この場に対する2つの異なる自己相互作用ポテンシャルと特定の結合関数の選択により、ダークエネルギー場の観測可能な有効状態方程式パラメータ$w_{\rm eff}$が、クインテッセンス場の状態方程式$w_{\rm eff} > -1$を維持しながら、どのようにファントム障壁（$w_{\rm eff} = -1$）を横切るかを明示的に示す。 パラメータを適切に選択すると、$w_{\rm eff}$は赤方偏移$z\sim 0.5$付近でファントム境界を横切り、過去の$w_{\rm eff} <-1$から今日の$w_{\rm eff}>-1$へと遷移する。 これはDESIの観測をよく説明する。 我々の解析により、モデルは、スカラー場パラメータのいくつかの組合せに対してDESIによって提供される$2\sigma$信頼区間内で整合していることが明らかになり、ダークセクターにおける単純な湯川型長距離相互作用から生じるダークエネルギーのダイナミクスを説明する可能性を示唆している。 今回の知見はDESIの観測を解釈するための有望な枠組みを提供しているが、パラメータ空間をさらに制限し、結果の統計的有意性を高めるためには、包括的なマルコフ連鎖モンテカルロ（MCMC）解析を含む今後の研究が必要である。 |
| 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、ほとんど未踏の周波数帯である10-5-1Hz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、現在の技術を用いて、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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| We propose a novel method to probe gravity-induced entanglement. We consider the gravitational interaction between a particle trapped in a shallow potential and a harmonic oscillator. The harmonic oscillator is in a quantum superposition of two frequencies and only one of these states can excite the trapped particle via resonance. Once the excited particle is detected, the quantum state of the oscillator is collapsed, which can be observed as the sudden disappearance of the superposition of oscillator frequencies. Thus, the sudden decoherence, which is only triggered by particle detection, can be a smoking gun evidence of gravity-induced entanglement. Since the probability of particle excitation increases linearly with time, the total probability is multiplied by repeating experiments. We will also discuss experimental implementations using optomechanics. | 我々は、重力誘起エンタングルメントを調べるための新たな手法を提案する。 浅いポテンシャルに捕捉された粒子と調和振動子との間の重力相互作用を考察する。 調和振動子は2つの周波数の量子重ね合わせ状態にあり、そのうちの1つの状態のみが共鳴によって捕捉された粒子を励起することができる。 励起された粒子が検出されると、振動子の量子状態は崩壊し、これは振動子周波数の重ね合わせの突然の消失として観測される。 したがって、粒子の検出によってのみ引き起こされる突然のデコヒーレンスは、重力誘起エンタングルメントの決定的な証拠となり得る。 粒子励起の確率は時間とともに線形に増加するため、実験を繰り返すことで総確率は増大する。 また、オプトメカニクスを用いた実験的実装についても議論する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Quantum coherence in curved spacetime offers a fresh window into the interplay between gravity, thermality, and quantum resources. While previous work has shown that Markovian evolution can generate entanglement and other nonclassical correlations in de Sitter backgrounds, the basis-dependent nature of coherence has so far limited its unambiguous interpretation. Here, we introduce a basis-independent framework to quantify not only the total coherence of two comoving detectors, but also its collective and localized contributions, and we trace how each of these decomposed measures varies with the inverse of Gibbons-Hawking temperature. By treating the detectors as open quantum systems interacting with a massless scalar field in the Bunch-Davies and squeezed alpha-vacua, we find that non-thermal squeezing substantially enhances extractable coherence, even under strong thermal effects. Our results demonstrate how basis-independent coherence in de Sitter spacetime can serve as a robust resource for relativistic quantum information protocols. | 曲がった時空における量子コヒーレンスは、重力、熱性、そして量子資源の相互作用を解明する新たな窓を開く。 これまでの研究では、マルコフ発展がド・ジッター背景においてエンタングルメントやその他の非古典的相関を生成することが示されているが、コヒーレンスの基底依存性のために、これまでその明確な解釈は限定的であった。 本研究では、2つの共動検出器の全コヒーレンスだけでなく、その集団的寄与と局所的寄与も定量化するための基底非依存の枠組みを導入し、これらの分解された各指標がギボンズ-ホーキング温度の逆数によってどのように変化するかを追跡する。 検出器を、バンチ-デイビス場とスクイーズされたアルファ真空中の質量ゼロのスカラー場と相互作用する開放量子系として扱うことで、強い熱的影響下であっても、非熱的スクイージングによって抽出可能なコヒーレンスが大幅に向上することを見出した。 我々の研究結果は、ド・ジッター時空における基底非依存なコヒーレンスが、相対論的量子情報プロトコルにとって 堅牢なリソースとしてどのように機能するかを示している。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Analogue models of gravity, from Newton to Unruh, have evolved from simple fluid--mechanical models to sophisticated modern experiments. They have shown the robustness of Hawking radiation and highlighted the role of dispersion for quantum fields in curved space. We speculate whether some underlying dispersion may also play a role in explaining the cosmological constant and in resolving the cosmological tensions. | ニュートンからウンルーに至るまで、重力のアナログモデルは、単純な流体力学モデルから洗練された現代の実験へと進化してきました。 それらは、ホーキング放射の堅牢性を示し、曲がった空間における量子場の分散の役割を浮き彫りにしました。 私たちは、何らかの根底にある分散が、宇宙定数の説明や宇宙論的緊張の解決にも役割を果たしているのではないかと推測しています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Near-extremal black holes are subject to large quantum effects, which modify their low-temperature thermodynamic behavior. Hitherto, these quantum effects were analyzed by separating the geometry into the near-horizon region and its exterior. It is desirable to understand and reproduce such corrections from the full higher-dimensional asymptotically flat or AdS geometry's perspective. We address this question in this article and fill this gap. Specifically, we find off-shell eigenmodes of the quadratic fluctuation operator of the Euclidean gravitational dynamics, with eigenvalues that vanish linearly with temperature. We illustrate this for BTZ and neutral black holes with hyperbolic horizons in AdS in Einstein-Hilbert theory, and for the charged black holes in Einstein-Maxwell theory. The linear scaling with Matsubara frequency, which is a distinctive feature of the modes, together with the fact that their wavefunctions localize close to the horizon as we approach extremality, identifies them as responsible for the aforementioned quantum effects. We provide a contour prescription to deal with the sign indefiniteness of the Euclidean Einstein-Maxwell action, which we derive to aid our analysis. We also resolve a technical puzzle regarding modes associated with rotational isometries in stationary black hole spacetimes. | 極限ブラックホールは大きな量子効果の影響を受け、それが低温での熱力学的挙動を変化させます。 これまで、これらの量子効果は、幾何学を近地平線領域とその外部に分離して解析されてきました。 このような補正を、高次元漸近平坦幾何学、すなわちAdS幾何学全体の観点から理解し、再現することが望ましいです。 本稿ではこの問題に取り組み、このギャップを埋めます。 具体的には、ユークリッド重力力学の2次揺らぎ演算子のオフシェル固有モードを発見し、その固有値は温度とともに線形に消滅します。 これを、BTZブラックホールと、アインシュタイン-ヒルベルト理論のAdSにおける双曲地平線を持つ中性ブラックホール、およびアインシュタイン-マクスウェル理論の荷電ブラックホールについて示します。 これらのモードの特徴である松原周波数に対する線形スケーリングと、極限に近づくにつれて波動関数が地平線近くに局在するという事実から、これらのモードが前述の量子効果の原因であることが特定される。 我々は、ユークリッド的アインシュタイン・マクスウェル作用の符号不定性に対処するための等高線規定を導出し、解析を補助する。 また、定常ブラックホール時空における回転等長変換に関連するモードに関する技術的なパズルも解決する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Gravitational waves (GWs) from compact binaries are excellent probes of gravity in the strong- and dynamical-field regime. We report a test of general relativity (GR) with the third GW Transient Catalog (GWTC-3) using the recently developed neural post-Einsteinian framework, both on individual events and at the population level through hierarchical modeling. We find no significant violation of GR and place a constraint that, for the first time, efficiently covers non-GR theories characterized by not only post-Newtonian deviations but also those beyond under the same theory-agnostic framework. | コンパクト連星からの重力波（GW）は、強磁場領域および力学場領域における重力の優れたプローブです。 本研究では、最近開発されたニューラル・ポストアインシュタインの枠組みを用いて、第3回重力波トランジェントカタログ（GWTC-3）による一般相対論（GR）の検証を行いました。 この検証は、個々の事象と集団レベルの両方で、階層的モデリングによって行われました。 その結果、一般相対論の有意な破れは見られず、初めて、ポストニュートン偏差だけでなく、それを超える偏差を特徴とする非一般相対論理論を、理論に依存しない同じ枠組みの下で効率的にカバーする制約条件を提示しました。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Without making any assumption on the underlying geometry and metric of the local Universe, we provide a measurement of the expansion rate fluctuation field using the Cosmicflows-4 and Pantheon+ samples in the redshift range $0.01 < z < 0.1$ ($30 \,h^{-1}\,\mathrm{Mpc} < R < 300\,h^{-1}\,\mathrm{Mpc}$). The amplitude of the anisotropic fluctuations is found to be of order a few percent relative to the monopole of the expansion rate. We further decompose the expansion rate fluctuation field into spherical harmonic components and analyze their evolution with redshift across the studied redshift range. At low redshift, the dipole is clearly dominant, with an amplitude of $\sim (2.2 \pm 0.15)\times 10^{-2}$, significantly larger than the higher--order modes. As redshift increases, the dipole amplitude steadily decreases, reaching roughly half its value in the highest redshift bin investigated. The quadrupole is also significant, at about half the dipole amplitude, and persists across all redshift bins, with no clear decreasing trend, although uncertainties grow at higher redshift. A nonzero octupole is also detected at low redshift. The dipole, quadrupole, and octupole components are found to be aligned, exhibiting axial symmetry around a common axis ($l = 295^\circ,\, b = 5^\circ$). We interpret the observed fluctuations in the expansion rate within the framework of covariant cosmography. Our results indicate that the multipoles of the expansion rate fluctuation field are primarily driven by a strong quadrupole in the covariant Hubble parameter, together with dipole and octupole contributions from the covariant deceleration parameter. These few parameters suffice to reconstruct the luminosity distance with high precision out to $z \sim 0.1$, in a manner that is model--independent, non--perturbative, and free from assumptions about peculiar velocities. | 局所宇宙の幾何学的構造や計量についていかなる仮定も置かずに、Cosmicflows-4とPantheon+のサンプルを用いて、赤方偏移範囲$0.01 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We propose an extension of basic Kaluza-Klein theory in which the higher-dimensional Lorentzian manifold develops a Cauchy horizon rather than remaining globally hyperbolic as in the conventional framework. In this setting, the $U(1)$-generating Killing field, assumed to exist in Kaluza-Klein theory, undergoes a transition in its causal character, from spacelike in the globally hyperbolic region to timelike in an acausal extension through a horizon. This yields a (lower-dimensional) quotient manifold whose metric changes signature from Lorentzian to Riemannian. In this way, one observes a singular, signature changing transition emerging rather naturally from the projection of a globally smooth, even analytic, Lorentzian geometry "up in the bundle". This reveals a "signature change without signature change" scenario - a phrasing inspired by John Wheeler - and extends the usual Kaluza-Klein framework in a conceptually natural direction. | 我々は、高次元ローレンツ多様体が従来の枠組みのように大域的に双曲的であるのではなく、コーシー地平線を発達させるという、基本的なカルツァ＝クライン理論の拡張を提案する。 この設定では、カルツァ＝クライン理論で存在が想定されている$U(1)$生成キリング場は、その因果的性質において、大域的に双曲的な領域における空間的性質から、地平線を介した非因果的拡張における時間的性質へと遷移する。 これにより、計量のシグネチャがローレンツ的からリーマン的へと変化する（低次元の）商多様体が得られる。 このように、大域的に滑らかで、解析的でさえあるローレンツ幾何学を「束の上方」に射影することで、特異なシグネチャが変化する遷移が比較的自然に生じることが観察される。 これは「署名の変更なしの署名の変更」シナリオ（ジョン・ホイーラーに触発された表現）を明らかにし、通常のカルツァ＝クラインの枠組みを概念的に自然な方向に拡張します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| This thesis investigates the characteristics of modified teleparallel gravity models that incorporate a scalar field and a trace of the energy-momentum tensor, with particular attention to their cosmological effects, especially regarding late-time cosmic acceleration. Teleparallel gravity, as an alternative framework to General Relativity, defines gravity through torsion rather than curvature, and when combined with a scalar field, it allows exploration of a wider variety of cosmological scenarios. This thesis examines the late-time acceleration of the Universe and its various phases through dynamical system analysis within the framework of modified teleparallel gravity theories. It presents the mathematical formulations of $f(T)$, $f(T, \mathcal{T})$, $f(T, \phi)$, Horndeski teleparallel gravity, and the quintessence dark energy model, along with the application of dynamical systems and relevant cosmological datasets. Overall, the results demonstrate that these modified teleparallel gravity models provide viable descriptions of the late-time cosmic acceleration and offer insights into the dynamics of the Universe beyond standard cosmology. | 本論文は、スカラー場とエネルギー運動量テンソルの痕跡を組み込んだ修正テレパラレル重力モデルの特性を、特に宇宙の晩期加速に関する宇宙論的効果に注目して調査する。 テレパラレル重力は、一般相対性理論に代わる枠組みとして、重力を曲率ではなくねじれによって定義し、スカラー場と組み合わせることで、より多様な宇宙論的シナリオの探究を可能にする。 本論文は、修正テレパラレル重力理論の枠組みにおける力学系解析を通して、宇宙の晩期加速とその様々な相を考察する。 $f(T)$、$f(T, \mathcal{T})$、$f(T, \phi)$、ホーンデスキーのテレパラレル重力、そしてクインテッセンス・ダークエネルギー・モデルの数学的定式化を提示し、力学系と関連する宇宙論データセットの適用も示す。 全体として、これらの結果は、修正されたテレパラレル重力モデルが、後期宇宙加速の現実的な記述を提供し、標準的な宇宙論を超えた宇宙のダイナミクスに関する洞察を提供することを示しています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this work, we point out a contradiction between holography and scale-separated AdS (i.e. parametrically large mass gap) in string theory, making the standard assumption that the holographic CFT describes the IR degrees of freedom on a brane that decouple from gravity. We show that the CFT can only decouple from gravity if the scalar potential in the dual AdS satisfies a certain criterion. Namely, there must exist a scalar field trajectory that follows the gradient of the scalar potential to the asymptotic region of the scalar field space in which limit $V\sim m^\alpha$, where $\alpha\leq 2$ is a constant and $m$ is the mass scale of the lightest tower of states. This condition, which implies lack of scale-separation, is satisfied in the standard examples of AdS/CFT. However, proposed attempts at achieving scale separation, such as DGKT, employ scalar potentials that scale as $m^\alpha$ with $\alpha>2$ in the asymptotic region of moduli space. We therefore conclude that the CFT duals of DGKT vacua cannot exist in string theory. Barring fine-tuning, our conclusions apply to other Ricci-flat flux compactifications including the KKLT scenario which relies on scale separation to obtain a metastable de Sitter uplift. | 本研究では、ホログラフィックCFTがブレーン上の重力から分離したIR自由度を記述するという標準的な仮定のもと、弦理論におけるホログラフィックとスケール分離AdS（すなわち、パラメトリックに大きな質量ギャップ）との間の矛盾を指摘する。 双対AdSにおけるスカラーポテンシャルが特定の基準を満たす場合にのみ、CFTは重力から分離できることを示す。 すなわち、スカラー場の軌跡が存在し、その軌跡はスカラー場空間の漸近領域までスカラーポテンシャルの勾配を辿り、その極限$V\sim m^\alpha$（$\alpha\leq 2$は定数、$m$は最軽量タワーオブステートの質量スケール）に達する必要がある。 スケール分離がないことを意味するこの条件は、AdS/CFTの標準的な例において満たされる。 しかし、DGKTなどのスケール分離を達成するための提案された試みは、モジュライ空間の漸近領域において$m^\alpha$（$\alpha>2$）に比例するスカラーポテンシャルを用いている。 したがって、DGKT真空のCFT双対は弦理論には存在できないと結論する。 微調整を除けば、我々の結論は、スケール分離を利用して準安定ド・ジッター隆起を得るKKLTシナリオを含む、他のリッチ平坦磁束コンパクト化にも当てはまる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Two-dimensional dilaton gravity provides a valuable framework to study the dynamics of quantum black holes. These models are often coupled to conformal scalar fields, which capture essential quantum effects such as the trace anomaly, while remaining analytically tractable. From the viewpoint of two-dimensional quantum field theory, unitary theories require a positive central charge. However, theories with a total negative central charge naturally arise from the contribution of the Faddeev-Popov ghosts to the effective action. Recent analyses of the Callan-Giddins-Harvey-Strominger (CGHS) model with a Russo-Susskin-Thorlacius (RST) counterterm have shown that a negative central charge can remove curvature singularities in the backreacted geometry. In this work, we argue that singularity resolution arises from the negative central charge itself, rather than the particular dynamics of a given model. To support this, we present analogous results in spherically reduced Einstein gravity. | 2次元ディラトン重力は、量子ブラックホールのダイナミクスを研究するための貴重な枠組みを提供する。 これらのモデルは、しばしば共形スカラー場と結合しており、トレース異常などの本質的な量子効果を捉えつつ、解析的に扱いやすい。 2次元量子場の理論の観点から見ると、ユニタリー理論は正の中心電荷を必要とする。 しかし、有効作用へのファデーエフ・ポポフゴーストの寄与により、総負の中心電荷を持つ理論は自然に生じる。 ルッソ・サスキン・ソーラシウス（RST）カウンタータームを持つCallan-Giddins-Harvey-Strominger（CGHS）モデルの最近の解析は、負の中心電荷が反反応幾何学における曲率特異点を除去できることを示している。 本研究では、特異点解決は、与えられたモデルの特定のダイナミクスではなく、負の中心電荷自体に起因することを主張する。 これを裏付けるために、球面縮約されたアインシュタイン重力における類似の結果を示します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We compute relativistic Lindblad torques for circular, equatorial extreme-mass-ratio inspirals (EMRIs) embedded in relativistic thin accretion discs, including spinning black hole configurations. We find that relativistic effects can amplify the magnitude of these torques by orders of magnitude in the strong-field regime, and that the torque can even reverse direction as the EMRI approaches the innermost stable circular orbit (ISCO). However, we show that the location of this reversal is highly spin-dependent, shifting progressively closer to the ISCO, where gravitational-wave emission completely dominates the inspiral, as the spin of the central black hole increases. Spin also modifies the radial dependence of the Lindblad torques. We investigate whether Lindblad torques can be approximated by parametrised power laws of the form T_LR = A(r_s / 10M)^n_r (or combinations thereof), and find significant spin- and disc-dependent variations in the slope parameter n_r. For instance, for spin a/M = 0.9, we find n_r = 3.6 in the strong-field regime, compared to the Newtonian value of n_r = 4.5. Given current forecasts of parameter recovery for ``golden'', loud EMRIs in accretion discs (\Delta n_r ~ 0.5), we predict LISA could distinguish between different disc configurations through their relativistic Lindblad torque signatures, providing the first direct probe of the midplane structure of the inner region of accretion discs, which is inaccessible to electromagnetic observations. | 我々は、回転するブラックホール配置を含む、相対論的薄肉降着円盤に埋め込まれた円形の赤道極限質量比インスパイラル（EMRI）の相対論的リンドブラッドトルクを計算した。 その結果、相対論的効果によって、強磁場領域においてこれらのトルクの大きさが桁違いに増幅されること、また、EMRIが最も内側の安定円軌道（ISCO）に近づくにつれてトルクの方向が反転することさえあることがわかった。 しかし、この反転の位置はスピンに大きく依存し、中心ブラックホールのスピンが増加するにつれて、重力波放射がインスパイラルを完全に支配するISCOに徐々に近づくことを示す。 スピンは、リンドブラッドトルクの径方向依存性も変化させる。 我々は、リンドブラッドトルクがT_LR = A(r_s / 10M)^n_r（あるいはそれらの組み合わせ）というパラメータ化されたべき乗則で近似できるかどうかを調べ、傾きパラメータn_rがスピンおよびディスクに依存して大きく変動することを発見した。 例えば、スピンa/M = 0.9の場合、強磁場領域ではn_r = 3.6となるのに対し、ニュートン力学ではn_r = 4.5となる。 降着円盤における「黄金の」大きなEMRI（\Delta n_r ~ 0.5）のパラメータ回復に関する現在の予測を考慮すると、LISAは相対論的なリンドブラッドトルクの特徴に基づいて異なるディスク構成を区別できると予測され、電磁気観測ではアクセスできない降着円盤内部領域の中間面構造を初めて直接調べることができる。 |