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| Original Text | 日本語訳 |
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| The search for primordial non-Gaussianities (PNG) is theoretically well motivated but remains observationally challenging. Tight constraints with low significance for the standard non-Gaussian shapes suggest that detection may lie beyond the reach of near-future experiments. However, tests of PNG are highly template-dependent. From a theory perspective, a whole new family of bispectrum shapes arise in the cosmological collider program, with distinct signatures of heavy particles during inflation. In this work, we provide a class of simplified collider templates for these particles that encompasses a broader range of masses, sound speeds, and interactions. We propose that, given the current state of observations, the most effective strategy to search for PNG signals is through orthogonalizing the collider templates, such that they are uncorrelated with the tightly constrained single field predictions. Using the Modal pipeline and Planck CMB data, we perform a systematic parameter scan of the collider templates with the most significant result reaching $2.4σ$ for spin-0, after taking into account the look-elsewhere effect; indicative results for spin-1 and spin-2 peak near 2$σ$. These results indicate that, with refined collider templates and improved data analysis strategies, there are credible prospects with forthcoming observations to detect PNG and also rule out single field inflation. | 原始的非ガウス性 (PNG) の探索は理論的には十分に動機付けられているが、観測的には依然として困難である。 標準的な非ガウス形状に対する有意性の低い厳しい制約は、検出が近い将来の実験の範囲を超えている可能性があることを示唆している。 しかし、PNG のテストはテンプレートに大きく依存する。 理論的観点から、宇宙論的衝突型加速器プログラムでは、インフレーション中の重粒子の明確な特徴を伴う、まったく新しい一連のバイスペクトル形状が発生する。 本研究では、これらの粒子に対して、より広い範囲の質量、音速、および相互作用を網羅する、単純化された衝突型加速器テンプレートのクラスを提供する。 現在の観測状況を考慮すると、PNG 信号を探す最も効果的な戦略は、厳しく制約された単一場予測と相関しないように衝突型加速器テンプレートを直交化することであると提案する。 ModalパイプラインとPlanck CMBデータを用いて、衝突型加速器テンプレートの系統的パラメータスキャンを実施しました。 その結果、look-elsewhere効果を考慮した上で、スピン0の場合の最も顕著な結果は2.4σに達しました。 スピン1とスピン2のピークは2σ付近で示唆的な結果が得られました。 これらの結果は、改良された衝突型加速器テンプレートと改善されたデータ解析戦略を用いることで、今後の観測でPNGを検出し、単一磁場インフレーションを除外できる確かな見通しが得られることを示しています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We study homogeneous cosmological models featuring shift-symmetric scalar fields (or, superfluids) in relative motion. In the presence of anisotropy this universe generally features rotation, in the sense that the principal axes of anisotropic expansion rotate with respect to the cosmic comoving frame. We focus in particular on the minimal case of two superfluids in 2+1 dimensions. The momentum constraint enforces their spatial gradients to be collinear and the dynamics tends to align such a direction with that of maximal expansion at late times. As opposed to the recently studied case of solids, rotation plays a more important role in the present two-superfluids model. The associated energy density does not dilute away but scales as that of anisotropy and affects the total equation of state. We find that purely non-rotating solutions correspond to an unstable surface in phase space in the direction of non-vanishing rotation. This suggests that rotation is a crucial feature of these scenarios that cannot be neglected. | 我々は、相対運動するシフト対称スカラー場（あるいは超流体）を特徴とする均質宇宙論モデルを研究する。 異方性が存在する場合、この宇宙は一般に回転を特徴とし、これは異方性膨張の主軸が宇宙共動系に対して回転することを意味する。 我々は特に、2+1次元における2つの超流体の極小ケースに焦点を当てる。 運動量制約により、それらの空間勾配は共線的となり、ダイナミクスは後期における最大膨張の方向と一致する傾向がある。 最近研究された固体の場合とは対照的に、本2超流体モデルでは回転がより重要な役割を果たしている。 関連するエネルギー密度は希薄化されず、異方性に応じて変化し、全体の状態方程式に影響を与える。 我々は、純粋に回転しない解は、位相空間においてゼロではない回転方向の不安定面に対応することを発見した。 これは、回転がこれらのシナリオにおいて無視できない重要な特徴であることを示唆している。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate the prospects for detecting a parity-violating gravitational-wave background (GWB) with third-generation ground-based detector networks. We focus on a network consisting of one Einstein Telescope (ET) and two Cosmic Explorer (CE) detectors. In our analysis we vary the ET design, detector orientations, and arm lengths, in order to assess the impact of geometry and scale on detection capabilities. We demonstrate that networks with an L-shaped ET design have stronger parity violation constraining power than networks with a triangular ET design, particularly seen when studying ET designs on their own. | 第三世代地上検出器ネットワークを用いて、パリティ非保存重力波背景放射（GWB）の検出可能性を調査する。 対象は、アインシュタイン望遠鏡（ET）検出器1台と宇宙探査機（CE）検出器2台からなるネットワークである。 本解析では、ETの設計、検出器の向き、およびアームの長さを変化させ、形状と規模が検出能力に与える影響を評価する。 L字型のET設計を持つネットワークは、三角形のET設計を持つネットワークよりもパリティ非保存に対する制約力が強いことを実証する。 これは、ET設計を単独で研究した場合に特に顕著である。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Studies of quantum field entanglement in de Sitter space based on the von Neumann entropy of local patches have concluded that curvature enhances entanglement between regions and their complements. Similar conclusions about entanglement enhancement have been reached in analyses of Fourier modes in the cosmological patch of de Sitter space. We challenge this interpretation by adopting a fully local approach: examining entanglement between pairs of field modes compactly supported within de Sitter's cosmological patch. Our approach is formulated in terms of the properties of a metric tensor and an associated complex structure induced by the Bunch-Davies vacuum on the classical phase space. We find that increasing curvature increases correlations between local modes but, somewhat counterintuitively, decreases their entanglement. Our methods allow us to characterize how entanglement is spatially distributed, revealing that a cosmological constant, even if tiny, qualitatively alters the vacuum's entanglement structure. We show that our results are compatible with previous entropy-based studies when properly interpreted. Our findings have implications for entanglement between observables generated during cosmic inflation. | 局所パッチのフォン・ノイマン・エントロピーに基づくド・ジッター空間における量子場エンタングルメントの研究では、曲率が領域とその補領域との間のエンタングルメントを強化するという結論に至っている。 エンタングルメント強化に関する同様の結論は、ド・ジッター空間の宇宙パッチにおけるフーリエモードの解析でも得られている。 我々は、ド・ジッターの宇宙パッチ内にコンパクトに支えられた場のモードのペア間のエンタングルメントを調べるという完全に局所的なアプローチを採用することで、この解釈に異議を唱える。 我々のアプローチは、計量テンソルの特性と、古典位相空間上のバンチ・デイヴィス真空によって誘起される関連する複素構造によって定式化される。 曲率が増加すると局所モード間の相関が増加するが、いくぶん直感に反して、エンタングルメントが減少することがわかった。 我々の方法により、エンタングルメントが空間的にどのように分布しているかを特徴付けることができ、たとえ微小な宇宙定数であっても、真空のエンタングルメント構造を質的に変化させることが明らかになった。 我々の結果は、適切に解釈すれば、これまでのエントロピーに基づく研究と整合することを示す。 我々の発見は、宇宙インフレーション中に生成される観測量間のエンタングルメントに重要な示唆を与える。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| A number of theoretical proposals have been made for horizonless compact objects with masses and spins similar to those of black holes. While gravitational wave signatures from their mergers can resemble those of black holes, features like the spin-induced quadrupole moment may reveal their distinct nature. Using the tight bounds on the spin-induced quadrupole moment of GW241011, we place gravitational wave constraints on the nature of its primary. We find that large classes of exotic compact objects (including rotating boson stars) cannot explain its nature, however, models of sufficiently large compactness of $C \gtrsim 0.24$ may still be viable contenders. | ブラックホールに類似した質量とスピンを持つ、地平線のないコンパクト天体に関する理論的提案が数多くなされている。 これらの天体の合体から生じる重力波の特徴はブラックホールのものと類似する可能性があるが、スピン誘起四重極モーメントのような特徴は、それらの独自の性質を明らかにする可能性がある。 GW241011のスピン誘起四重極モーメントの厳密な限界を用いて、我々はその主天体の性質に重力波による制限を課した。 その結果、多くの種類のエキゾチックコンパクト天体（回転するボソン星を含む）ではその性質を説明できないことがわかったが、十分に大きいコンパクトネス（C \gtrsim 0.24）のモデルは依然として有力な候補となる可能性がある。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The combination of the data from the Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) with the recent measurements from the Atacama Cosmology Telescope (ACT) indicate that the scalar spectral index \( n_s \) has a larger value than the Planck 2018 which leads to tension within standard inflationary models. In this study in order to explain the new data, We consider the squared-Quartic Hilltop inflation potential \( V(φ) = V_0 [1 - λ(φ/M_p)^4]^2 \) within the Einstein and Jordan frames. In the Jordan frame we introduce the coupling term \( ξφ^2 R \) and we calculate analytic expressions for the slow-roll parameters, scalar spectral index, and tensor-to-scalar ratio on the weak and strong coupling regimes. In the weak limit (\( ξ\ll 1 \)), perturbative corrections slightly increase \( n_s \) and suppress \( r \), leading to \( n_s \simeq 0.9743 \) and \( r \sim 7.8 \times 10^{-5} \) for representative parameters \( λ= 10^{-3}, ξ= 10^{-3}, {\cal N} = 117 \), values which are in agreement with the joint Planck--ACT--DESI (P-ACT-LB) constraints. On the other hand, for a strong coupled (\( ξ\gg 1 \)), the conformal rescaling provides an exponentially flat potential plateau, which allows us to calculate \( n_s \approx 0.9743 \) with \( r \lesssim 5 \times 10^{-4} \) for \( {\cal N} = 65{-}70 \), consistent with ACT and BK18 bounds. The associated energy scale of inflation, \( V_0^{1/4} \sim 10^{-3}{-}10^{-2} M_p \), remains compatible with high-scale inflationary scenarios. | ダークエネルギー分光装置（DESI）のデータとアタカマ宇宙論望遠鏡（ACT）の最近の測定結果を組み合わせると、スカラースペクトル指数 \( n_s \) が Planck 2018 よりも大きな値を持ち、標準的なインフレーションモデルに緊張をもたらすことがわかります。 この研究では、新しいデータを説明するために、アインシュタインフレームとジョルダンフレーム内で、2乗4次のヒルトップインフレーションポテンシャル \( V(φ) = V_0 [1 - λ(φ/M_p)^4]^2 \) を検討します。 ジョルダンフレームでは、結合項 \( ξφ^2 R \) を導入し、弱結合領域と強結合領域でのスローロールパラメータ、スカラースペクトル指数、テンソル対スカラー比の解析的表現を計算します。 弱極限（\( ξ\ll 1 \)）では、摂動補正によって \( n_s \) がわずかに増加し、\( r \) が抑制され、代表的なパラメータ \( λ= 10^{-3}, ξ= 10^{-3}, {\cal N} = 117 \) に対して \( n_s \simeq 0.9743 \) および \( r \sim 7.8 \times 10^{-5} \) となり、これらの値は Planck--ACT--DESI（P-ACT-LB）の結合制約と一致する。 一方、強結合（\(ξ\gg 1 \)）の場合、共形リスケーリングによって指数関数的に平坦なポテンシャルプラトーが得られ、\({\cal N} = 65{-}70 \)に対して\(n_s \approx 0.9743 \)、\(r \lesssim 5 \times 10^{-4} \)と計算することができ、ACTおよびBK18の境界と整合する。 インフレーションの関連エネルギースケール\(V_0^{1/4} \sim 10^{-3}{-}10^{-2} M_p \)は、高スケールインフレーションシナリオと整合している。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The emergence of the $r=0$ singularity inside a spherically symmetric charged black hole, is studied numerically within the Einstein-Maxwell-real scalar model. When the scalar field reaches a critical strength, the $r=0$ singularity emerges inside of the black hole at the tip of the causal diamond. By varying the parameter $p$ of the initial profile for the scalar field towards the critical value ${p_*}$, we observe the areal radius at the tip follows a power law scaling, ${r_S } \propto {| {p - {p_*}}|^γ}$, with a universal critical exponent $γ\approx 0.5$. This remarkable discovery, analogous to Choptuik's critical phenomena for the black hole formation, provides the first evidence of the universality and scaling for the emergence of the $r=0$ singularity inside black holes, offering new insights into the nonlinear dynamics of strong gravitational field. | 球対称荷電ブラックホール内部における$r=0$特異点の出現を、アインシュタイン-マクスウェル実スカラー模型を用いて数値的に研究した。 スカラー場が臨界強度に達すると、因果ダイヤモンドの先端部においてブラックホール内部に$r=0$特異点が出現する。 スカラー場の初期プロファイルのパラメータ$p$を臨界値${p_*}$に向かって変化させると、先端の面積半径がべき乗則${r_S } \propto {| {p - {p_*}}|^γ}$に従い、普遍臨界指数$γ\approx 0.5$を伴って変化する様子が観察された。 この注目すべき発見は、ブラックホール形成におけるチョプティックの臨界現象に類似しており、ブラックホール内部における$r=0$特異点の出現の普遍性とスケーリングに関する最初の証拠となり、強い重力場の非線形ダイナミクスに関する新たな知見をもたらす。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In relativistic cosmology, the formation of nonlinear inhomogeneities can induce non-negligible backreaction on late-time expansion. Among the important consequences for precision cosmology is the potential impact on the linear growth of large-scale structures. We address this impact by combining covariant spatial averaging with covariant and gauge-invariant perturbation theory. We focus on irrotational dust model spacetimes. The effects of backreaction and nontrivial dynamical curvature on the average cosmological dynamics are formulated as the addition of an effective perfect fluid with pressure. We then introduce an effective background driven by both the averaged dust density and the emergent effective fluid, and derive the general evolution equations for linear perturbations of this system. The residual freedom in this framework amounts to specifying the properties of the effective-fluid perturbations as a closure condition. We analyse two physically motivated choices for this condition. In addition, we clarify the conditions under which the coupling between linear structure growth and perturbations of the effective fluid can be neglected. Finally, we apply this formalism to four examples of averaged cosmological models from the literature, three of which -- intended as effective full descriptions of the largest scales -- have been shown to provide a good fit to observational data. Our results highlight the importance of backreaction effects in shaping linear structure growth in such models. Neglecting these effects may thus lead to biased predictions for the development of large structures, even when the models provide a good description of the general background observables. | 相対論的宇宙論において、非線形不均一性の形成は、後期膨張において無視できない反作用を引き起こす可能性がある。 精密宇宙論への重要な帰結の一つとして、大規模構造の線形成長への潜在的な影響が挙げられる。 我々は、共変空間平均化と共変かつゲージ不変な摂動論を組み合わせることで、この影響に対処する。 我々は、非回転ダストモデル時空に焦点を当てる。 反作用と非自明な動的曲率が平均宇宙論的ダイナミクスに及ぼす影響は、圧力を伴う有効完全流体の付加として定式化される。 次に、平均ダスト密度と創発する有効流体の両方によって駆動される有効背景を導入し、この系の線形摂動に対する一般発展方程式を導出する。 この枠組みにおける残余自由度は、有効流体摂動の特性を閉包条件として規定することに相当する。 我々は、この条件に対する物理的に動機付けられた2つの選択肢を解析する。 さらに、線形構造の成長と有効流体の摂動との結合を無視できる条件を明らかにする。 最後に、この定式化を文献から得られた平均宇宙論モデルの4つの例に適用する。 そのうち3つは、最大スケールの有効な完全記述を意図しており、観測データとの良好な適合性を示すことが示されている。 我々の結果は、このようなモデルにおける線形構造の成長を形作る上で、反作用効果の重要性を強調する。 したがって、これらの効果を無視すると、モデルが一般的な背景観測量を良好に記述する場合でも、大規模構造の発達に関する予測に偏りが生じる可能性がある。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We study the quasinormal modes (QNMs) of dilaton black holes in Einstein-Maxwell-dilaton gravity through a correspondence with the quantum Seiberg-Witten (SW) curve of $\mathcal{N}=2$ SU(2) gauge theory with $N_f=3$ hypermultiplets. By mapping both the black hole perturbation equation and the quantum SW curve to the confluent Heun form, the QNM problem is reformulated in a gauge-theoretic framework, and the spectrum is obtained via the SW quantization condition. The resulting frequencies show excellent agreement with those computed using the WKB and continued fraction methods, with typical deviations below $10^{-3}$. The QNM spectrum exhibits consistent trends: increasing the black hole charge or scalar field mass raises the oscillation frequency, while higher angular momentum reduces the damping rate. These results demonstrate the precision of the quantum SW framework in describing black hole perturbations and reveal new links between supersymmetric gauge theories and gravitational dynamics. | 我々は、$N_f=3$ 超多重項を持つ $\mathcal{N}=2$ SU(2) ゲージ理論の量子ザイバーグ・ウィッテン (SW) 曲線との対応を通して、アインシュタイン-マクスウェル-ディラトン重力におけるディラトンブラックホールの準正規モード (QNM) を研究する。 ブラックホール摂動方程式と量子SW曲線の両方を合流型ホイン形式に写像することにより、QNM問題をゲージ理論の枠組みで再定式化し、SW量子化条件を用いてスペクトルを得る。 得られた周波数は、WKB法および連分数法を用いて計算された値と非常によく一致し、典型的な偏差は $10^{-3}$ 未満である。 QNMスペクトルは一貫した傾向を示している。 ブラックホール電荷またはスカラー場質量が増加すると振動周波数は上昇し、角運動量が大きいと減衰率は低下する。 これらの結果は、ブラックホール摂動を記述する量子SW枠組みの精度を示し、超対称ゲージ理論と重力ダイナミクスとの新たな関連性を明らかにする。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Relativistic accretion onto compact objects such as black holes and neutron stars is one of the most efficient known mechanisms for converting gravitational potential energy into radiation. In the case of rapidly spinning black holes, up to $40\%$ of the rest-mass energy of accreting matter can be released, far exceeding the efficiency of nuclear fusion. In this work, we investigate magnetized particle motion and relativistic accretion processes around a decoupled hairy black hole via extended geometric deformation. The developed geometry involves two hairy parameters that preserve the horizon structure with the additional feature of the fulfillment of weak energy conditions outside the event horizon. We provide the foundation with necessary formalism for magnetized particle motion around a decoupled black hole. The effective potential and innermost stable circular orbits are then derived, which demonstrate a significant reduction of the radius of the latter quantity under the hairy parameters for the magnetized particle. Afterwards, we obtain exact analytical expressions for radial velocity profiles, mass accretion rates, and a few others which reveal improved energy efficiency and emissivity as compared to the standard black hole. Furthermore, the decoupling parameter shows strong influence on oscillations, accretion presenting fantastic agreement between analytical predictions and numerical simulations, and thus offering noticeable observational signatures for future gravitational wave and X-ray astronomy. | ブラックホールや中性子星などのコンパクト天体への相対論的降着は、重力ポテンシャルエネルギーを放射に変換する最も効率的なメカニズムとして知られているものの一つです。 高速回転するブラックホールの場合、降着する物質の静止質量エネルギーの最大40%が放出され、これは核融合の効率をはるかに上回ります。 本研究では、拡張された幾何学的変形を用いて、分離したヘアリーブラックホール周辺の磁化粒子の運動と相対論的降着過程を調査する。 構築した幾何学には、事象の地平線外側で弱いエネルギー条件を満たすという追加の特徴を持つ、地平線構造を保存する2つのヘアリーパラメータが含まれる。 我々は、分離したブラックホール周辺の磁化粒子の運動に必要な形式論的基礎を提供する。 次に、有効ポテンシャルと最内周安定円軌道を導出し、磁化粒子のヘアリーパラメータの下で後者の半径が大幅に減少することを示す。 その後、視線速度プロファイル、質量降着率、その他いくつかの正確な解析式を導き出し、標準的なブラックホールと比較してエネルギー効率と放射率が向上することを明らかにしました。 さらに、分離パラメータは振動に強い影響を与え、降着は解析予測と数値シミュレーションの間で素晴らしい一致を示しており、将来の重力波天文学およびX線天文学にとって注目すべき観測的特徴を示しています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We extend the entanglement first law of conformal field theory (CFT) to timelike subregions. Focusing on intervals along the time direction of the boundary CFT, we show that the associated timelike entanglement entropy obeys a first-law-like relation, with an effective entanglement temperature inversely proportional to the temporal size of the interval. By implementing a double Wick rotation, we obtain the exact modular Hamiltonian for a suitable hyperbolic subsystem and use it to formulate the timelike entanglement first law precisely. Our central result is a detailed proof that, in asymptotically Anti-de Sitter spacetime, this timelike entanglement first law is equivalent to linearized Einstein's equations in the bulk: the first law follows from the linearized equations and, conversely, implies them. Our result further reveal the dynamical connections between entanglement and gravity. | 我々は共形場理論（CFT）のエンタングルメント第一法則を時間的部分領域に拡張する。 境界CFTの時間方向に沿った区間に着目し、関連する時間的エンタングルメントエントロピーが第一法則のような関係に従い、有効エンタングルメント温度が区間の時間的大きさに反比例することを示す。 二重ウィック回転を実装することで、適切な双曲型サブシステムの正確なモジュラーハミルトニアンを取得し、これを用いて時間的エンタングルメント第一法則を精密に定式化する。 我々の中心的な結果は、漸近的に反ド・ジッター時空において、この時間的エンタングルメント第一法則がバルクにおける線形化されたアインシュタイン方程式と等価であることを詳細に証明することである。 すなわち、第一法則は線形化された方程式から従い、逆に線形化された方程式を含意する。 我々の結果は、エンタングルメントと重力との間の力学的なつながりをさらに明らかにする。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The Two-Measure theory (TMT) has been developing since 1998 and has yielded a number of highly interesting results, including those not realized in traditional field theory models. The most important advantage of TMT as an alternative theory is that, under the conditions under which all classical tests of general relativity are performed, TMT models are able to accurately reproduce Einstein's general relativity. Despite this, TMT is still often perceived as something too exotic to be relevant to reality. In fact, the fundamental idea underlying TMT seems undeniable: if we truly believe in the effectiveness of mathematics in studying nature, we must agree that there must be a correspondence between the fundamental laws of nature and the structure of the mathematical apparatus necessary to adequately describe them. It then turns out that there is no reason to ignore the volume measure existing on the differentiable manifold on which the theory of gravity and matter fields is built. This idea has far-reaching implications. The goals of this paper are: 1) to provide a clear mathematical and conceptual justification for TMT; 2) to collect in a single article some of the main results of TMT obtained over the past 25 years. | 二測度理論（TMT）は1998年以来発展を続け、伝統的な場の理論モデルでは実現されなかったものも含め、非常に興味深い結果を数多く生み出してきました。 代替理論としてのTMTの最大の利点は、一般相対性理論の古典的な検証がすべて行われる条件下で、TMTモデルがアインシュタインの一般相対性理論を正確に再現できることです。 それにもかかわらず、TMTは依然として現実にはあまりにも突飛なものと捉えられることが多いようです。 実際、TMTの根底にある基本的な考え方は否定できないようです。 つまり、自然を研究する上で数学が有効であると真に信じるならば、自然の基本法則と、それらを適切に記述するために必要な数学的装置の構造との間に対応関係があるはずだという点に同意しなければなりません。 そうすると、重力場と物質場の理論が構築されている微分多様体上に存在する体積測度を無視する理由はないことがわかります。 この考え方は広範な影響を及ぼします。 本論文の目標は、1) TMTの明確な数学的および概念的正当性を示すことです。 2) 過去 25 年間に得られた TMT の主要な成果の一部を 1 つの論文にまとめる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate the exceptional points (EPs) and their pseudospectra in black hole perturbation theory. By considering a Gaussian bump modification to the Regge-Wheeler potential with variable amplitude, position, and width parameters, $(\varepsilon,d,σ_0)$, a continuous line of EPs (exceptional line, EL) in this three-dimensional parameter space is revealed. We find that the vorticity $ν=\pm1/2$ and the Berry phase $γ=π$ for loops encircling the EL, while $ν=0$ and $γ=0$ for those do not encircle the EL. Through matrix perturbation theory, we prove that the $ε$-pseudospectrum contour size scales as $ε^{1/q}$ at an EP, where $q$ is the order of the largest Jordan block of the Hamiltonian-like operator, contrasting with the linear $ε$ scaling at non-EPs. Numerical implements confirm this observation, demonstrating enhanced spectral instability at EPs for non-Hermitian systems including black holes. | ブラックホール摂動論における例外点（EP）とその擬スペクトルについて考察する。 振幅、位置、幅のパラメータ$(\varepsilon,d,σ_0)$を変数とするRegge-Wheelerポテンシャルのガウス分布のバンプ変形を考慮すると、この3次元パラメータ空間においてEPの連続線（例外線、EL）が明らかになる。 ELを囲むループでは渦度$ν=\pm1/2$、ベリー位相$γ=π$が成り立つのに対し、ELを囲まないループでは$ν=0$、$γ=0$となる。 行列摂動論を用いて、EPにおいて$ε$擬スペクトル線の大きさが$ε^{1/q}$に比例することを証明した。 ここで、$q$はハミルトニアン型演算子の最大ジョルダンブロックの位数であり、EP以外では線形$ε$スケーリングとなる。 数値計算によってこの観察結果が確認され、ブラックホールを含む非エルミート系の EP におけるスペクトル不安定性が増大していることが実証されました。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Quantum mechanics and general relativity are the foundational pillars of modern physics, yet experimental tests that combine the two frameworks remain rare. Measuring optical phase shifts of massless photons in a gravitational potential provides a unique quantum platform to probe gravity beyond Newtonian descriptions, but laboratory-based interferometers have not yet reached the sensitivity needed to access this regime. Here, we report the realization of a 50-km table-top Mach-Zehnder fiber interferometer operating at the single-photon level, achieving a phase sensitivity of $4.42\times10^{-6}$ rad root-mean-square (RMS) within the frequency range of 0.01 Hz to 5 Hz. We demonstrate that this sensitivity is sufficient to resolve a phase-shift signal of $(6.18 \pm 0.44)\times10^{-5}$ rad RMS at 0.1 Hz, associated with a modulated gravity-induced signal. Our results establish a milestone for quantum sensing with large-scale optical interferometry, demonstrating the capability to detect gravitational redshifts in a local laboratory, thereby paving the way for testing quantum phenomena within general relativistic frameworks. | 量子力学と一般相対性理論は現代物理学の根幹を成す柱であるが、この2つの枠組みを組み合わせた実験的検証は未だ稀である。 重力ポテンシャル中の質量ゼロ光子の光位相シフトを測定することで、ニュートン力学的記述を超えた重力を探査する独自の量子プラットフォームが得られるが、実験室ベースの干渉計はまだこの領域にアクセスするために必要な感度に達していない。 本稿では、単一光子レベルで動作する50km卓上マッハツェンダ型光ファイバー干渉計の実現について報告する。 この干渉計は、0.01Hz～5Hzの周波数範囲で$4.42\times10^{-6}$ラジアン二乗平均平方根（RMS）の位相感度を達成している。 この感度は、変調された重力誘起信号に伴う、0.1Hzでの$(6.18 \pm 0.44)\times10^{-5}$ラジアンRMSの位相シフト信号を分解するのに十分であることを示す。 私たちの研究結果は、大規模な光干渉計による量子センシングにとって画期的な成果であり、地元の実験室で重力赤方偏移を検出する能力を実証し、一般相対論の枠組み内で量子現象をテストする道を開きます。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Tests of general relativity (GR) with gravitational waves (GWs) introduce additional deviation parameters in the waveform model. The enlarged parameter space makes inference computationally costly, which has so far limited systematic, large-scale studies that are essential to quantify degeneracies, check effect of waveform systematics, and assess robustness across non-stationary and non-Gaussian noise effects. The need is even sharper for next-generation (XG) observatories where signals are longer, signal-to-noise ratios (SNRs) are higher, and likelihood evaluations increase substantially. We address this by applying relative binning to the TIGER framework for parameterized tests of GR. Relative binning replaces dense frequency evaluations with evaluations on adaptively chosen frequency bins, reducing the cost per likelihood call while preserving posterior accuracy. Using simulated binary black hole signals, we demonstrate unbiased recovery for GR-consistent cases and targeted non-GR deviations, and we map how bin resolution controls accuracy, with fine binning primarily required for the $-1$ post-Newtonian term. A high-SNR simulated signal at next-generation sensitivity further shows accurate recovery with tight posteriors. Applied to GW150914 and GW250114, both single and multi-parameter TIGER analyses finish within a day, yielding deviation bounds consistent with GR at 90\% credibility and in agreement with previous results. Across analyses, the method reduces wall time by factors of $\mathcal{O}(10)$ to $\mathcal{O}(100)$, depending on frequency range and binning, without degrading parameter estimation accuracy. | 重力波（GW）を用いた一般相対性理論（GR）の検証では、波形モデルに追加の偏差パラメータが導入されます。 パラメータ空間の拡大により推論の計算コストが高くなり、これまでは縮退の定量化、波形系統的特性の効果の確認、非定常および非ガウスノイズ効果に対する堅牢性の評価に不可欠な、体系的で大規模な研究が制限されてきました。 信号がより長く、信号対雑音比（SNR）が高く、尤度評価が大幅に増加する次世代（XG）観測所の必要性はさらに高まっています。 我々は、GRのパラメータ化検証のためにTIGERフレームワークに相対ビニングを適用することでこの問題に対処します。 相対ビニングは、稠密な周波数評価を適応的に選択された周波数ビンの評価に置き換え、事後精度を維持しながら尤度呼び出しあたりのコストを削減します。 シミュレートされた連星ブラックホール信号を用いて、一般相対性理論に整合するケースと標的とする一般相対性理論に整合しない偏差に対する不偏回復を実証し、ビン解像度が精度を制御する仕組みをマッピングした。 特に、$-1$ポストニュートン項には細かいビン分割が主に必要となる。 次世代感度における高SNRのシミュレートされた信号は、厳密な事後分布による正確な回復を示した。 GW150914とGW250114に適用したところ、単一パラメータと複数パラメータのTIGER解析はどちらも1日以内に完了し、90%の信頼性で一般相対性理論と整合した偏差境界が得られ、これまでの結果とも一致した。 解析全体を通して、この手法は周波数範囲とビン分割に応じて、パラメータ推定精度を低下させることなく、ウォールタイムを$\mathcal{O}(10)$から$\mathcal{O}(100)$倍に短縮した。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We present a quantum-optical platform for simulating relativistic detector-field interactions using entangled nonlinear biphoton sources (ENBSs), realized through phase-controlled single-photon frequency-comb (SPFC) sources. By mapping the dynamical evolution of this system onto the Unruh-DeWitt (UDW) detector model, we show that signal-mode excitations emulate detector transitions driven by vacuum fluctuations, while coherently seeded idler modes act as an effective quantum field. This correspondence enables tabletop exploration of Unruh-like excitation, coherence harvesting, and field-induced entanglement. We derive the effective interaction Hamiltonian and Lindblad master equation for two coherently seeded ENBS units and obtain analytical solutions for the signal photon number \(N_{\rm sig}(t)\) and second-order correlation function \(g^{(2)}(0;t)\). Numerical simulations confirm that phase-dependent biphoton dynamics reproduce UDW-type behavior, including tunable excitation and quantum correlations. The output signal state exhibits controllable fidelity, interference visibility, and entanglement entropy as functions of the seeding phase and amplitude. These results establish ENBSs as experimentally accessible quantum simulators of relativistic field phenomena, providing a photonic testbed for analog gravitational effects, vacuum fluctuations, and spacetime-induced coherence-all within reach of current nonlinear-optics technology. | 我々は、位相制御単一光子周波数コム（SPFC）光源によって実現される、エンタングルド非線形二光子源（ENBS）を用いた相対論的検出器-場相互作用をシミュレートするための量子光学プラットフォームを提示する。 このシステムの動的発展をUnruh-DeWitt（UDW）検出器モデルにマッピングすることにより、信号モード励起が真空揺らぎによって駆動される検出器遷移をエミュレートし、コヒーレントシードされたアイドラーモードが有効量子場として作用することを示す。 この対応関係により、Unruh型励起、コヒーレンスハーベスティング、および場誘起エンタングルメントの卓上探査が可能になる。 2つのコヒーレントシードされたENBSユニットの有効相互作用ハミルトニアンとLindbladマスター方程式を導出し、信号光子数\(N_{\rm sig}(t)\)と2次相関関数\(g^{(2)}(0;t)\)の解析解を得る。 数値シミュレーションにより、位相依存二光子ダイナミクスが、調整可能な励起および量子相関を含むUDW型の挙動を再現することが確認されました。 出力信号状態は、シーディング位相と振幅の関数として、制御可能な忠実度、干渉可視性、およびエンタングルメントエントロピーを示します。 これらの結果により、ENBSは実験的にアクセス可能な相対論的場の現象の量子シミュレータとして確立され、アナログ重力効果、真空揺らぎ、および時空誘起コヒーレンスの光子テストベッドを提供します。 これらはすべて、現在の非線形光学技術の範囲内にあります。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We present the results of a blind all-sky search for continuous gravitational-wave signals from neutron stars in binary systems using data from the first part of the fourth observing run (O4a) using LIGO detectors data. Rapidly rotating, non-axisymmetric neutron stars are expected to emit continuous gravitational waves, whose detection would significantly improve our understanding of the galactic neutron star population and matter under extreme conditions, while also providing valuable tests of general relativity. Neutron stars in binary systems likely constitute a substantial fraction of the unobserved galactic population and, due to potential mass accretion, may emit stronger gravitational-wave signals than their isolated counterparts. This search targets signals from neutron stars with frequencies in the 100-350 Hz range, with orbital periods between 7 and 15 days and projected semi-major axes between 5 and 15 light-seconds. The analysis employs the GPU-accelerated fasttracks pipeline. No credible astrophysical signals were identified, and, in the absence of a detection, we report search sensitivity estimates on the population of neutron stars in binary systems in the Milky Way. | 我々は、LIGO 検出器データを使用した第 4 回観測実行 (O4a) の最初の部分からのデータを使用して、連星系の中性子星からの連続重力波信号のブラインド全天探索の結果を発表する。 高速で回転する非軸対称の中性子星は連続重力波を放射すると予想されており、その検出により、極限環境下の銀河系中性子星種族と物質に関する理解が大幅に向上するとともに、一般相対性理論の貴重な検証も提供される。 連星系の中性子星は、観測されていない銀河系種族のかなりの部分を占める可能性が高く、潜在的な質量降着により、孤立した中性子星よりも強い重力波信号を放射している可能性がある。 この探索は、100～350 Hz の範囲の周波数、7～15 日の公転周期、5～15 光秒の投影軌道長半径を持つ中性子星からの信号を対象としている。 この解析には、GPUアクセラレーションによるFasttracksパイプラインが用いられています。 信頼性の高い天体物理学的シグナルは確認されませんでしたが、検出されなかったため、天の川銀河系における連星系における中性子星の種族に関する探索感度の推定値を報告します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Data from ground-based gravitational wave detectors are often contaminated by non-Gaussian instrumental artifacts or detector noise transients. Unbiased source property estimation relies on the ability to correctly identify and characterize these artifacts and remove them if necessary. To this end, the LIGO-Virgo-KAGRA Collaboration has implemented candidate vetting for all significant candidates to identify the presence of artifacts and assess the need for mitigation. The current candidate vetting process requires human experts to identify the frequency ranges and the time windows associated with any data quality issues present. Differences in judgment between human experts may cause inconsistency, making results difficult to reproduce across gravitational wave events. We present GSpyNetTreeS, an extension to GSpyNetTree based on the You Only Look Once algorithm, for the automatic detection, classification, and time-frequency localization of detector noise transients. As a proof of concept, we tested GSpyNetTreeS's performance on the data collected by the LIGO detectors during the third observing run for gravitational waves as well as common detector glitch classes included in GSpyNetTree: Blip, Low frequency blip, Low frequency line and Scratchy. We also demonstrated that GSpyNetTreeS is capable of accurately identifying common glitch classes and capturing the frequency and time information associated with detected detector noise transients, establishing its potential as an automatic event validation tool for LIGO-Virgo-KAGRA's observing runs. | 地上設置型重力波検出器のデータは、非ガウス分布の機器アーティファクトや検出器ノイズトランジェントによって汚染されることが多い。 偏りのない源特性推定は、これらのアーティファクトを正しく識別・評価し、必要に応じて除去する能力に依存している。 この目的のため、LIGO-Virgo-KAGRAコラボレーションは、アーティファクトの存在を特定し、軽減の必要性を評価するために、すべての重要な候補に対して候補審査を実施してきた。 現在の候補審査プロセスでは、存在するデータ品質問題に関連する周波数範囲と時間枠を、人間の専門家が特定する必要がある。 人間の専門家間の判断の違いは不一致を引き起こし、重力波イベント全体で結果を再現することを困難にする可能性がある。 本稿では、検出器ノイズトランジェントの自動検出、分類、および時間周波数位置特定のための、You Only Look Onceアルゴリズムに基づくGSpyNetTreeの拡張であるGSpyNetTreeSを紹介する。 概念実証として、LIGO検出器による第3回重力波観測中に収集されたデータ、およびGSpyNetTreeに含まれる一般的な検出器グリッチクラス（ブリップ、低周波ブリップ、低周波ライン、スクラッチ）に対してGSpyNetTreeSの性能をテストしました。 また、GSpyNetTreeSが一般的なグリッチクラスを正確に識別し、検出された検出器ノイズトランジェントに関連する周波数と時間情報を取得できることを実証し、LIGO-Virgo-KAGRAの観測ランにおける自動イベント検証ツールとしての可能性を示しました。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In previous work, we developed a method for computing two-point correlators by decomposing the mode degrees of freedom into fast and slow components. Building on this framework, we present a numerical implementation to study the evolution of primordial scalar perturbations under controlled state deformations induced by the simplest environment corrections from the Lindblad equation. Our approach generalizes to an arbitrary number of degrees of freedom and does not rely on the slow-roll approximation. The computational routine is numerically efficient and allows users to configure arbitrary sequences of decoherence events, with full control over their duration, shape, amplitude and effective wavelength range. The resulting outputs are compatible with nonlinear numerical codes, enabling studies of how decoherence effects propagate during reheating. | 以前の研究において、モード自由度を高速成分と低速成分に分解することにより、2点相関関数を計算する手法を開発しました。 この枠組みに基づき、リンドブラッド方程式の最も単純な環境補正によって誘起される制御された状態変形下における原始スカラー摂動の発展を研究するための数値実装を提示します。 このアプローチは任意の自由度数に一般化され、スローロール近似に依存しません。 計算ルーチンは数値的に効率的であり、ユーザーは任意のデコヒーレンスイベントシーケンスを設定し、その持続時間、形状、振幅、有効波長範囲を完全に制御できます。 結果として得られる出力は非線形数値コードと互換性があり、再加熱中にデコヒーレンス効果がどのように伝播するかを研究できます。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Using a nested sampling analysis, we study the gravitational-wave background (GWB) predicted by pre-big-bang cosmology, both in its minimal and non-minimal version. Within the LISA sensitivity range, the GWB signal is a flat or a broken power law, parametrized by four fundamental quantities: the Hubble parameter at the curvature bounce $H_1$, the axion mass $m$, the initial amplitude of the axion field $σ_i$ and the exponent $β$ governing the high-energy growth of the dilaton and the dynamics of the internal dimensions. We determine the posterior distributions of these parameters based on how LISA would detect such signal. Including the galactic and extra-galactic foregrounds in the analysis, the most stringent constraints on $H_1$, $σ_i$ and $β$ are obtained when the signal exhibits a left-bend feature, while for $m$ this happens for a right-bend feature. Relative uncertainties reach $ΔH_1/H_1 ,\,Δm/m \sim 18\%$ at $68\%$ confidence level under favourable conditions. LISA will thus be capable of placing significant constraints on the pre-big-bang model, potentially providing empirical hints of string theory in the case of detection. | ネストサンプリング解析を用いて、プレビッグバン宇宙論で予測された重力波背景（GWB）の極小バージョンと非極小バージョンの両方を研究する。 LISAの感度範囲内では、GWB信号は平坦または破れたべき乗則であり、4つの基本量、すなわち曲率バウンドにおけるハッブルパラメータ$H_1$、アクシオン質量$m$、アクシオン場の初期振幅$σ_i$、およびディラトンの高エネルギー成長と内部次元のダイナミクスを支配する指数$β$でパラメータ化される。 LISAがそのような信号をどのように検出するかに基づいて、これらのパラメータの事後分布を決定する。 解析に銀河系および銀河系外の前景を含めると、信号が左曲がりの特徴を示すときに$H_1$、$σ_i$、および$β$に対する最も厳しい制約が得られ、$m$の場合は右曲がりの特徴を示すときにこれが起こる。 相対的な不確実性は、好条件下では、信頼度水準$68\%$で$ΔH_1/H_1 ,\,Δm/m \sim 18\%$に達する。 したがって、LISAはビッグバン以前のモデルに重要な制約を課すことが可能であり、検出されれば弦理論の経験的ヒントが得られる可能性がある。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We derive the gauge-general expressions of the two gyro-gravitomagnetic functions entering the spin-orbit sector of the effective-one-body (EOB) Hamiltonian up to the fifth-and-half post-Newtonian (5.5PN) order. Our results include both local and nonlocal-in-time contributions, providing the most general analytical formulation of the linear-in-spin conservative dynamics within the EOB framework. These expressions are then employed to compute two gauge-invariant observables for quasi-circular orbits: the binding energy and the fractional periastron advance. We also use them to compare two spin-gauge choices: the well-known Damour-Jaranowski-Schäfer ($\rm DJS$) gauge, in which the gyro-gravitomagnetic functions are independent of the orbital angular momentum, and the alternative anti-$\rm DJS$ (or $\overline{\rm DJS}$) gauge, designed to reproduce in the test-mass limit the spin-orbit interaction of a spinning test particle in a Kerr background. For a circular, equal-mass, equal-spin binary, our analysis indicates that the $\overline{\rm DJS}$ gauge provides a slightly improved description of the inspiral dynamics, suggesting potential advantages for its use in future EOB waveform models. | 有効一体ハミルトニアンのスピン軌道セクターに入る2つのジャイロ重力磁気関数のゲージ一般表現を、5.5PN（5.5PN）オーダーまで導出する。 本結果は、時間的に局所的および非局所的な寄与の両方を含み、EOBの枠組みにおけるスピン内線形保存力学の最も一般的な解析的定式化を提供する。 これらの表現を用いて、準円軌道の2つのゲージ不変観測量、すなわち結合エネルギーと分数近点前進を計算する。 また、これらを用いて2種類のスピンゲージを比較します。 1つは、よく知られているダムール・ジャラノフスキー・シェーファー（$\rm DJS$）ゲージで、このゲージではジャイロ重力磁気関数は軌道角運動量に依存しません。 もう1つは、テスト質量限界において、カー背景中の回転するテスト粒子のスピン軌道相互作用を再現するように設計された、代替の反$\rm DJS$（または$\overline{\rm DJS}$）ゲージです。 円形、等質量、等スピン連星の場合、私たちの解析は、$\overline{\rm DJS}$ゲージがインスパイラルダイナミクスの記述においてわずかに改善されたことを示し、将来のEOB波形モデルへの適用に潜在的な利点があることを示唆しています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| A novel mechanism to produce a cosmic network of fundamental superstrings based on a time-varying string tension has been recently proposed. It has been found that fundamental superstrings can grow in a kinating background driven by the rolling of the volume modulus of Type IIB string compactifications towards the minimum of its potential. In this talk, I will generalise this analysis using dynamical systems techniques. First, I will analyse the cosmological growth of strings with a field-dependent tension in a Universe filled with a perfect fluid, finding a growth region in the phase space of this system. This machinery is then applied to both fundamental superstrings and effective strings obtained from wrapping $p$-branes on $(p-1)$- dimensional cycles. I will show how cosmological growth can be achieved in both cases not only in kinating backgrounds, but also in scaling fixed points. This talk is based on arXiv:2502.14953. | 最近、時間変動する弦の張力に基づき、基本超弦の宇宙ネットワークを形成する新たなメカニズムが提案された。 基本超弦は、IIB型弦のコンパクト化の体積弾性係数がそのポテンシャルの最小値に向かって回転することで駆動されるキネティック背景において成長し得ることが見出されている。 本講演では、力学系手法を用いてこの解析を一般化する。 まず、完全流体で満たされた宇宙における、場依存張力を持つ弦の宇宙論的成長を解析し、この系の位相空間における成長領域を見出す。 次に、この機構を、基本超弦と、$(p-1)$次元サイクルに$p$ブレーンを巻き付けることによって得られる有効弦の両方に適用する。 キネティック背景だけでなく、スケーリング固定点においても、両方のケースにおいて宇宙論的成長がどのように達成されるかを示す。 本講演はarXiv:2502.14953に基づく。 |