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| Original Text | 日本語訳 |
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| In the presence of a strong electric field, the vacuum is unstable to the production of pairs of charged particles -- the Schwinger effect. The created pairs extract energy from the electric field, resulting in nontrivial backreaction. In this paper, we study 1+1D massive QED subject to strong external electric fields in a self-consistent and fully quantum manner. We use the bosonized version of the theory, which attains a cosine interaction term in the presence of nonzero fermion mass $m$. However, the assumption of strong electric field justifies a perturbative treatment of the cosine interaction, i.e., an expansion in $m$. We calculate the vacuum expectation value of the electric field to first order in $m$ and show that -- surprisingly -- it satisfies a classical nonlinear partial differential equation (related to the sine-Gordon equation). We show that the electric field exhibits dissipation-free oscillations (analogous to ordinary plasma oscillations) and calculate the plasma frequency analytically. We also compare to the semiclassical approximation commonly used to study backreaction, showing that it fails to capture the $O(m)$ shift in the plasma frequency. | 強電場下では、真空は荷電粒子対の生成（シュウィンガー効果）に対して不安定となる。 生成された荷電粒子対は電場からエネルギーを抽出し、結果として非自明な反作用を引き起こす。 本論文では、自己無撞着かつ完全に量子的な方法で、強外部電場の影響を受ける1+1次元の質量を持つQEDを考察する。 本論文では、非零フェルミオン質量$m$の存在下でコサイン相互作用項を得るボソン化された理論を用いる。 しかし、強電場の仮定は、コサイン相互作用の摂動論的扱い、すなわち$m$方向の展開を正当化する。 我々は、$m$方向の一次の電場の真空期待値を計算し、驚くべきことに、それが古典的な非線形偏微分方程式（サイン・ゴードン方程式に関連）を満たすことを示す。 また、電場が（通常のプラズマ振動に類似した）散逸のない振動を示すことを示し、プラズマ周波数を解析的に計算する。 また、反作用の研究に一般的に使用される半古典的近似と比較し、プラズマ周波数の$O(m)$シフトを捉えることができないことを示しました。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We explore a higher-dimensional universe that is a product of Minkowski space and the non-orientable Klein Bottle. The topology explicitly breaks important symmetries, such as translational invariance and (5+1)-dimensional CP invariance. Somewhat surprisingly, the (3+1)-dimensional cp of the Minkowski space can also be broken by the Klein Bottle, both explicitly and in the presence of a brane. The topology enforces a background of fermion correlations that amounts to a condensate wall localized in the Klein Bottle. The wall acts as an order parameter for the broken symmetries. If a brane passes through the wall, brane fermions that couple to the condensate are produced as quantified by the Bogoliubov coefficients for a time-dependent mass. The scenario meets the conditions, including cp violation, to potentially generate the matter-antimatter asymmetry of the universe. | 我々はミンコフスキー空間と非方向性クラインの壷の積である高次元宇宙を探求する。 このトポロジーは並進不変性や (5+1) 次元 CP 不変性などの重要な対称性を明示的に破る。 やや意外なことに、ミンコフスキー空間の (3+1) 次元 cp も、明示的にもブレーンの存在下でも、クラインの壷によって破られる可能性がある。 このトポロジーは、クラインの壷内に局在する凝縮体壁に相当するフェルミオン相関の背景を強制する。 この壁は、破れた対称性の秩序パラメータとして機能する。 ブレーンが壁を通過すると、時間依存質量のボゴリュボフ係数によって定量化されるように、凝縮体に結合するブレーンフェルミオンが生成される。 このシナリオは、cp 対称性の破れを含む、宇宙の物質・反物質非対称性を生成する可能性のある条件を満たしている。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Cosmological implications of a class of hybrid metric-Palatini gravity with a non-minimal matter-geometry coupling is considered. The theory contains a metric curvature tensor, together with a curvature tensor constructed from an independent affine connection. We will show that the model could be written as a bi-scalar-tensor gravity with a non-minimal coupling between matter sector and a scalar field. The theory will then be confronted with observational data from Cosmic Chronometers, BAO dataset from DESI and the Pantheon$^+$ dataset. We will show that the theory could be a good alternative to the $Λ$CDM model with the difference that the conservation of the baryonic matter sector holds only at the background level. The statefinder analysis will also be applied to the theory and it is observed that the DE behavior of the theory exhibits a quintessence to phantom transition occurs at redshifts around $z\approx0.86$. | 非極小物質-幾何学結合を持つハイブリッド計量パラティーニ重力のクラスの宇宙論的意味について考察する。 理論は計量曲率テンソルと、独立アフィン接続から構成される曲率テンソルを含む。 このモデルは、物質セクターとスカラー場との間の非極小結合を持つ双スカラーテンソル重力として記述できることを示す。 次に、この理論を、宇宙クロノメーター、DESIのBAOデータセット、およびPantheon$^+$データセットからの観測データと比較する。 この理論は、バリオン物質セクターの保存則が背景レベルでのみ成立するという違いはあるものの、$Λ$CDMモデルの優れた代替となり得ることを示す。 状態ファインダー解析もこの理論に適用し、理論のDE挙動が、赤方偏移$z\approx0.86$付近でクインテッセンスからファントムへの遷移を示すことを観測する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We discuss some entanglement features associated with cubic non-Gaussian perturbations in single-field inflationary scenarios. We adopt standard momentum-space techniques to show how multipartite entanglement arises for inflationary perturbation modes, focusing on the dynamics of the comoving curvature perturbation. In particular, we quantify entanglement generation via the recently proposed Entanglement Distance, which introduces a geometric interpretation of quantum correlations in terms of the Fubini-Study metric. In the continuum limit, we show that the Entanglement Distance arising from displacement transformations is proportional to the total number of excitations in the quantum state for cubic perturbations, thus providing an upper bound on the von Neumann entanglement entropy of any reduced state compatible with such excitations. Within the interaction picture, we further observe that the quantum correlations arising from cubic gravitational interactions are typically much larger than the standard squeezing contribution, in agreement with previous studies focusing on von Neumann entropy generation across the Hubble horizon. We further show how the inflationary parameters affect the total amount of such correlations, highlighting in particular their dependence on the inflationary energy scales and the number of e-foldings during slow-roll. | 単一場インフレーションシナリオにおける三次非ガウス摂動に関連するエンタングルメント特性について議論する。 標準的な運動量空間手法を用いて、インフレーション摂動モードにおいて多元エンタングルメントがどのように生じるかを示す。 特に、共動曲率摂動のダイナミクスに焦点を当てる。 特に、最近提案されたエンタングルメント距離を用いてエンタングルメント生成を定量化する。 この距離は、フビニ・スタディ計量を用いた量子相関の幾何学的解釈を導入する。 連続極限において、変位変換から生じるエンタングルメント距離は、三次摂動に対する量子状態における励起の総数に比例することを示す。 これにより、そのような励起と両立する任意の縮退状態におけるフォン・ノイマン・エンタングルメント・エントロピーの上限が与えられる。 相互作用描像において、立方重力相互作用から生じる量子相関は、標準的なスクイージング寄与よりもはるかに大きいことが観察され、これはハッブルの地平線を横切るフォン・ノイマンのエントロピー生成に焦点を当てた先行研究と一致する。 さらに、インフレーションパラメータがこのような相関の総量にどのように影響するかを示し、特にインフレーションエネルギースケールとスローロール中のeフォールディングの数への依存性を強調する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We extend spontaneous baryogenesis by considering the spontaneous breaking of $U(1)_B$ through a complex vector field. This field interacts with baryons and leptons via a vector-current coupling and, by construction, acquires a nonzero vacuum expectation value. Accordingly, the theory also exhibits a spontaneous violation of Lorentz invariance, effectively realizing a Bumblebee model. In this picture, the pseudo-Nambu-Goldstone boson arising from spontaneous breaking of the $U(1)_B$ global symmetry is the global phase of the Bumblebee vector and, in the broken phase, it results minimally coupled with the baryonic current, guaranteeing the violation of the baryon number. Consequently, we assume that the pseudo-Nambu-Goldstone, arising from spontaneous breaking of $U(1)_B$, plays the role of the inflaton, leading to baryogenesis across the entire inflationary stage, up to when the inflaton decays into baryon-antilepton and antibaryon-lepton pairs through a CP-violating interaction that also violates the Lorentz symmetry. Afterwards, we address the issue of flavor oscillations among baryon and lepton fields, including the oscillation probability in the calculation of the baryon asymmetry. Remarkably, our framework predicts a non-null mixing factor even for massless fermions. This mixing acts on the spatial momenta rather than on the masses of the produced fermions, allowing larger values of the coupling constant even guaranteeing the production of light fermions. The net baryon asymmetry results accordingly modified, and may also reproduce the experimental data for allowed values of the coupling constant. | 我々は、複素ベクトル場を介した$U(1)_B$の自発的破れを考慮することで、自発的バリオン生成論を拡張する。 このベクトル場は、ベクトルカレント結合を介してバリオンおよびレプトンと相互作用し、その構成により非零の真空期待値を得る。 したがって、理論はローレンツ不変性の自発的破れも示し、実質的にバンブルビー模型を実現する。 この描像において、$U(1)_B$大域対称性の自発的破れから生じる擬南部-ゴールドストーンボソンは、バンブルビーベクトルの大域位相であり、破れた位相ではバリオンカレントと最小結合となり、バリオン数の破れを保証する。 その結果、$U(1)_B$の自発的破れから生じる擬南部-ゴールドストーンがインフレーションの役割を果たして、インフレーション段階全体にわたってバリオン生成を引き起こし、インフレーションがCP対称性を破る相互作用によってバリオン-反レプトンおよび反バリオン-レプトン対に崩壊し、ローレンツ対称性も破れるまで続くと仮定する。 その後、バリオン場とレプトン場の間のフレーバー振動の問題、特にバリオン非対称性の計算における振動確率について考察する。 注目すべきことに、我々の枠組みは質量ゼロのフェルミオンに対しても混合係数がゼロではないことを予測する。 この混合係数は生成されるフェルミオンの質量ではなく空間運動量に作用するため、軽いフェルミオンの生成を保証する結合定数のより大きな値を許容する。 これに応じて正味のバリオン非対称性の結果は修正され、結合定数の許容値に関する実験データも再現できる可能性がある。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We use diffeomorphic mappings to connect black hole metrics with complex solutions allowed by the Kontsevich-Segal criterion. By swapping radial and time-like coordinates and applying complex mappings, we derive dynamic metrics suitable for a Quantum Field Theory. This is shown for static and rotating black holes, mapping their interiors into the Kantowski-Sachs and a specific Gowdy-type cosmological model. We offer interpretations of the period during which the Kontsevich-Segal criterion holds. | 微分同相写像を用いて、ブラックホール計量とコンツェビッチ＝シーガル基準で許容される複素解を結び付ける。 動径座標と時間的座標を入れ替え、複素写像を適用することで、量子場理論に適した動的計量を導出する。 これは、静止ブラックホールと回転ブラックホールについて示され、それらの内部をカントフスキー＝サックス模型と特定のガウディ型宇宙論模型に写像する。 コンツェビッチ＝シーガル基準が成立する期間についての解釈も提示する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We prove the global leading-order late-time asymptotic behaviour of solutions to inhomogeneous wave equations on dynamical black hole exterior backgrounds that settle down to Schwarzschild backgrounds with arbitrarily small decay rates. In particular, we show that for non-spherically symmetric solutions arising from compactly supported initial data, the late-time decay deviates from Price's law -- governing the decay for stationary black hole backgrounds -- by exhibiting slower time decay by exactly one additional power. Our proof is based around the observation that the emergence of late-time "tails", featuring inverse-polynomial decay in time, is intimately connected to conformal irregularity properties in space (towards future null infinity) of time integrals of the solutions. This relationship is exploited through a purely physical-space approach based around energy estimates, in which the dynamical wave operator is treated as a Schwarzschild wave operator with an inhomogeneous term. Going from almost-sharp decay to global asymptotics is achieved by exploiting this relation for the difference between the solution and a carefully chosen global tail function. We further apply our method to several examples of nonlinear wave equations and comment on its robustness to more general settings, such as dynamical spacetimes converging to sub-extremal Kerr spacetimes and higher-dimensional wave operators with even or odd spacetime dimensions. | 我々は、任意に小さな減衰率を持つシュワルツシルト背景に落ち着く、動的ブラックホール外部背景上の非同次波動方程式の解の、大域的主要次数の後期時間漸近挙動を証明する。 特に、コンパクトに支えられた初期データから生じる非球対称解の場合、後期時間減衰は、定常ブラックホール背景の減衰を支配するプライスの法則から、ちょうど1乗だけ遅い減衰を示すことによって逸脱することを示す。 我々の証明は、時間的に逆多項式減衰を特徴とする後期時間「裾」の出現が、解の時間積分の空間的（未来のヌル無限大方向）における共形不規則性特性と密接に関連しているという観察に基づいている。 この関係は、エネルギー推定に基づく純粋に物理空間的なアプローチによって利用され、このアプローチでは、動的波動演算子は非同次項を持つシュワルツシルト波動演算子として扱われる。 解と注意深く選ばれた大域的テール関数との差に対するこの関係を利用することで、ほぼ急激な減衰から大域的漸近挙動への移行が達成される。 さらに、我々はこの手法をいくつかの非線形波動方程式の例に適用し、より一般的な設定、例えば、亜極限カー時空に収束する動的時空や、偶数または奇数の時空次元を持つ高次元波動作用素などに対する頑健性について論じる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Inferring the number of distinct components contributing to an observation, while simultaneously estimating their parameters, remains a long-standing challenge across signal processing, astrophysics, and neuroscience. Classical trans-dimensional Bayesian methods such as Reversible Jump Markov Chain Monte Carlo (RJMCMC) provide asymptotically exact inference but can be computationally expensive. Instead, modern deep learning provides a faster alternative to inference but typically assume fixed component counts, sidestepping the core challenge of trans-dimensionality. To address this, we introduce SlotFlow, a deep learning architecture for trans-dimensional amortized inference. The architecture processes time-series observations, which we represent jointly in the frequency and time domains through parallel encoders. A classifier produces a distribution over component counts K, and its MAP estimate specifies the number of slots instantiated. Each slot is parameterized by a shared conditional normalizing flow trained via permutation-invariant Hungarian matching. On sinusoidal decomposition with up to 10 overlapping components and Gaussian noise, SlotFlow achieves 99.85% cardinality accuracy and well-calibrated parameter posteriors, with systematic biases well below one posterior standard deviation. Direct comparison with RJMCMC shows close agreement in amplitude and phase, with Wasserstein distances $W_2 < 0.01$ and $< 0.03$, indicating that shared global context captures inter-component structure despite a factorized posterior. Frequency posteriors remain centered but exhibit 2-3x broader intervals, consistent with an encoder bottleneck in retaining long-baseline phase coherence. The method delivers a $\sim 10^6\times$ speedup over RJMCMC, suggesting applicability to time-critical workflows in gravitational-wave astronomy, neural spike sorting, and object-centric vision. | 観測に寄与する異なる成分の数を推論すると同時に、それらのパラメータを推定することは、信号処理、天体物理学、神経科学の分野において長年の課題となっています。 可逆ジャンプマルコフ連鎖モンテカルロ（RJMCMC）などの古典的な次元横断ベイズ法は、漸近的に正確な推論を提供しますが、計算コストが高くなる場合があります。 一方、現代の深層学習は推論のより高速な代替手段を提供しますが、通常は固定の成分数を前提とするため、次元横断性の核心的な課題を回避しています。 この問題に対処するため、我々は次元横断償却推論のための深層学習アーキテクチャであるSlotFlowを導入します。 このアーキテクチャは、並列エンコーダを介して周波数領域と時間領域で結合して表現される時系列観測を処理します。 分類器は成分数Kにわたる分布を生成し、そのMAP推定値はインスタンス化されるスロット数を指定します。 各スロットは、順列不変のハンガリアンマッチングによってトレーニングされた共有条件付き正規化フローによってパラメータ化されます。 最大10個の重複成分とガウスノイズを含む正弦波分解において、SlotFlowは99.85%のカーディナリティ精度と適切に較正されたパラメータ事後分布を実現し、系統的バイアスは事後標準偏差1を大きく下回っています。 RJMCMCとの直接比較では、振幅と位相がほぼ一致し、ワッサースタイン距離はそれぞれ$W_2 < 0.01$および$< 0.03$であり、因数分解された事後分布にもかかわらず、共有されたグローバルコンテキストが成分間構造を捉えていることを示しています。 周波数事後分布は中心に保たれていますが、間隔は2～3倍広くなっており、長基線位相コヒーレンスを維持する際のエンコーダのボトルネックと一致しています。 この手法はRJMCMCに比べて$\sim 10^6\times$の高速化を実現し、重力波天文学、神経スパイクソーティング、オブジェクト中心視覚といった時間重視のワークフローへの適用可能性を示唆しています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Warm Inflation is a scenario in which the inflaton field dissipates its energy during inflation to maintain a subdominant constant radiation bath. Two of its remarkable features are (i) inflation can be realized even by very steep potentials and (ii) such a scenario doesn't call for a separate post-inflation reheating phase. We exploit the first feature to show that Warm Inflation can successfully take place on the very steep left wing of the Witten-O'Raifeartaigh potential while remaining in excellent agreement with current cosmological data (joint analysis of Planck, ACT and DESI). The Witten-O'Raifeartaigh potential has a flatter right wing as well, which opens up the possibility of dark energy when the field rolls along this wing. However in order to successfully realize quintessential inflation one needs to (i) normalize the two wings of the Witten-O'Raifeartaigh potential differently in order to bridge between the two extreme energy scales of inflation and dark energy, (ii) allow the quintessence field to be dissipative, which is consistent with the presence of a dissipative term in warm inflation. The dissipative dynamics of the quintessence field is needed in order to sustain slow-roll in the right wing. With these modifications, we demonstrate that the Witten-O'Raifeartaigh potential can give rise to a unified model of warm inflation (on the left wing) and transient dark energy (on the right wing). | 温暖インフレーションとは、インフレーション過程においてインフレーション場がエネルギーを散逸させ、支配的な一定放射浴を維持するシナリオである。 その注目すべき特徴は2つある。 (i) 非常に急峻なポテンシャルによってもインフレーションが実現可能であること、(ii) このようなシナリオではインフレーション後の再加熱段階を別途必要としないことである。 我々は最初の特徴を利用し、温暖インフレーションがウィッテン＝オライフィアタイ・ポテンシャルの非常に急峻な左翼において、現在の宇宙論データ（プランク、ACT、DESIの共同解析）と非常によく一致することを示す。 ウィッテン＝オライフィアタイ・ポテンシャルはより平坦な右翼も有しており、この翼に沿って場が回転するとダークエネルギーが存在する可能性が示唆される。 しかし、クインテセンス・インフレーションを成功裏に実現するためには、(i) インフレーションとダークエネルギーという二つの極端なエネルギースケールを橋渡しするために、ウィッテン＝オライフィアタイ・ポテンシャルの両翼を異なる方法で正規化し、(ii) クインテセンス場を散逸的にすることを許容する必要がある。 これは、温暖インフレーションにおける散逸項の存在と整合する。 クインテセンス場の散逸ダイナミクスは、右翼におけるスローロールを維持するために必要である。 これらの変更により、ウィッテン＝オライフィアタイ・ポテンシャルは温暖インフレーション（左翼）と過渡ダークエネルギー（右翼）の統一モデルを生み出すことができることを示す。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We show that resonant processes during multi-field inflation can generate a large curvature perturbation on small scales. This perturbation naturally leads to the formation of primordial black holes that may constitute dark matter, as well as to the production of stochastic induced gravitational waves in the deci-Hz band. Such waves are within reach of future space-based interferometers such as LISA, DECIGO and BBO. In addition, primordial black hole binaries formed at late times produce merger gravitational waves that can be probed by the resonant cavity experiments in addition to DECIGO and BBO. | 我々は、多場インフレーション中の共鳴過程が、小規模なスケールで大きな曲率摂動を引き起こす可能性があることを示す。 この摂動は、暗黒物質を構成する可能性のある原始ブラックホールの形成、および10ヘルツ帯における確率的誘導重力波の生成に自然につながる。 このような波は、LISA、DECIGO、BBOといった将来の宇宙干渉計の到達範囲内にある。 さらに、後期に形成された原始ブラックホール連星は、DECIGOとBBOに加えて共鳴空洞実験によって探査可能な合体重力波を生成する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Regular black holes, free of central singularities, provide an ideal laboratory for probing the geometric structure of spacetime. The global structure of some regular black holes, e.g. Hayward black hole, features an event horizon and a Cauchy horizon, raising fundamental questions about the latter's stability. In this work, we investigate collapse of a scalar field in Hayward spacetime. Under weak scalar perturbations, the inner horizon maintains a stable finite radius. In the circumstance of a strong scalar field, the inner horizon shrinks to zero volume, accompanied by the formation of a spacelike singularity. The Hayward geometry is effectively converted into a Schwarzschild-like geometry. Furthermore, the strength of the scalar field governs the contraction dynamics of the inner horizon. As the parameter $p$ of the initial profile for the scalar field approaches the critical threshold ${p_*}$, the radius of the inner horizon ${r_{-}}$ exhibits a universal scaling behavior: ${r_{-}}\propto{|p - {p_*}|^γ}$, with a critical exponent $γ\approx 0.5$. | 中心特異点を持たない正則ブラックホールは、時空の幾何学的構造を探るための理想的な実験室を提供する。 ヘイワードブラックホールなどの一部の正則ブラックホールの全体構造は、事象の地平線とコーシーの地平線を特徴とし、後者の安定性に関する根本的な疑問を提起する。 本研究では、ヘイワード時空におけるスカラー場の崩壊を調べる。 弱いスカラー摂動下では、内側の地平線は安定した有限半径を維持する。 強いスカラー場の下では、内側の地平線は体積ゼロまで収縮し、空間的な特異点が形成される。 ヘイワード幾何学は、実質的にシュワルツシルト型幾何学に変換される。 さらに、スカラー場の強度は、内側の地平線の収縮ダイナミクスを支配する。 スカラー場の初期プロファイルのパラメータ$p$が臨界閾値${p_*}$に近づくと、内側の地平線の半径${r_{-}}$は普遍的なスケーリング挙動、つまり${r_{-}}\propto{|p - {p_*}|^γ}$を示し、臨界指数は$γ\approx 0.5$となる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| A precise physical description and understanding of the classical dual content of quantum theory is necessary in many disciplines today: from concepts and interpretation to quantum technologies and computation. In this paper we investigate Quantum Entanglement with the new approach APL Quantum 2, 016104 (2025) on dual Classicalization. Thus, the results of this paper are twofold: Entanglement and Classicalization and the relationship between them. Classicalization truly occurs only under the action of the Metaplectic group Mp(n) (Minimal Representation group, double covering of the Symplectic group). Some of the results of this paper involves the computation and analysis of the entanglement for different types of coherent (coset and non coset) states and topologies: in the circle and the cylinder. We project the entangled wave functions onto the even (+) and odd (-) irreducible Hilbert Mp(n) subspaces, and compute their square norms: Entanglement Probabilities P++, P--, P+-, (eg in the same or in the different subspaces), and the Total sum of them, and more. These theoretical and conceptual results can be of experimental and practical real-world interest. | 量子論の古典的な双対内容の正確な物理的記述と理解は、概念や解釈から量子技術や計算まで、今日の多くの分野で必要とされています。 本論文では、双対古典化に関する新しいアプローチAPL Quantum 2, 016104 (2025)を用いて量子エンタングルメントを調査します。 したがって、本論文の結果は2つあります。 エンタングルメントと古典化、そしてそれらの関係です。 古典化は、メタプレクティック群Mp(n)（最小表現群、シンプレクティック群の二重被覆）の作用下でのみ実際に発生します。 本論文の結果の一部には、円と円筒におけるさまざまな種類のコヒーレント（コセットおよび非コセット）状態とトポロジーのエンタングルメントの計算と分析が含まれています。 エンタングルされた波動関数を偶数（+）および奇数（-）の既約ヒルベルトMp(n)部分空間に投影し、それらの二乗ノルム、すなわちエンタングルメント確率P++、P--、P+-（例えば、同一または異なる部分空間内）、それらの総和などを計算します。 これらの理論的および概念的な結果は、実験的および実用的な現実世界での関心事となり得ます。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| This paper investigates the motion of a rotating test body in the Schwarzschild space-time. After reduction, this problem reduces to an analysis of a three-degree-of-freedom. Hamiltonian system whose desired trajectories lie on the invariant manifold described by the Tulczyjew condition. An analysis is made of the fixed points of this system which describe the motion of the test body in a circle. New circular orbits are found for which the orbital angular momentum is not parallel to the angular momentum of the test body. Using a Poincare map, bifurcations of periodic solutions are analyzed. | 本論文は、シュヴァルツシルト時空における回転する試験体の運動を考察する。 縮約後、この問題は3自由度ハミルトン系の解析へと帰着する。 この系の所望の軌道は、トゥルチジェフ条件によって記述される不変多様体上に存在する。 この系の不動点について解析を行い、試験体の円運動を記述する。 軌道角運動量が試験体の角運動量と平行ではない新たな円軌道が発見される。 ポアンカレ写像を用いて、周期解の分岐を解析する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this paper, we study the observable signatures of Lorentz violation (LV) in low-energy Horava gravity by simulating the images and polarization features of rotating LV black holes using a backward ray-tracing method. Within a thin-disk accretion model and the ZAMO framework, we numerically solve the geodesics equation of photon and simulate the corresponding thin-disk images and polarization patterns. The results show that the LV parameter l strongly affects the inner shadow, brightness asymmetry, and polarization properties of the thin disk. The decrease of l leads to a more elliptical and untilted inner shadow, while increasing l produces a pronounced leftward D-shaped structure of the critical curve. In addition, the variation of l alters the distribution of polarized intensity and polarization direction, especially near the critical curve. Moreover, it also shows that a positive l enhances the black hole's angular velocity, while a negative one suppresses it, indicating that the sign of l determines the trend direction of the LV effect. These findings suggest that future high-resolution EHT observations combining the thin-disk images and polarization patterns could provide valuable tests of the LV effect. | 本稿では、逆光線追跡法を用いて回転するローレンツ破れ（LV）ブラックホールの像と偏光特性をシミュレートすることにより、低エネルギー・ホラヴァ重力におけるLVの観測可能な特徴を研究する。 薄いディスク集積モデルとZAMOフレームワークを用いて、光子の測地線方程式を数値的に解き、対応する薄いディスク像と偏光パターンをシミュレートする。 その結果、LVパラメータlが薄いディスクの内側の影、輝度の非対称性、偏光特性に強く影響することが明らかになった。 lが減少すると内側の影はより楕円形で傾斜し、lが増加すると臨界曲線の左向きのD字型構造が顕著になる。 さらに、lの変化は、特に臨界曲線付近で、偏光強度と偏光方向の分布を変化させる。 さらに、lが正の値になるとブラックホールの角速度が増大し、負の値になると角速度が抑制されることも示されており、lの符号がLV効果の傾向方向を決定することを示している。 これらの発見は、薄いディスクの画像と偏光パターンを組み合わせた将来の高解像度の EHT 観測が、LV 効果の貴重なテストを提供できる可能性があることを示唆しています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Gravitational lensing of gravitational waves (GWs) can encode valuable information about the properties of the intervening lens, yet most existing studies remain restricted to the small-deflection, weak-field regime. To bridge this crucial gap, this work presents the first systematic analysis of strong-field, wave-optical GW lensing by a Kerr black hole (BH), extending recent results for non-rotating lenses obtained in Chan et al. to the astrophysically more relevant case of spinning lens. Using the Mano-Suzuki-Takasugi formalism, we compute the strong-field scattering factor (SFSF) and show that the the spin produces characteristic modifications to the lensed waveform, and high-frequency incident radiation is not strongly absorbed by the BH lens, contrary to earlier claims in Chan et al. We further derive an explicit expression for the observed waveform for the general source-lens-observer configuration, showcasing the distortions produced by the scattering and quantifying their departure from the Schwarzschild case. Specializing to on-axis scattering, a mismatch analysis for a \texttt{GW150914}-like source lensed by a Kerr BH of mass $M=10^2M_\odot$ situated $100GM/c^2$ away from the source reveals percentage-level deviations from the direct (unscattered) wave at scattering angles near $30^\circ$, across a range of lens spin values. The mismatch exhibits a sharp decrease at larger scattering angles. For a fixed scattering angle, however, the mismatch shows only a weak dependence on the BH spin in the case of on-axis scattering, which may improve for more general off-axis considerations. The framework developed here offers a unified treatment of strong-field GW scattering in Kerr spacetime and provides tools for interpreting future high-precision observations of compact-object lenses in the wave-optics regime. | 重力波（GW）の重力レンズ効果は、介在するレンズの特性に関する貴重な情報を伝えることができるが、既存の研究のほとんどは、依然として小さな偏向角と弱場領域に限定されている。 この重要なギャップを埋めるため、本研究では、カーブラックホール（BH）による強場波動光学的重力レンズ効果の初めての体系的な解析を提示し、Chanらによって得られた非回転レンズに関する最近の結果を、天体物理学的に関連性の高い回転レンズの場合に拡張する。 Mano-Suzuki-Takasugi形式を用いて、強場散乱因子（SFSF）を計算し、スピンがレンズ効果を受けた波形に特徴的な変化をもたらすこと、そしてChanらの以前の主張に反して、高周波入射光がBHレンズによって強く吸収されないことを示す。 さらに、一般的な光源-レンズ-観測者構成における観測波形の明示的な表現を導出し、散乱によって生じる歪みを示し、シュワルツシルトの場合からの逸脱を定量化する。 軸上散乱に特化して、質量 $M=10^2M_\odot$ の Kerr BH によってレンズ効果を受けた \texttt{GW150914} のような光源のミスマッチ解析を、光源から $100GM/c^2$ 離れたところにあるものから行うと、レンズスピン値の範囲にわたって、散乱角が $30^\circ$ 付近で直接（非散乱）波からのパーセンテージレベルの偏差が明らかになる。 このミスマッチは散乱角が大きいほど急激に減少する。 しかし、散乱角が固定されている場合、軸上散乱の場合のミスマッチは BH スピンにわずかにしか依存せず、より一般的な軸外散乱を考慮すると改善される可能性がある。 ここで開発されたフレームワークは、Kerr 時空における強場 GW 散乱の統一的な処理を提供し、波動光学領域におけるコンパクトオブジェクトレンズの将来の高精度観測を解釈するためのツールを提供する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate two different definitions of a scalar field effective potential in quantum field theory in de Sitter spacetime: the standard textbook definition, and the constraint effective potential proposed by O'Raifeartaigh et al. in 1986. While these definitions are equivalent in Minkowski spacetime, they differ significantly in de Sitter. We demonstrate this by computing them both explicitly at one-loop order in perturbation theory. It is well known that the perturbative expansion of the standard effective potential fails converge for light fields. In contrast, the constraint effective potential does not suffer from this infrared problem, and it can therefore be computed using perturbation theory. We discuss the physical interpretation of the two effective potentials. In particular, we provide evidence supporting an earlier conjecture that the constraint effective potential is the correct one to use in the stochastic Starobinsky-Yokoyama theory. | 我々は、ド・ジッター時空における量子場の理論におけるスカラー場有効ポテンシャルの2つの異なる定義、すなわち標準的な教科書的な定義と、1986年にO'Raifeartaighらが提案した制約有効ポテンシャルについて調査する。 これらの定義はミンコフスキー時空では等価であるが、ド・ジッターでは大きく異なる。 我々は摂動論においてこれら2つの定義を1ループ順序で明示的に計算することによりこれを実証する。 標準有効ポテンシャルの摂動展開は光場に対して収束しないことはよく知られている。 対照的に、制約有効ポテンシャルはこの赤外問題の影響を受けないため、摂動論を用いて計算することができる。 我々は2つの有効ポテンシャルの物理的解釈について議論する。 特に、制約有効ポテンシャルが確率的スタロビンスキー-横山理論で使用するのに正しいものであるという以前の推測を裏付ける証拠を示す。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Bayesian inference, widely used in gravitational-wave parameter estimation, depends on the choice of priors, i.e., on our previously existing knowledge. However, to investigate neutron star mergers, priors are often chosen in an agnostic way, leaving valuable information from nuclear physics and independent observations of neutron stars unused. In this work, we propose to encode information on neutron star physics into data-driven prior distributions constructed with normalizing flows, referred to as neural priors. These priors take input from constraints on the nuclear equation of state and neutron star population models. Applied to GW170817, GW190425, and GW230529, we highlight two contributions of the framework. First, we demonstrate its ability to provide source classification and to enable model selection of equation of state constraints for loud signals such as GW170817, directly from the gravitational-wave data. Second, we obtain narrower constraints on the source properties through these informed priors. As a result, the neural priors consistently recover higher luminosity distances compared to agnostic priors. Our method paves the way for classifying future ambiguous low-mass mergers observed through gravitational waves and for continuously incorporating advances in our understanding of neutron star properties into gravitational-wave data analysis. | 重力波パラメータ推定に広く用いられるベイズ推定は、事前分布の選択、すなわち既存の知識に依存している。 しかし、中性子星合体を調査するためには、事前分布はしばしば不可知論的な方法で選択され、原子核物理学や中性子星の独立した観測からの貴重な情報が活用されないままになる。 本研究では、中性子星物理学に関する情報を、ニューラル事前分布と呼ばれる正規化フローで構築されたデータ駆動事前分布にエンコードすることを提案する。 これらの事前分布は、原子核の状態方程式と中性子星種族モデルに対する制約から入力を得る。 GW170817、GW190425、およびGW230529に適用し、この枠組みの2つの貢献を強調する。 まず、重力波データから直接、GW170817のような大きな信号に対する状態方程式制約のモデル選択を可能にし、ソース分類を提供する能力を示す。 第二に、これらの情報に基づく事前分布を通して、源の特性に対するより狭い制約を得る。 その結果、ニューラル事前分布は、非情報に基づく事前分布と比較して、一貫してより高い光度距離を回復する。 我々の手法は、重力波を通して観測される将来の曖昧な低質量合体を分類し、中性子星の特性に関する理解の進歩を重力波データ解析に継続的に取り入れるための道を開く。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Accurate prediction of particle creation from accelerating mirrors is crucial for interpreting forthcoming analog Hawking radiation experiments such as AnaBHEL. However, realistic experimental setups render the associated Bogoliubov integrals analytically intractable. To address this challenge, we introduce the Inertial Replacement Method (IRM), a hybrid analytic-numerical framework for computing Bogoliubov coefficients for general moving-mirror trajectories. The IRM replaces the asymptotically inertial portions of a trajectory with analytic inertial extensions, so that numerical evaluation is required only for the finite accelerating segment. We derive perturbative error bounds for both perfectly and imperfectly reflecting mirrors, providing controlled accuracy estimates and guiding the choice of segmentation thresholds. The method is validated against analytically solvable trajectories and then applied to a fully numerical, PIC-based Chen-Mourou plasma-mirror trajectory relevant to the planned AnaBHEL experiment. A key physical insight emerging from this analysis is that the radiation spectrum is determined almost entirely by the finite accelerating region, with negligible sensitivity to the far-past and far-future inertial motion. These results establish the IRM as a reliable and broadly applicable computational tool for modeling particle creation in realistic analog-gravity systems such as AnaBHEL. | 加速ミラーからの粒子生成を正確に予測することは、AnaBHELのような今後のアナログホーキング放射実験の解釈に不可欠です。 しかし、現実的な実験設定では、関連するボゴリュボフ積分は解析的に扱いにくくなります。 この課題に対処するため、我々は一般的な移動ミラー軌道のボゴリュボフ係数を計算するための解析的・数値的ハイブリッドフレームワークである慣性置換法（IRM）を導入します。 IRMは、軌道の漸近慣性部分を解析的慣性拡張に置き換えることで、数値評価は有限の加速セグメントのみで済みます。 我々は、完全反射ミラーと不完全反射ミラーの両方について摂動的な誤差境界を導出し、制御された精度推定値を提供し、セグメンテーション閾値の選択を導きます。 この方法は、解析的に解ける軌道に対して検証され、その後、計画されているAnaBHEL実験に関連する、PICベースの完全数値的チェン・ムルプラズマミラー軌道に適用されます。 この解析から得られた重要な物理的知見は、放射スペクトルは有限の加速領域によってほぼ完全に決定され、遠い過去と遠い未来の慣性運動に対する感度は無視できるという点です。 これらの結果により、IRMはAnaBHELのような現実的なアナログ重力システムにおける粒子生成をモデル化するための信頼性が高く、広く適用可能な計算ツールであることが確立されました。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Neutron stars can be regarded as natural laboratories that enable us to investigate nuclear matter properties under extreme conditions that are otherwise impossible to access in terrestrial experiments. Astrophysical observations of neutron stars provide invaluable information on existing nuclear interaction models and equations of state (EoSs) at various densities. Most studies of neutron star structure employ the Tolman-Oppenheimer-Volkoff (TOV) equation which describes spherically symmetric, non-rotating stars in hydrostatic equilibrium. However, since neutron stars rotate fast, they could experience significant centrifugal deformation, and axially-symmetric calculations are required for accurate description of internal structure. The Komatsu-Eriguchi-Hachisu (KEH) method is well known for modeling rapidly-rotating compact objects in a fully general relativistic manner. In this contribution, we report results of KEH calculations for rapidly-rotating neutron stars using EoSs based on Gogny-type finite-range effective nucleon-nucleon interactions. Our results show that the mass-radius relation systematically changes with increasing angular velocity, highlighting the importance of including rotational effects when confronting theoretical EoSs with observational data. | 中性子星は、地上実験ではアクセス不可能な極限条件下での核物質特性を調査できる天然の実験室とみなすことができます。 中性子星の天体物理学的観測は、様々な密度における既存の核相互作用モデルや状態方程式（EoS）に関する貴重な情報を提供します。 中性子星構造の研究では、主に球対称で回転しない星を静水圧平衡状態において記述するトールマン・オッペンハイマー・フォルコフ（TOV）方程式が用いられています。 しかし、中性子星は高速で回転するため、大きな遠心変形を受ける可能性があり、内部構造を正確に記述するには軸対称計算が必要です。 小松・江里口・八洲（KEH）法は、高速回転するコンパクト天体を完全な一般相対論的手法でモデル化することでよく知られています。 本稿では、ゴグニー型の有限範囲有効核子間相互作用に基づくEoSを用いて、高速回転する中性子星のKEH計算の結果を報告する。 結果は、質量と半径の関係が角速度の増加に伴って系統的に変化することを示しており、理論的なEoSを観測データと比較する際に回転効果を考慮することの重要性を浮き彫りにする。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Infinite towers of higher-order corrections to General Relativity have been proposed as a mechanism to resolve singularities in early-universe cosmology and black holes, in a variety of settings. In this work, we consider an infinite tower of higher-order Proca corrections inspired by dimensional regularizations of Lovelock invariants. We find that the Big Bang singularity present in General Relativity is replaced by an inflationary epoch. Furthermore, the Lovelock-Proca tower allows for regular planar black hole solutions and spherically symmetric black holes with primary hair. | 一般相対性理論に対する高次補正の無限塔は、初期宇宙論やブラックホールにおける特異点を様々な状況で解決するメカニズムとして提案されてきました。 本研究では、ラブロック不変量の次元正則化に着想を得た、高次プロカ補正の無限塔を考察します。 一般相対性理論に存在するビッグバン特異点は、インフレーション期に置き換えられることを発見しました。 さらに、ラブロック-プロカ塔は、正則な平面ブラックホール解と、一次毛を持つ球対称ブラックホールを許容します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Current state-of-the-art approaches to black hole (BH) dynamics, encompassing several effective approximation schemes, offer a remarkable control of the quantitative aspects of strong gravity. They also provide key insights into some qualitative aspects of the problem. In spite of this, there remain blind spots that hinder the understanding of the mechanisms underlying some observed phenomena, in particular concerning simplicity and universality in BH spacetimes. Adopting an 'asymptotic reasoning' approach, by filtering non-essential degrees of freedom, can potentially unveil universality patterns by identifying key underlying structural stability mechanisms. We first illustrate such an asymptotic approach by focusing on a BH quasinormal (QNM) Weyl's law, that accounts for the universal asymptotics of the QNM "counting function". This permits to identify light-trapping and the (local) redshift effect as the underlying mechanisms, also offering a bridge to the universal patterns found in BH QNM spectral instability. As a by-product, Weyl's law universality formally opens an observational access to spacetime (effective) dimensionality. More heuristically, we sketch a program recently put forward to apply such 'asymptotic reasoning' to address the observed simplicity and universality patterns in binary BH merger dynamics. This program is built as a hierarchy of asymptotic models, potentially making contact with integrability theory in gravity, namely through the background sector in a "wave-mean flow" approach to BH binary dynamics. | ブラックホール（BH）ダイナミクスに対する最先端のアプローチは、いくつかの有効な近似スキームを包含し、強い重力の定量的側面を著しく制御する。 また、問題のいくつかの質的側面に対する重要な洞察も提供する。 それにもかかわらず、観測されるいくつかの現象、特にBH時空における単純性と普遍性に関するメカニズムの理解を妨げる盲点が依然として存在する。 「漸近的推論」アプローチを採用し、本質的でない自由度を除外することで、根底にある重要な構造安定性メカニズムを特定し、普遍性パターンを解明できる可能性がある。 本稿ではまず、BH準正規（QNM）ワイル則に焦点を当て、QNM「計数関数」の普遍漸近性を説明することで、このような漸近的アプローチを説明する。 これにより、光トラッピングと（局所）赤方偏移効果が根底にあるメカニズムとして特定できるようになり、BH QNMスペクトル不安定性に見られる普遍的なパターンへの橋渡しも可能となる。 ワイルの法則の普遍性は、その副産物として、時空（有効）次元への観測的アクセスを正式に可能にする。 よりヒューリスティックな観点から、我々は最近提案された、このような「漸近的推論」を適用し、連星系BH合体ダイナミクスにおける観測された単純性と普遍性パターンに対処するためのプログラムを概説する。 このプログラムは漸近モデルの階層構造として構築されており、BH連星系ダイナミクスへの「波動平均流」アプローチにおける背景セクターを通して、重力における積分可能性理論と潜在的に接触する可能性がある。 |