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| Original Text | 日本語訳 |
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| The ultra-relativistic (Carrollian) regime of gravity has recently emerged as a fertile framework for exploring holography, non-Lorentzian symmetries, and geometric limit of General Relativity. In this letter, we establish the presence of a non-vanishing torsion within three-dimensional Carrollian gravity by constructing the Carrollian Mielke-Baekler (C-MB) gravity theory in its Chern-Simons formulation, obtained as the ultra-relativistic limit of the relativistic Mielke-Baekler model. The resulting C-MB theory features non-zero temporal torsion and curvature, together with spatial curvature, providing the most general three-dimensional Carrollian gravity model with these properties. Several known ultra-relativistic gravity theories arise as particular limits of this framework, highlighting its unifying character. | 超相対論的（キャロル的）重力領域は、ホログラフィー、非ロレンツ対称性、そして一般相対論の幾何学的極限を探求するための豊かな枠組みとして近年浮上してきた。 本稿では、相対論的ミールケ・ベクラー模型の超相対論的極限として得られるチャーン・サイモンズ定式化におけるキャロル・ミールケ・ベクラー（C-MB）重力理論を構築することにより、3次元キャロル重力における零でないねじれの存在を確立する。 得られたC-MB理論は、非ゼロの時間的ねじれと曲率、そして空間的曲率を特徴とし、これらの特性を持つ最も一般的な3次元キャロル重力モデルを提供する。 いくつかの既知の超相対論的重力理論はこの枠組みの特定の極限として現れ、その統一的な性質を際立たせている。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The growing number of gravitational wave (GW) detections and the increasing sensitivity of GW detectors have enabled precision tests of General Relativity (GR) in the strong-field regime. The recent observation of multiple quasinormal modes (QNMs) in GW250114 marks a major advance for observational black hole spectroscopy. This clear signal, together with the growing number of GW detections, highlights the need for accurate predictions of QNM spectra in beyond-GR theories in order to carry out precision searches for new physics. In this work, we continue to lay the foundation for such predictions using a modified Teukolsky formalism in conjunction with the eigenvalue perturbation method. We compute the spectral shifts of slowly rotating Johannsen-Psaltis black holes for $2 \leq \ell \leq 10$, all $m$, and overtones $n = 0, 1, 2$, and confirm the large-$\ell$ behavior of the modes by comparing with the WKB approximation. We find that these black holes admit definite-parity modes but break the isospectrality between even- and odd-parity QNMs at all spins, and that the shifts depend linearly on $m$ for slow spins. We further derive a general parity condition that any beyond-GR modification to the metric must satisfy to support definite-parity modes, providing new insights into isospectrality breaking and parity structure in gravitational perturbations. | 重力波（GW）検出数の増加と重力波検出器の感度向上により、強磁場領域における一般相対論（GR）の精密検証が可能になった。 最近、GW250114における複数の準正規モード（QNM）の観測は、観測的ブラックホール分光法における大きな進歩を示すものである。 この明確なシグナルと重力波検出数の増加は、新物理の精密探索を行うために、一般相対論を超える理論におけるQNMスペクトルの正確な予測の必要性を浮き彫りにしている。 本研究では、修正テウコルスキー形式と固有値摂動法を組み合わせることで、そのような予測のための基盤を構築し続けている。 我々は、$2 \leq \ell \leq 10$、すべての$m$、および倍音$n = 0, 1, 2$に対して、ゆっくり回転するヨハンセン・プサルティス・ブラックホールのスペクトルシフトを計算し、WKB近似と比較することでモードの大きな$\ell$挙動を確認した。 これらのブラックホールは、定常パリティモードを許容するが、すべてのスピンにおいて偶奇パリティQNM間の等スペクトル性を破り、また、低速スピンではシフトが$m$に線形に依存することを明らかにした。 さらに、定常パリティモードを支持するために、一般相対論を超える計量修正が満たさなければならない一般的なパリティ条件を導出し、等スペクトル性の破れと重力摂動におけるパリティ構造に関する新たな知見を提供する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We propose a new approach to the quasitopological theory of gravity based on a modified classical double--copy construction. Focusing on static, spherically symmetric configurations, we show that all vacuum solutions of $D$--dimensional quasitopological gravity can be obtained from an auxiliary non--linear electrodynamics defined in a flat $(D+1)$--dimensional spacetime. The gravitational field equations reduce to an algebraic relation between a primary curvature invariant and the electric field strength, while the remaining dynamics is governed by a Gauss--law constraint for a point--like charge in the auxiliary space. This correspondence provides a transparent interpretation of higher--curvature gravitational interactions in terms of non--linear gauge dynamics and explains the absence of higher--derivative terms in the reduced equations. As illustrative examples, we apply the formalism to Born--Infeld and Hayward--type models, obtaining higher--dimensional regular black--hole solutions with a de~Sitter--like core. Our results extend the scope of the double--copy paradigm beyond Einstein gravity and suggest a unifying framework for a broad class of higher--curvature theories. | 我々は、修正された古典的な二重コピー構成に基づく、準位相的重力理論への新たなアプローチを提案する。 静的かつ球対称な構成に焦点を当て、$D$次元の準位相的重力のすべての真空解が、平坦な$(D+1)$次元時空で定義された補助的な非線形電磁力学から得られることを示す。 重力場方程式は、主曲率不変量と電場強度との間の代数的関係に帰着し、残りの力学は補助空間における点状電荷に対するガウス則の制約によって支配される。 この対応は、高次曲率重力相互作用を非線形ゲージ力学によって明瞭に解釈することを可能にし、帰着された方程式に高次微分項が存在しない理由を説明する。 例として、この形式主義をボルン-インフェルト型およびヘイワード型模型に適用し、デ・シッター型コアを持つ高次元正則ブラックホール解を得る。 私たちの研究結果は、二重コピーパラダイムの範囲をアインシュタインの重力を超えて拡張し、幅広い高曲率理論の統一的な枠組みを示唆しています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We consider the stochastic gravitational wave background induced by arbitrary source fields that are amplified during cosmological inflation. The associated tensor spectral index is shown to be given, under minimal assumptions, by a simple formula easy to use in most situations of accelerated expansion. For slow-roll inflation, the induced spectrum is nearly scale-invariant, with an index that slightly deviates from the standard outcome of vacuum generated gravitational waves. Remarkably, we demonstrate that scale invariance remains true regardless of the original spectrum of the source. | 宇宙論的インフレーション中に増幅される任意の源場によって誘起される確率的重力波背景波を考察する。 関連するテンソルスペクトル指数は、最小限の仮定の下で、加速膨張のほとんどの状況で容易に使用できる単純な式で与えられることを示す。 スローロールインフレーションの場合、誘起されるスペクトルはほぼスケール不変であり、指数は真空生成重力波の標準的な結果からわずかにずれる。 注目すべきことに、源の元のスペクトルに関わらず、スケール不変性が維持されることを示す。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate the nonlinear tidal response of relativistic neutron stars by computing the fully relativistic, static, quadratic Love numbers. Using both the worldline effective field theory for extended gravitating bodies and second-order perturbations of relativistic stellar models, we derive the nonlinear tidal deformation induced by an external gravito-electric tidal field to quadratic order. Through a suitable matching procedure, we provide for the first time the leading nonlinear tidal corrections to the conservative dynamics and gravitational-wave signal of binary systems. Quadratic Love numbers are enhanced more than the linear ones in the small-compactness limit. Because of this, despite entering the gravitational-wave phase at 8th post-Newtonian (PN) order, the leading quadratic Love number can be as important as the next-to-next-to-leading order linear tidal correction, which enters at 7th PN order, and is larger than the subleading point-particle contribution entering at 4th PN order. In particular, quadratic Love numbers can be as large as ~10% of the linear Love numbers in the late inspiral phase. Our approach provides a framework to also compute the (subleading) nonlinear effects induced by magnetic tidal fields and higher multipole moments, and sets the foundations for incorporating nonlinear tidal effects in high-precision gravitational-wave modeling. | 相対論的中性子星の非線形潮汐応答を、完全に相対論的で静的な二次ラブ数を計算することで調査する。 拡張重力体の世界線有効場理論と相対論的恒星モデルの二次摂動の両方を用いて、外部重力電気潮汐場によって誘起される非線形潮汐変形を二次オーダーまで導出する。 適切なマッチング手順を用いることで、連星系の保存的ダイナミクスと重力波信号に対する主要な非線形潮汐補正を初めて提供する。 小コンパクトネス極限において、二次ラブ数は線形ラブ数よりも増大する。 このため、ポストニュートン（PN）次数8で重力波位相に入るにもかかわらず、主二次ラブ数は、PN次数7で入る次々次次次線形潮汐補正と同等に重要になり、PN次数4で入る点粒子の寄与よりも大きくなります。 特に、後期インスパイラル位相では、二次ラブ数は線形ラブ数の約10%にも達することがあります。 本手法は、磁気潮汐場や高次多重極モーメントによって誘起される（次次）非線形効果も計算するための枠組みを提供し、高精度重力波モデリングに非線形潮汐効果を組み込むための基礎を築きます。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We perform searches for gravitational wave memory in the data of two major Pulsar Timing Array (PTA) experiments located in Europe and Australia. Supermassive black hole binaries (SMBHBs) are the primary sources of gravitational waves in PTA experiments. We develop and carry out the first search for late inspirals and mergers of these sources based on full numerical relativity waveforms with null (nonlinear) gravitational wave memory. Additionally, we search for generic bursts of null gravitational wave memory, exploring possibilities of reducing the computational cost of these searches through kernel density and normalizing flow approximation of the posteriors. We rule out the mergers of SMBHBs with a chirp mass of 10^10 Solar Mass up to 700 Mpc over 18 years of observation at 95% credibility. We rule out the observation of generic displacement memory bursts with strain amplitudes > 10^-14 in brief periods of the observation time but across the sky, or over the whole observation time but for certain preferred sky positions, at 95%$credibility. | ヨーロッパとオーストラリアにある2つの主要なパルサータイミングアレイ（PTA）実験のデータで重力波メモリの探索を行う。 超大質量ブラックホール連星（SMBHB）は、PTA実験における重力波の主な発生源である。 我々は、ヌル（非線形）重力波メモリを持つ完全な数値相対論波形に基づいて、これらの発生源の後期インスパイラルと合体の探索を初めて開発し、実行する。 さらに、カーネル密度と事後分布の正規化フロー近似を通じてこれらの探索の計算コストを削減する可能性を探りながら、ヌル重力波メモリの一般的なバーストを探索する。 18年間の観測で、チャープ質量が太陽質量の10の10乗倍から700 MpcまでのSMBHBの合体を95%の信頼性で排除する。 我々は、観測時間の短い期間ではあるが空全体にわたって、または観測時間全体にわたって特定の好ましい空の位置において、歪み振幅が 10^-14 を超える一般的な変位メモリバーストの観測を 95% の信頼性で排除します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| A set of 3+1 equations for stochastic inflation incorporating all metric and scalar matter degrees of freedom, first presented in previous work, are re-derived in a gauge invariant manner. We then present numerical implementations of these stochastic equations, cast in the BSSN formulation of Numerical Relativity, demonstrating their efficacy in both a slow-roll and an ultra slow-roll scenario. We find the evolution is correctly reproduced for all the dynamical variables, and the energy and momentum constraints are well-satisfied. This demonstrates that the stochastic equations are theoretically and numerically robust and ready to be applied to a wider inflationary landscape. Our simulations result in real space realizations of the fully non-linear stochastic dynamics with gradient information retained. As a generalisation of standard stochastic inflation, inflationary numerical relativity and lattice cosmology, this work opens up the possibility for reliable predictions of non-perturbative phenomena and provides precise initial conditions for subsequent cosmological eras. | 先行研究で初めて提示された、計量物質とスカラー物質の自由度をすべて組み込んだ確率的インフレーションの3+1方程式群を、ゲージ不変な方法で再導出する。 次に、数値相対論のBSSN定式化を用いてこれらの確率方程式の数値実装を提示し、スローロールと超スローロールの両方のシナリオにおける有効性を示す。 すべての力学変数について進化が正しく再現され、エネルギーと運動量の制約条件も十分に満たされていることがわかった。 これは、確率方程式が理論的にも数値的にも堅牢であり、より広範なインフレーションランドスケープに適用できることを示す。 我々のシミュレーションは、勾配情報を保持したまま、完全に非線形な確率ダイナミクスの実空間実現をもたらす。 この研究は、標準的な確率的インフレーション、インフレーション数値相対論、格子宇宙論の一般化として、非摂動現象の信頼性の高い予測の可能性を開き、その後の宇宙時代の正確な初期条件を提供します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We derive a compact analytic formula for a complete basis of conformally invariant tensor structures for three-point functions of conserved operators in arbitrary 4D Lorentz representations. The construction follows directly from a novel constraint equivalent to applying conservation conditions at each point: the leading terms in all OPE limits appear as symmetric traceless tensors. We derive this by lifting to a unified $\mathrm{SU}(m,m|2n)$ analytic superspace framework, where the conservation conditions are automatically solved and then reducing back to 4D CFT. The same method is also used for cases involving one non-conserved operator. This formalism further reveals a map of the counting of CFT tensor structures to that of finite-dimensional $\mathrm{SU}(2n)$ representations, solved by Littlewood-Richardson coefficients. All results can be directly re-interpreted as three-point $\mathcal{N}=2$ and $\mathcal{N}=4$ superconformal tensor structures via the unified analytic superspace. | 任意の4次元ローレンツ表現における保存作用素の3点関数の共形不変テンソル構造の完全な基底に対する簡潔な解析的公式を導出する。 この構成は、各点において保存条件を適用することと等価な新しい制約から直接導かれる。 すなわち、すべてのOPE極限における主要項は対称なトレースレステンソルとして現れる。 我々はこれを、統一された$\mathrm{SU}(m,m|2n)$解析的超空間フレームワークに持ち上げることで導出する。 このフレームワークでは保存条件が自動的に解かれ、その後4次元CFTに還元される。 同じ方法は、1つの非保存作用素を含む場合にも使用される。 この形式主義はさらに、CFTテンソル構造の数え上げを有限次元$\mathrm{SU}(2n)$表現の数え上げに、リトルウッド・リチャードソン係数で解くことでマッピングすることを明らかにする。 すべての結果は、統一解析的超空間を介して、3 点 $\mathcal{N}=2$ および $\mathcal{N}=4$ 超共形テンソル構造として直接再解釈できます。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We characterize spin initial data sets that saturate the BPS bound in the asymptotically AdS setting. This includes both gravitational waves and rotating black holes in higher dimensions, and we establish a sharp dimension threshold in each case. A key ingredient in our argument is a theorem providing a general criterion for when an imaginary Killing spinor of mixed causal type can be replaced by one that is strictly timelike or null. Moreover, in analogy with the minimal surface method, we demonstrate that spinors can be used to construct a codimension-$2$ slicing. | 漸近的AdS設定においてBPS境界を飽和させるスピン初期データセットを特徴付ける。 これには高次元の重力波と回転ブラックホールの両方が含まれ、それぞれの場合において明確な次元閾値を確立する。 我々の議論の鍵となるのは、混合因果型の虚数キリングスピノルを厳密に時間的またはヌルのキリングスピノルに置き換えることができる場合の一般的な基準を提供する定理である。 さらに、極小曲面法との類似性から、スピノルを用いて余次元$2$のスライスを構築できることを示す。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| This review examines the role of differential forms, Pfaffian systems, and hypersurfaces in general relativity. These mathematical constructions provide the essential tools for general relativity, in which the curvature of spacetime;described by the Einstein field equations;is most elegantly formulated using the Cartan calculus of differential forms. Another important subject in this discussion is the notion of conformal geometry, where the relevant invariants of a metric are characterized by Elie Cartan's normal conformal connection. The previous analysis is then used to develop the null surface formulation (NSF) of general relativity, a radical framework that postulates the structure of light cones rather than the metric itself as the fundamental gravitational variable. Defined by a central Pfaffian system, this formulation allows the entire spacetime geometry to be reconstructed from a single scalar function, $Z$, whose level surfaces are null. | このレビューでは、一般相対論における微分形式、パフィアン系、そして超曲面の役割を考察する。 これらの数学的構成は、アインシュタイン場の方程式で記述される時空の曲率が、微分形式のカルタン計算を用いて最も簡潔に定式化される一般相対論に不可欠なツールを提供する。 本稿におけるもう一つの重要な主題は、共形幾何学の概念である。 共形幾何学では、計量の関連不変量はエリー・カルタンの正規共形接続によって特徴付けられる。 これまでの分析は、一般相対論のヌル曲面定式化（NSF）を展開するために用いられる。 NSFは、計量そのものではなく、光円錐の構造を基礎重力変数として仮定する、革新的な枠組みである。 中心となるパフィアン系によって定義されるこの定式化により、表面がヌルである単一のスカラー関数 $Z$ から、時空幾何学全体を再構成することができる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The current planned space-based gravitational-wave detectors require a bidirectional optical connection, referred to as Backlink, between two adjacent optical benches to provide a mutual phase reference for the local interferometric measurements. However, if the Backlink shows asymmetry between the two propagation directions, the effective optical pathlengths of the counter-propagating beams can introduce a differential phase noise, called non-reciprocity, into the main interferometric measurement that will limit the achievable accuracy in time-delay interferometry (TDI) post-processing. Hence, it is important to understand the properties of the Backlink to ensure that it will not compromise the interferometric detection. The Three-Backlink Experiment (3BL), which consists of an optical test facility with two rotatable benches, was designed under the Laser Interferometer Space Antenna (LISA) framework to study the performance of three Backlink configurations: two fiber-based and one free-beam scheme. In this paper, we report recent experimental results from the 3BL. We describe the commissioning and the subsequent noise mitigation. We achieve a setup noise floor below $1\text{ pm}\sqrt{\text{Hz}}$ across most of the LISA measurement band, and provide an understanding of the current technical limitations. With this low-noise baseline, we measured the performance of the three Backlink implementations under non-rotational conditions. We show that all three Backlinks reach sub-picometer non-reciprocity levels across most of the frequency band, with the remaining part dominated by the mentioned testbed noise. This enabled us to conduct a preliminary study of the Backlink inherent noise, where we emphasized on the backscatter noise intrinsic to a straightforward fiber-based Backlink, as this is the current baseline for LISA. | 現在計画されている宇宙重力波検出器は、局所的な干渉測定のための相互位相基準を提供するために、隣接する2つの光学ベンチ間の双方向光接続（バックリンク）を必要とする。 しかし、バックリンクが2つの伝播方向間で非対称性を示す場合、反対方向に伝播するビームの実効光路長によって、非相反性と呼ばれる差動位相ノイズが主干渉測定に導入され、時間遅延干渉法（TDI）後処理における達成可能な精度が制限される可能性がある。 したがって、バックリンクが干渉検出を損なわないよう、その特性を理解することが重要となる。 2つの回転式ベンチを備えた光学試験設備で構成される3バックリンク実験（3BL）は、レーザー干渉計宇宙アンテナ（LISA）の枠組みに基づいて設計され、3つのバックリンク構成（ファイバーベース2つとフリービーム方式1つ）の性能を研究する。 本稿では、3BLの最新の実験結果を報告する。 試運転とその後のノイズ軽減について説明します。 LISA測定帯域のほとんどで、セットアップノイズフロアを$1\text{ pm}\sqrt{\text{Hz}}$未満に抑え、現在の技術的限界について理解を深めます。 この低ノイズのベースラインを使用して、非回転条件下で3つのバックリンク実装のパフォーマンスを測定しました。 3つのバックリンクすべてが、ほとんどの周波数帯域でサブピコメートルの非相反性レベルに達し、残りの部分は前述のテストベッドノイズによって支配されていることを示しています。 これにより、バックリンク固有のノイズに関する予備調査を行うことができ、ここでは、LISAの現在のベースラインである、単純なファイバーベースのバックリンクに固有の後方散乱ノイズに重点を置きました。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Black hole (BH) solutions endowed with nontrivial scalar or matter fields - commonly known as hairy black holes - have attracted significant interest in recent years. They admit extra parameters beyond mass, charge, and angular momentum, leading to a richer phenomenology. Characterizing their allowed parameter space is therefore crucial, especially in light of the available data from electromagnetic and gravitational-wave observations. The rotating hairy black hole solutions studied here are inspired by the gravitational decoupling method and satisfy the Einstein field equations with a conserved energy-momentum tensor that respects the strong energy conditions (SECs). We explore in detail the horizon structure of such black holes and report for the first time certain unique features, not observed in Kerr BHs. We investigate the sensitivity of the hairy parameters on the fundamental frequencies associated with the motion of matter in the hairy Kerr spacetime, and compare them with the Kerr scenario. The theoretical models aimed to explain the observed high-frequency observations (HFQPOs) in BHs are associated with the fundamental frequencies. Hence, such a study enables us to constrain the parameter space of the hairy Kerr spacetime by comparing the model-dependent HFQPO frequencies with the available observations. By comparing the kinematic models of HFQPOs with the observations of six BH sources, we report the most favored parameter space for each of these BHs. Our analysis also provides a framework to discern the most suitable model for each of these sources. Interestingly, even with the present precision of the data, the Relativistic Precession Model seems to be less suitable compared to the Tidal Disruption Model for the sources GRO J1655-40 and XTE J1859+226. The implications are discussed. | 非自明なスカラー場または物質場を付与されたブラックホール（BH）解（一般にヘアリーブラックホールと呼ばれる）は、近年大きな関心を集めている。 これらのブラックホールは、質量、電荷、角運動量以外のパラメータを許容し、より豊かな現象論をもたらす。 したがって、特に電磁波および重力波観測から得られるデータを考慮すると、許容パラメータ空間の特性を明らかにすることは極めて重要である。 本研究で検討する回転ヘアリーブラックホール解は、重力分離法に着想を得たもので、強いエネルギー条件（SEC）を遵守するエネルギー運動量テンソル保存則を持つアインシュタイン場の方程式を満たす。 我々は、このようなブラックホールの地平構造を詳細に探究し、カーブラックホールでは観測されないいくつかの特異な特徴を初めて報告する。 ヘアリーパラメータが、ヘアリーカー時空における物質の運動に関連する基本周波数に及ぼす感度を調べ、カーシナリオと比較する。 BHにおける高周波観測（HFQPO）を説明することを目的とした理論モデルは、基本周波数と関連付けられています。 したがって、このような研究により、モデルに依存するHFQPO周波数を利用可能な観測値と比較することで、ヘアリーカー時空のパラメータ空間を制限することができます。 HFQPOの運動モデルを6つのBH源の観測値と比較することで、これらのBHそれぞれに最も適したパラメータ空間を報告します。 また、この解析は、これらの源それぞれに最も適したモデルを識別するための枠組みを提供します。 興味深いことに、現在のデータ精度においても、相対論的歳差運動モデルは、GRO J1655-40およびXTE J1859+226源に対して潮汐破壊モデルよりも適していないようです。 その意味について議論します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We present a geometric proof of the invariance of the relativistic spacetime interval based solely on the constancy of the speed of light, and the homogeneity and isotropy of spacetime. The derivation is based on a simple construction involving light rectangles, whose areas remain invariant across inertial frames. Based on this construction, we also derive the Lorentz transformations. | 光速度の不変性と時空の均質性および等方性のみに基づいて、相対論的時空区間の不変性を幾何学的に証明する。 この導出は、慣性系を越えて面積が不変である光の長方形を含む単純な構成に基づいている。 この構成に基づいて、ローレンツ変換も導出する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The Swampland Program aims to delineate the space of consistent low-energy effective field theories (EFTs) that admit a UV completion in quantum gravity from those that do not. In parallel, holography, and particularly the AdS/CFT correspondence, offers a non-perturbative definition of quantum gravity in asymptotically anti-de Sitter (AdS) spacetimes. In this paper, we explore the Swampland Conjectures through the lens of holography, focusing on how holographic consistency conditions, such as the convexity of the conformal field theory (CFT) spectrum, the averaged null energy condition (ANEC), and the modular bootstrap, map onto Swampland constraints in the bulk. We argue that the holographic principle provides a geometric realization of Swampland bounds, particularly on scalar field potentials and the absence of long-lived de Sitter vacua. Finally, we discuss how the emergent bulk locality in AdS/CFT provides evidence that the Swampland conjectures may themselves be manifestations of deeper holographic consistency conditions. | スワンプランドプログラムは、量子重力において紫外完備化を許容する整合的な低エネルギー有効場の理論（EFT）空間を、許容しないものから明確に区別することを目的としている。 並行して、ホログラフィー、特にAdS/CFT対応は、漸近反ド・ジッター（AdS）時空における量子重力の非摂動論的定義を提供する。 本稿では、ホログラフィーの観点からスワンプランド予想を考察し、共形場理論（CFT）スペクトルの凸性、平均ヌルエネルギー条件（ANEC）、モジュラーブートストラップといったホログラフィー整合性条件が、バルクにおけるスワンプランド制約にどのように写像されるかに焦点を当てる。 ホログラフィー原理は、特にスカラー場ポテンシャルと長寿命ド・ジッター真空の不在に関して、スワンプランド境界の幾何学的実現を提供すると主張する。 最後に、AdS/CFT におけるバルク局所性が、スワンプランドの予想自体がより深いホログラフィック一貫性条件の現れである可能性の証拠をどのように提供するかについて議論します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| A discrete class of privileged reference frames in a closed universe with identical equations of motion for physical degrees of freedom was found. A representation of the quantum state of the universe in a privileged reference frame was obtained as a Euclidean functional integral with no-boundary conditions. The boundary condition at the Pole, in addition to the smoothness conditions, is the infinite asymptotic behavior of the Hubble parameter. This makes it possible to regularize the functional integral by changing the sign of the expansion energy of the universe. The proposed construction also allows for the addition of a non-zero proper mass of the universe. | 閉じた宇宙において、物理的自由度に対する運動方程式が同一である、離散的な特権座標系クラスが発見された。 特権座標系における宇宙の量子状態の表現は、境界条件を持たないユークリッド関数積分として得られた。 極における境界条件は、平滑性条件に加えて、ハッブルパラメータの無限漸近挙動である。 これにより、宇宙の膨張エネルギーの符号を変えることで関数積分を正規化することが可能になる。 提案された構成は、宇宙の非ゼロの固有質量の追加も可能にする。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Interpretation is not the only way to explain a theory's success, form and features, and nor is it the only way to solve problems we see with a theory. This can also be done by giving a reductive explanation of the theory, by reference to a newer, more accurate, and/or more fundamental theory. We are seeking a theory of quantum gravity, a more fundamental theory than both quantum mechanics and general relativity, yet, while this theory is supposed to explain general relativity, it's not typically been thought to be necessary, or able, to explain quantum mechanics -- a task instead assigned to interpretation. Here, I question why this is. I also present a new way of assessing the various interpretations of quantum mechanics, in terms of their heuristic and unificatory potential in helping us find a more fundamental theory. | 解釈は、理論の成功、形態、特徴を説明する唯一の方法ではなく、理論に見られる問題を解決する唯一の方法でもありません。 より新しく、より正確で、より根本的な理論を参照することで、理論を簡略化した説明をすることでも解釈は可能です。 私たちは、量子力学と一般相対性理論の両方よりも根本的な理論である量子重力理論を求めています。 しかし、この理論は一般相対性理論を説明するはずであるにもかかわらず、量子力学を説明するために必要、あるいは可能だとは一般的に考えられていません。 その役割は解釈に委ねられています。 ここでは、なぜそうなのかという疑問を提起します。 また、より根本的な理論を見つける上で役立つ、発見的かつ統一的な可能性という観点から、量子力学の様々な解釈を評価する新しい方法を提示します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| A recent study [Annals Phys. 455 (2023) 169394, e-Print: 2204.01901 [gr-qc]] examined the thermodynamic behavior of an axially symmetric black hole within a non-commutative framework that mimics the effect of an angular momentum. However, the analysis presents notable computational inconsistencies. In that analysis, the event horizon was miscalculated, and this error propagated through and compromised all subsequent results. In addition, an incorrect definition of surface gravity was used -- the spherically symmetric case was invoked for an axially symmetric spacetime -- rendering the thermodynamic results invalid. In other words, all the results presented in the paper require a thorough reexamination. | 最近の研究[Annals Phys. 455 (2023) 169394, e-Print: 2204.01901 [gr-qc]]では、角運動量の影響を模倣する非可換な枠組みを用いて、軸対称ブラックホールの熱力学的挙動が検討されました。 しかし、この解析には顕著な計算上の矛盾が見られます。 この解析では事象の地平線の計算に誤りがあり、この誤りがその後のすべての結果に波及し、その誤りを悪化させています。 さらに、表面重力の定義に誤りがあり、軸対称時空に対して球対称の場合を適用したため、熱力学的結果は無効になっています。 つまり、この論文で示されたすべての結果は、徹底的な再検討が必要です。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The large-scale limits on the relic signals of gravitational radiation complement the bounds coming from the interferometric detectors (in the audio band) and from the pulsar timing arrays (in the nHz range). Within this inclusive perspective the spectral energy density of the gravitons is sharply suppressed in the aHz region even though the high frequency signal can be comparatively much larger both in the kHz and GHz domains. For there are no direct tests on the expansion rate prior to the formation of the light nuclei, a modified postinflationary timeline affects the total number of $e$-folds and additionally suppresses the tensor to scalar ratio by making the relic signals effectively invisible in the aHz range. The expansion rate prior to nucleosynthesis is further bounded by the evolution of the hypercharge field and the large-scale magnetism also constrains the decelerated expansion rate. The magnetogenesis requirements are compatible with a potentially detectable spectral energy density of the relic gravitons between the MHz and the THz while the tensor to scalar ratio remains suppressed in the aHz region. A maximum of the spectral energy density of the gravitons in the audio domain leads instead to a larger magnetic field when the scale of the gravitational collapse of the protogalaxy (of the order of the Mpc) gets comparable with the Hubble radius before equality. Along a converse viewpoint the results obtained here imply that a long decelerated stage expanding faster than radiation does not affect the high frequency range but reduces the effective number of $e$-folds by so enhancing the tensor to scalar ratio, possibly beyond its observational limit. | 重力放射の残存信号に対する大規模制限は、干渉計検出器（オーディオ帯域）およびパルサータイミングアレイ（nHz範囲）から得られる制限を補完する。 この包括的な観点では、高周波信号がkHz領域とGHz領域の両方で比較的はるかに大きくなる可能性があるにもかかわらず、重力子のスペクトルエネルギー密度はaHz領域で大幅に抑制される。 軽い核の形成前の膨張率を直接検証する方法がないため、修正されたインフレーション後のタイムラインがe倍の総数に影響を及ぼし、さらに残存信号をaHz範囲で実質的に見えなくすることでテンソル対スカラー比を抑制する。 元素合成前の膨張率はハイパーチャージ場の発展によってさらに制限され、大規模磁性も減速膨張率を制約する。 磁気生成の要件は、MHzからTHzの間で残存重力子の潜在的に検出可能なスペクトルエネルギー密度と整合しているが、テンソル対スカラー比はaHz領域では抑制されたままである。 音響領域における重力子のスペクトルエネルギー密度の最大値は、原始銀河の重力崩壊スケール（Mpcオーダー）がハッブル半径に匹敵するようになったときに、より大きな磁場をもたらす。 逆の観点から見ると、ここで得られた結果は、放射よりも速く膨張する長い減速段階は高周波領域には影響を与えないが、テンソル対スカラー比を高めることで実効的なe倍数を減少させ、おそらく観測限界を超えることを示唆している。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We present a comprehensive discussion of gravitational charges and radiation in four-dimensional asymptotically locally de Sitter (AldS) spacetimes. Such spacetimes have compact spatial sections and possess spacelike past and future infinities, $\mathscr{I}^\pm$. We show that the variational problem is well-posed if one specifies a conformal class up to three-dimensional diffeomorpshims at $\mathscr{I}^\pm$, provided one adds at $\mathscr{I}^\pm$ suitable local terms. These are analogues of the AdS covariant counterterms of holographic renormalisation. Radiation is possible only when the conformal class at infinity is non-trivial. Bulk diffeomorphisms that asymptote to conformal Killing vectors at $\mathscr{I}^\pm$ lead to gravitational charges that are conserved under radial translations, while transformations that asymptote to a general three-dimensional vector imply that the gravitational charges satisfy flux-balance laws. We also present quantities that are invariant under temporal translations, if gravitational flux is absent, but otherwise satisfy flux-balance laws. We derive these results using first principles application of Noether's method as well as covariant phase space methods. We apply our formalism to several exact solutions, including the Robinson-Trautman-dS class, which we use to demonstrate the existence of conserved charges even in the absence of asymptotic conformal Killing vectors and the existence of monotonic charges, including the Bondi mass. | 4次元漸近局所ド・ジッター（AldS）時空における重力電荷と放射について包括的に議論する。 このような時空はコンパクトな空間断面を持ち、空間的な過去無限大と未来無限大 $\mathscr{I}^\pm$ を持つ。 $\mathscr{I}^\pm$ における3次元微分同型までの共形類を指定し、かつ $\mathscr{I}^\pm$ に適切な局所項を付加すれば、変分問題は適切に設定されることを示す。 これらは、ホログラフィック繰り込みにおけるAdS共変反項の類似物である。 放射は、無限遠における共形類が自明でない場合にのみ可能である。 $\mathscr{I}^\pm$ における共形キリングベクトルに漸近するバルク微分同相写像は、動径方向の並進運動で保存される重力電荷につながり、一方、一般的な3次元ベクトルに漸近する変換は、重力電荷がフラックスバランス則を満たすことを意味する。 また、重力フラックスが存在しない場合は時間的な並進運動で不変であるが、それ以外の場合はフラックスバランス則を満たす量も提示する。 これらの結果は、ノイマン法および共変位相空間法の第一原理適用を用いて導出した。 この形式論を、漸近共形キリングベクトルが存在しない場合でも保存される電荷の存在、およびボンディ質量を含む単調な電荷の存在を示すために使用するRobinson-Trautman-dSクラスを含むいくつかの厳密解に適用する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this review, we summarize the main ideas of perturbative algebraic quantum field theory, which is a rigorous framework combining some of the Haag-Kastler axioms with perturbative methods involving formal power series. It allows for the construction of interacting QFT models in four spacetime dimensions and works on arbitrary globally hyperbolic manifolds. This approach has also led to the development of a non-perturbative construction of local nets of C*-algebras for interacting theories, which will also be discussed at the end of this review. | 本レビューでは、ハーグ＝カストラー公理のいくつかと形式的冪級数を含む摂動論的手法を組み合わせた厳密な枠組みである摂動代数的量子場理論の主要なアイデアを要約する。 この枠組みは、4次元時空における相互作用するQFT模型の構築を可能にし、任意の大域双曲型多様体上でも機能する。 このアプローチは、相互作用理論に対するC*-代数の局所ネットの非摂動的な構成にもつながり、これについても本レビューの最後で考察する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Analogue gravity explores how collective excitations in condensed matter systems can reproduce the behavior of fields in curved spacetimes. An important example is the acoustic black holes that can occur for sound in a moving fluid. In these lecture notes, we focus on atomic Bose-Einstein condensates (BECs), quantum fluids that provide an interesting platform for analogue gravity studies thanks to their accurate theoretical description, remarkable experimental control, and ultralow temperatures that allow the quantum nature of sound to emerge. We give a pedagogical introduction to analogue black holes and the theoretical description of BECs and their elementary excitations, which behave as quantum fields in curved spacetimes. We then apply these tools to survey the current understanding of black-hole superradiance and analogue Hawking radiation, including explicit examples and numerical methods. | アナログ重力では、凝縮系における集団励起が、曲がった時空における場の挙動をどのように再現できるかを探ります。 重要な例として、流体が移動する音に生じる音響ブラックホールが挙げられます。 本講義ノートでは、原子ボーズ・アインシュタイン凝縮体（BEC）に焦点を当てます。 BECは量子流体であり、その正確な理論的記述、優れた実験制御、そして音の量子的性質を発現させる超低温といった特性から、アナログ重力研究の興味深いプラットフォームとなっています。 本講義では、アナログブラックホールと、BECとその素励起の理論的記述について教育的に紹介します。 BECと素励起は、曲がった時空において量子場として振る舞います。 次に、これらのツールを用いて、ブラックホール超放射とアナログホーキング放射に関する最新の知見を、明示的な例や数値解析法を含めて概観します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate how quantum decoherence influences the tunneling dynamics of quantum fields in cosmological spacetimes. Specifically, we study a scalar field in an asymmetric double well potential during inflation, coupled to environmental degrees of freedom provided either by heavy spectator fields or by short-wavelength modes as they cross out the Hubble scale. This setup enables a systematic derivation of both Markovian and non-Markovian master equations, along with their stochastic unravelings, which we solve numerically. We find that, while decoherence is essential for suppressing quantum interference between vacua, its impact on the relative vacuum populations is limited. Fields heavier than the Hubble scale relax adiabatically toward the true vacuum with high probability, while lighter fields exhibit non-adiabatic enhancements of false-vacuum occupation. Once the system has decohered, quantum tunneling between vacua becomes strongly suppressed, effectively locking the system into the stochastically selected local minimum. This ``cosmic lockdown'' mechanism is a manifestation of the quantum Zeno effect: environmental monitoring stabilizes enhanced false-vacuum occupation for light fields by preventing them from tunneling. | 量子デコヒーレンスが宇宙時空における量子場のトンネルダイナミクスに及ぼす影響を調査する。 具体的には、インフレーション過程における非対称二重井戸型ポテンシャル内のスカラー場を、重い傍観者場または短波長モードがハッブルスケールを越える際に生じる環境自由度と結合させて調べる。 この設定により、マルコフ型および非マルコフ型のマスター方程式を系統的に導出することが可能となり、それらの確率論的解析を数値的に解くことができる。 その結果、デコヒーレンスは真空間の量子干渉を抑制するために不可欠であるものの、相対的な真空占有率への影響は限定的であることがわかった。 ハッブルスケールよりも重い場は高い確率で真の真空に向かって断熱的に緩和するが、より軽い場は偽の真空占有の非断熱的増強を示す。 系がデコヒーレンスすると、真空間の量子トンネル効果は強く抑制され、系は確率的に選択された局所最小値に実質的に固定される。 この「宇宙のロックダウン」メカニズムは量子ゼノン効果の現れです。 環境モニタリングは、光場のトンネル現象を防ぐことで、光場の強化された偽の真空占有を安定化させます。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| These lecture notes develop polariton fluids of light as programmable simulators of quantum fields on tailored curved spacetimes, with emphasis on acoustic horizons and the Hawking effect. After introducing exciton-polariton physics in semiconductor microcavities, we detail the theoretical tools to study the mean field and the quantum hydrodynamics of this driven-dissipative quantum system. We derive the mapping to relativistic field theories and cast horizon physics as a pseudounitary stationary scattering problem. We present the Gaussian optics circuit that describes observables and fixes detection weights for the horizon modes in near- and far-field measurements. We provide a practical experimental toolkit (phase-imprinted flows, coherent pump-probe spectroscopy, balanced and homodyne detection) and a step-by-step workflow to extract amplification, quadrature squeezing, and entanglement among correlations. Finally, we discuss the potential of this platform to investigate open questions in quantum field theory in curved spacetime, such as near horizon effects and quasinormal modes, as well as other phenomena universal to rotating geometries, from rotational superradiance to dynamical instabilities. We further outline the interplay between rotational superradiance and the Hawking effect, proposing to spatially resolve measurements as a roadmap for `dumb hole spectroscopy' and the study of entanglement dynamics in curved spacetimes. | 本講義ノートでは、音響地平とホーキング効果に重点を置き、カスタマイズされた曲面時空上の量子場のプログラム可能なシミュレータとして、光のポラリトン流体を開発します。 半導体微小共振器における励起子-ポラリトン物理学を紹介した後、この駆動散逸量子系の平均場と量子流体力学を研究するための理論的ツールを詳述します。 相対論的場の理論への写像を導出し、地平線物理学を擬ユニタリー定常散乱問題として捉えます。 観測量を記述し、近傍場および遠方場測定における地平線モードの検出重みを固定するガウス光学回路を紹介します。 実用的な実験ツールキット（位相インプリントフロー、コヒーレントポンププローブ分光法、バランス型およびホモダイン検出）と、相関間の増幅、直交スクイージング、エンタングルメントを抽出するためのステップバイステップのワークフローを提供します。 最後に、このプラットフォームが、曲がった時空における量子場の理論における未解決問題、例えば近地平線効果や準正規モード、そして回転超放射から動的不安定性に至るまで、回転幾何学に普遍的な他の現象を研究する可能性について議論する。 さらに、回転超放射とホーキング効果の相互作用についても概説し、「ダムホール分光法」および曲がった時空におけるエンタングルメントダイナミクスの研究へのロードマップとして、測定を空間分解することを提案する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We derive the general form of the effective equations governing black hole dynamics in the limit of a large number of dimensions $D$. These split into a universal \emph{soap-bubble} embedding condition for stationary configurations and a set of nonlinear dynamical evolution equations describing near-horizon fluctuations of $O(1/D)$ amplitude over horizon scales of $O(1/\sqrt{D})$. We obtain these equations in full generality, including arbitrary asymptotic sources in the near-horizon region, and we show that they form a parabolic system with a well-posed initial value problem. To connect the various approaches to large-$D$ black hole dynamics, we also show that both the embedding and dynamical equations can be derived from the covariant membrane formalism. We clarify the intrinsic scope of the large-$D$ approach, emphasizing that it yields a well-posed dynamical evolution only on horizon scales of $O(1/\sqrt{D})$, which is the range where the most relevant horizon dynamics occur. Our results highlight the versatility of these effective theories for studying a wide class of black hole phenomena. | 我々は、大次元$D$の極限におけるブラックホールダイナミクスを支配する有効方程式の一般形を導出する。 これらは、定常配置に対する普遍的な\emph{soap-bubble}埋め込み条件と、地平線スケール$O(1/\sqrt{D})$における振幅$O(1/D)$の地平線近傍変動を記述する一連の非線形動的発展方程式に分解される。 我々は、これらの方程式を、地平線近傍領域における任意の漸近源を含む完全な一般性で導出し、それらが初期値問題が適切に設定された放物型システムを形成することを示す。 大次元$D$ブラックホールダイナミクスへの様々なアプローチを関連付けるために、埋め込み方程式と動的方程式の両方が共変膜形式から導出できることも示す。 我々は、大$D$アプローチの本質的な適用範囲を明らかにし、特に、このアプローチが$O(1/\sqrt{D})$の地平スケールにおいてのみ、適切に設定された力学発展を与えることを強調する。 このスケールは、最も関連性の高い地平ダイナミクスが生じる領域である。 我々の結果は、これらの有効理論がブラックホール現象の広範なクラスを研究する上で汎用性があることを浮き彫りにする。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Binary black hole mergers with asymmetric component masses are key targets for both third-generation ground-based and future space-based gravitational-wave (GW) detectors, offering unique access to the strong-field dynamics of gravity. The evolution is commonly divided into three stages: the adiabatic inspiral, the transition, and the plunge. To date, constructions of inspiral-transition-plunge waveforms have largely focused on Schwarzschild or Kerr background spacetimes. In this paper, we extend these efforts to spacetimes beyond Kerr by constructing such waveforms in a Kerr-Newman background. For simplicity, we allow the primary black hole to carry spin and charge while keeping the secondary object neutral and non-spinning. We work in the small charge-to-mass ratio regime and adopt the Dudley-Finley approximation, in which the gravitational and electromagnetic perturbations decouple. In particular, the gravitational sector satisfies a Teukolsky-like equation, enabling only minimal modifications relative to the Kerr case when constructing the waveform. Having the inspiral-transtion-plunge waveforms in hand, we studied observational prospects for constraining the charge of the central black hole. We find that, for intermediate-mass-ratio mergers observed with the Einstein Telescope, explicitly modeling the post-inspiral dynamics significantly tightens charge-to-mass ratio constraints. In particular, the bounds on the charge-to-mass ratio can reach $O(10^{-3})$ in the region of primary masses and spins where the post-inspiral signal dominates, yielding charge bounds that can be orders of magnitude tighter than those obtained from the inspiral alone or from the current bound with GW150914. These results lay the groundwork for inspiral-transition-plunge waveform modeling in beyond-Kerr spacetimes and for probing non-Kerr signatures in future GW observations. | 非対称な質量成分を持つ連星ブラックホール合体は、地上設置型および将来の宇宙設置型重力波（GW）検出器の重要なターゲットであり、重力の強場ダイナミクスへの独自のアクセスを提供します。 進化は一般的に、断熱インスパイラル、遷移、およびプランジの3段階に分けられます。 現在まで、インスパイラル-遷移-プランジ波形の構築は、主にシュワルツシルト背景時空またはカー背景時空に焦点を当ててきました。 本稿では、カー-ニューマン背景でそのような波形を構築することにより、これらの取り組みをカーを超えた時空に拡張します。 簡単のため、主要なブラックホールがスピンと電荷を運び、二次的な物体は中性で回転しない状態にします。 電荷質量比が小さい領域で作業し、重力摂動と電磁気摂動が分離するダドリー-フィンリー近似を採用します。 特に、重力セクターはテューコルスキー方程式のような方程式を満たし、波形構築時にカーの場合と比較して最小限の修正しか必要としません。 インスパイラル・トランジション・プランジ波形を用いて、中心ブラックホールの電荷を制限するための観測的見通しを調査しました。 アインシュタイン望遠鏡で観測された中質量比合体の場合、ポストインスパイラルダイナミクスを明示的にモデル化することで、電荷質量比の制限が大幅に厳しくなることが分かりました。 特に、ポストインスパイラル信号が支配的な主質量とスピンの領域では、電荷質量比の制限は$O(10^{-3})$に達する可能性があり、インスパイラルのみから得られる電荷制限やGW150914の現在の制限よりも桁違いに厳しい電荷制限が得られる可能性があります。 これらの結果は、カー時空を超えたインスパイラル遷移プランジ波形モデリングと、将来の重力波観測における非カー特性の探査の基礎を築くものです。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Quantum-gravitational effective actions with higher-derivative and non-local operators are expected to regularize the singularities of general relativity. Here we focus on quasi-local Einstein-Weyl gravity and obtain a classification of Frobenius solutions in static spherical symmetry. In contrast to local Einstein-Weyl gravity, and more generally quadratic gravity, we find that the quasi-local theory admits only regular solutions at the radial core. In addition, we find asymptotic $1/r^{6}$-corrections to the Schwarzschild geometry at large radial distances. Other solution classes around generic expansion points describe Schwarzschild-like and other types of horizons, as well as symmetric and non-symmetric wormhole throats. | 高階微分および非局所的作用素を用いた量子重力有効作用は、一般相対論の特異点を正則化すると期待される。 本稿では、準局所アインシュタイン-ワイル重力に着目し、静的球対称性におけるフロベニウス解の分類を得る。 局所アインシュタイン-ワイル重力、そしてより一般的には二次重力とは対照的に、準局所理論はラジアルコアにおいてのみ正則解を許容することを見出す。 さらに、大きなラジアル距離においてシュワルツシルト幾何学に漸近的な$1/r^{6}$補正を見出す。 一般的な展開点の周りの他の解の類は、シュワルツシルト型地平線やその他のタイプの地平線、そして対称および非対称ワームホールスロートを記述する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We study the scattering of gravitational waves by axion domain walls in teleparallel gravity with the Nieh-Yan term. Since a domain wall causes the parity violation, the transmitted gravitational waves also exhibit the parity violation. We calculate the degree of circular polarization of gravitational waves. It turns out that gravitational waves after going through the domain wall could be chiral. Remarkably, the degree of circular polarization does not depend on the tension of the domain wall. | 我々は、テレパラレル重力におけるアクシオンドメインウォールによる重力波の散乱を、ニー・ヤン項を用いて研究した。 ドメインウォールはパリティ破れを引き起こすため、透過した重力波もパリティ破れを示す。 重力波の円偏光度を計算した。 その結果、ドメインウォールを通過した重力波はカイラルになる可能性があることが判明した。 注目すべきことに、円偏光度はドメインウォールの張力に依存しない。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The first-order out of equilibrium correction to the distribution function, obtained by implementing the projection method for the perturbed relativistic Boltzmann equation using the Chapman-Enskog method, is generalized in order to explicitly include the freedom of choice for thermodynamic frame and representation. It is shown how this procedure leads to general constitutive equations that couple the thermodynamic fluxes to all forces including a weak external electromagnetic field. Special cases of the resulting force-flux relations have been shown to lead to physically sound theories for relativistic fluids. | チャップマン・エンスコグ法を用いて摂動を受けた相対論的ボルツマン方程式に射影法を適用することで得られる分布関数の一次非平衡補正は、熱力学的フレームと表現の選択の自由度を明示的に含むように一般化される。 この手順によって、熱力学的フラックスを弱い外部電磁場を含むあらゆる力と結合させる一般的な構成方程式が導かれることを示す。 得られた力とフラックスの関係の特殊なケースは、相対論的流体の物理的に健全な理論につながることが示されている。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate the effects of quantum gravity for models of a scalar singlet coupled to the metric. Such models describe inflation for early cosmology and dynamical dark energy for late cosmology. We work within the ''variable gravity approximation" keeping in the effective action an arbitrary field dependence for terms with up to two derivatives. We focus on the scaling solutions of the gauge invariant functional flow equation which describes the dependence of the effective action on a momentum or length scale. The existence of such solutions is required for the ultraviolet fixed point defining an ultraviolet complete renormalizable quantum field theory for gravity. Our findings strengthen the case for the presence of a ''dilaton quantum gravity fixed point" for which the Planck mass increases proportional to the scalar field for large field values. This fixed point is different from the extended Reuter fixed point with a flat scalar potential and field-independent Planck mass, which is also seen in our setting. | 我々は、計量に結合したスカラーシングレットのモデルに対する量子重力の効果を調査する。 このようなモデルは、初期宇宙論におけるインフレーションと、後期宇宙論における動的ダークエネルギーを記述する。 我々は「可変重力近似」の枠内で、有効作用において最大2つの導関数を持つ項に対する任意の場依存性を保持する。 我々は、有効作用の運動量または長さスケールへの依存性を記述するゲージ不変関数フロー方程式のスケーリング解に焦点を当てる。 このような解の存在は、重力に対する紫外完全繰り込み可能量子場理論を定義する紫外固定点に必要である。 我々の発見は、大きな場の値に対してプランク質量がスカラー場に比例して増加する「ディラトン量子重力固定点」の存在を裏付けるものである。 この固定点は、我々の設定でも見られる、平坦なスカラーポテンシャルと場に依存しないプランク質量を持つ拡張ロイター固定点とは異なる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We develop a unified framework in which the dynamics of a scalar glueball field, originating from phenomenological nonperturbative QCD confinement, simultaneously governs the deconfinement transition of strongly interacting matter and drives cosmological inflation. Starting from a temperature-dependent effective potential $V_{eff}(φ, T)$, we show that the glueball mass vanishes at a critical temperature $T_{cφ}$, signaling a first-order phase transition characterized by supercooling and a transient metastable vacuum. In the high-temperature regime $T > T_{cφ}$, the deconfined phase naturally produces an exponential expansion of the scale factor, providing the correct conditions for inflation. By computing the slow-roll parameters and the resulting spectral index $n_s$, tensor-to-scalar ratio $r_s$, and running $α_s$, we confront the model with the Planck observations. The predicted values of $n_s$ and $r_s$ fall within the Planck confidence contours for a broad and physically motivated range of the parameter $γ$ and for $N \approx 50\text{--}60$ e-folds. A distinctive linear relation, $r_s = 4(1-n_s)-72γ$, emerges as a testable signature of the model. Normalization to the observed scalar amplitude further constrains the thermal correction parameter $σ^2$ and the coupling $γ$, linking cosmological data directly to QCD-scale dynamics. These results demonstrate that a confinement-inspired potential can naturally reproduce the observed inflationary phenomenology and offer a novel bridge between early-universe cosmology and the nonperturbative sector of QCD. | 我々は、現象論的非摂動論的QCD閉じ込めに起因するスカラーグルーボール場のダイナミクスが、強く相互作用する物質の脱閉じ込め転移を支配し、同時に宇宙論的インフレーションを駆動するという統一的枠組みを開発した。 温度依存の有効ポテンシャル$V_{eff}(φ, T)$から始めて、グルーボール質量が臨界温度$T_{cφ}$で消失し、過冷却と過渡的準安定真空を特徴とする一次相転移が起こることを示す。 高温領域$T > T_{cφ}$では、脱閉じ込め相は自然にスケール因子の指数関数的拡大を生じ、インフレーションの正しい条件を提供する。 スローロールパラメータと結果として得られるスペクトル指数$n_s$、テンソル対スカラー比$r_s$、実行$α_s$を計算することで、モデルをプランク観測結果と比較する。 予測値$n_s$と$r_s$は、パラメータ$γ$の広範囲かつ物理的に根拠のある範囲、および$N \approx 50\text{--}60$電子倍において、プランク信頼区間内に収まる。 明確な線形関係$r_s = 4(1-n_s)-72γ$が、このモデルの検証可能な特徴として現れる。 観測されたスカラー振幅への正規化により、熱補正パラメータ$σ^2$と結合$γ$がさらに制約され、宇宙論データがQCDスケールのダイナミクスに直接結びつく。 これらの結果は、閉じ込めに着想を得たポテンシャルが観測されたインフレーション現象を自然に再現し、初期宇宙論とQCDの非摂動論的セクターの間に新たな橋渡しを提供できることを示している。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We construct the exact stellar configurations that contain an ordinary perfect-fluid matter that interacts minimally with a condensate of gravitons with distinct pressure conditions on the surface. We propose vanishing transverse pressure on the surface for, namely graviton condensate type 1 and vanishing radial pressure on the surface for type 2. The condition for the radial pressure of type 1 requires the existence of a thin shell that will balance the pressure discontinuity while for type 2, the discontinuity on transverse pressure does not require the additional thin shell. It is found that the Buchdahl inequality of the resulting stellar configurations depends on the parameter related to the graviton condensate, such that we can find the ultra-compact regime of the stellar models. Moreover, the echo time and echo frequency within the ultra-compact regime are computed. At the same compactness, it is found that the presence of the graviton condensate will delay the gravitational echoes for type 2 and will expedite the gravitational echoes for type 1 compared to constant density star, $τ_{echo2}>τ_{CDS}>τ_{echo1}$. Furthermore, the gravitational perturbation of a massless scalar wave is also investigated to support these results. These results could open more opportunities for the observational study of graviton in the near future, mostly from the compact astrophysical objects. | 我々は、表面圧力条件が異なる重力子凝縮体と最小限の相互作用をする通常の完全流体物質を含む、正確な恒星構成を構築する。 我々は、タイプ1の重力子凝縮体については表面の横方向圧力がゼロ、タイプ2の重力子凝縮体については表面の径方向圧力がゼロであると提案する。 タイプ1の径方向圧力の条件は、圧力不連続性を均衡させる薄い殻の存在を必要とするが、タイプ2の重力子凝縮体については、横方向圧力の不連続性のために追加の薄い殻は必要ない。 結果として得られる恒星構成のブッフダール不等式は、重力子凝縮体に関連するパラメータに依存することがわかり、これにより恒星モデルの超コンパクト領域を見つけることができる。 さらに、超コンパクト領域におけるエコー時間とエコー周波数を計算する。 同じコンパクトネスにおいて、重力子凝縮体の存在は、等密度星と比較して、タイプ2の重力エコーを遅延させ、タイプ1の重力エコーを加速させることが分かりました（$τ_{echo2}>τ_{CDS}>τ_{echo1}$）。 さらに、これらの結果を裏付けるために、質量のないスカラー波の重力摂動についても調査しました。 これらの結果は、近い将来、主にコンパクト天体からの重力子観測研究の機会をさらに広げる可能性があります。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Traditionally, the embedding procedure for spherically symmetric spacetimes has been restricted to the equatorial plane $θ= π/2$. This conventional approach, however, encounters a fundamental limitation: not every spherically symmetric geometry admits an isometric embedding of its equatorial slice into three-dimensional Euclidean space. When such embeddings are not possible, the standard geometric intuition becomes inapplicable. In this work, we generalize the embedding procedure to slices with arbitrary polar angles $θ\neq π/2$, thereby extending the visualization and analysis of spacetimes beyond the reach of traditional methods. The formalism is applied to Schwarzschild-like wormholes and to a generalized Minkowski spacetime with angular deficit or excess, which are particularly relevant since their equatorial slices cannot be consistently embedded in $\mathbb{R}^3$. In these cases, we identify the explicit constraints on the radial coordinate, polar angle, and geometric parameters required to guarantee consistent embeddings into three-dimensional Euclidean space. | 伝統的に、球対称時空への埋め込み手順は赤道面 $θ= π/2$ に限定されてきた。 しかし、この従来のアプローチには根本的な制限がある。 すべての球対称幾何学において、その赤道面スライスを3次元ユークリッド空間に等長的に埋め込むことができるわけではない。 そのような埋め込みが不可能な場合、標準的な幾何学的直観は適用できなくなる。 本研究では、埋め込み手順を任意の極角 $θ\neq π/2$ を持つスライスに一般化し、従来の手法では及ばない時空の可視化と解析を可能にする。 この形式論は、シュワルツシルト型ワームホールと、角度不足または角度過剰を持つ一般化ミンコフスキー時空に適用される。 これらのワームホールと、その赤道面スライスは $\mathbb{R}^3$ に一貫して埋め込むことができないため、特に重要である。 これらの場合、3 次元ユークリッド空間への一貫した埋め込みを保証するために必要な、放射座標、極角、および幾何学的パラメータに対する明示的な制約を特定します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The AdS vacuum corresponds to a negative cosmological constant $Λ$. While it is well-motivated theoretically, There has always been controversy over its actual existence. The AdS-dS transition is corresponding to a sign switching $Λ$. We have proposed an ansatz for a negative time-varying cosmological constant $Λ(H)$ as a function of Hubble parameter $H$, and used it in constructing a periodic model with no future singularity in a scale-invariance gravity. With the proposed Ansatz for negative $Λ$, The model leads to a physically acceptable cosmic description, while we get unphysical parameters with the positive and zero values of $Λ$. The model reveals a Quintom behavior with a sign flipping of cosmic pressure during each period. The non-conventional mechanism of negative $Λ$ that are expected to address the late-time acceleration has been revisited. | AdS真空は負の宇宙定数$Λ$に対応する。 理論的には十分に裏付けられているが、その実際の存在については常に議論の的となっている。 AdS-dS遷移は符号反転$Λ$に対応する。 我々は、負の時間変動宇宙定数$Λ(H)$の仮説をハッブルパラメータ$H$の関数として提案し、スケール不変重力で将来の特異点のない周期モデルの構築に使用した。 負の$Λ$に対して提案された仮説を用いると、モデルは物理的に許容できる宇宙の記述につながるが、$Λ$が正およびゼロの値である非物理的なパラメータが得られる。 このモデルは、各周期で宇宙圧力の符号が反転するクイントム挙動を明らかにする。 後期加速に対処すると期待される負の$Λ$の非従来的なメカニズムが再検討された。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The local physics of light scalar fields in de Sitter space is well described by classical random walks, as expressed through the framework of Stochastic Inflation. Recent work has clarified how this formalism arises from quantum field theory (QFT) and the renormalization group (RG), allowing for corrections to this formalism to be determined order by order. Yet, this description is incomplete. For example, the quantum dynamics of these fields are expected to become important when determining the tail of the probability distribution for the fluctuations. In this paper, we develop the understanding of fields in de Sitter as a quantum walk in order to bridge the gap between the classical and quantum description. We use the framework of exact RG to calculate the evolution equation for the reduced density matrix of the long wavelength fields. This master equation provides the direct map from light fields to models of quantum walks. We show how to reduce the master equation to Stochastic Inflation, and provide a new understanding of how the higher-order corrections arise. In the process, we demonstrate that divergences and secular growth in de Sitter, for both light and heavy fields, can be absorbed by (dynamical) renormalization. | ド・ジッター空間における光スカラー場の局所物理は、確率的インフレーションの枠組みを通して表現される古典的ランダムウォークによってよく記述される。 近年の研究により、この形式論が量子場理論（QFT）と繰り込み群（RG）からどのように生じるかが明らかになり、この形式論に対する補正を順序ごとに決定することが可能になった。 しかしながら、この記述は不完全である。 例えば、これらの場の量子ダイナミクスは、揺らぎの確率分布の裾を決定する際に重要になると予想される。 本稿では、古典的記述と量子的記述のギャップを埋めるため、ド・ジッターにおける場を量子ウォークとして理解する。 正確なRGの枠組みを用いて、長波長場の縮約密度行列の発展方程式を計算する。 このマスター方程式は、光場から量子ウォークのモデルへの直接的な写像を提供する。 マスター方程式を確率的インフレーションに縮約する方法を示し、高次の補正がどのように生じるかについての新たな理解を提供する。 このプロセスでは、軽い場と重い場の両方について、ド・ジッターの発散と永年成長が（動的）くりこみによって吸収できることを実証します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We argue that the electromagnetic $θ$-term is a physical parameter of the Standard Model coupled to gravity. Specifically, in the context of 4-dimensional Einstein-Maxwell theory we show that there exist Euclidean field configurations that have finite action, are asymptotically flat, and feature non-zero electromagnetic second Chern number. These ``gravitational Abelian instantons" correspond to a dyonic extension of a Euclidean wormhole. We argue that these configurations should be included in the gravitational path integral, and that doing so generates a non-perturbative contribution to the vacuum energy density that is $θ$-dependent. We provide a Lorentzian interpretation of these instantons as capturing the effect of quantum fluctuations corresponding to pair production and annihilation of charged black holes. When $θ$ is the expectation value of a dynamical axion field, the instantons presented here generate a potential for the axion, thereby breaking the axion shift symmetry. This provides yet another example of how quantum gravity violates global symmetries through the existence of black holes. | 我々は、電磁$θ$項が重力と結合した標準模型の物理パラメータであると主張する。 具体的には、4次元アインシュタイン-マクスウェル理論の文脈において、有限作用を持ち、漸近的に平坦で、電磁第二チャーン数がゼロでないユークリッド場構成が存在することを示す。 これらの「重力アーベルインスタントン」は、ユークリッドワームホールのダイオン拡張に対応する。 我々は、これらの構成は重力経路積分に含めるべきであり、そうすることで真空エネルギー密度に$θ$依存の非摂動的な寄与が生じると主張する。 我々は、これらのインスタントンが荷電ブラックホールの対生成と消滅に対応する量子揺らぎの効果を捉えているとするローレンツ解釈を提示する。 $θ$が動的アクシオン場の期待値であるとき、ここで提示するインスタントンはアクシオンのポテンシャルを生成し、それによってアクシオンシフト対称性を破る。 これは、量子重力がブラックホールの存在を通してどのようにグローバル対称性を破るかを示す、もう一つの例である。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Ultralight bosons such as axions and dark photons are well-motivated hypothetical particles, whose couplings to ordinary matter can be effectively constrained by stellar cooling. Limits on these interactions can be obtained by demanding that their emission from the stellar interior does not lead to excessive energy loss. An intriguing question is whether the same microphysical couplings can also be probed through neutron star superradiance, in which gravitationally bound bosonic modes grow exponentially by extracting rotational energy from the star. Although both processes originate from boson-matter interactions, they probe very different kinematic regimes. Stellar cooling probes boson emission at thermal wavelengths, while superradiance is governed by modes whose wavelength is comparable to or greater than the size of the star. Previous work has attempted to relate the microphysical neutron-nucleon scattering and inverse-bremsstrahlung absorption rates directly to the macroscopic growth rate of superradiant bound states. In this work, we re-examine this connection and show that a naive extrapolation of the microphysical absorption rate to the superradiant regime would imply superradiant rates comparable to astrophysical timescales characterised by pulsar spindown. These naive rates are especially high for vector fields. However, we demonstrate that this conclusion changes once collective multiple-scattering effects in dense nuclear matter are taken into account. Repeated nucleon collisions modify the effective low-energy absorption experienced by the bosonic bound state, strongly suppressing the rate relevant for superradiance. | アクシオンやダークフォトンなどの超軽量ボソンは、十分に根拠のある仮説上の粒子であり、通常の物質との結合は恒星の冷却によって効果的に制限できます。 これらの相互作用に対する制限は、恒星内部からのボソンの放射が過度のエネルギー損失につながらないことを要求することで得られます。 興味深い問題は、同じ微視的物理的結合が中性子星超放射によっても調べられるかどうかです。 中性子星超放射では、重力で束縛されたボソンモードが恒星から回転エネルギーを抽出することで指数関数的に増加します。 どちらのプロセスもボソン-物質相互作用に起因しますが、調べる運動学的領域は非常に異なります。 恒星の冷却は熱波長でのボソン放射を調べますが、超放射は恒星のサイズと同等かそれ以上の波長のモードによって支配されます。 これまでの研究では、微視的中性子-核子散乱および逆制動放射線吸収率を、超放射束縛状態の巨視的成長率に直接関連付けようと試みられてきた。 本研究では、この関連性を再検証し、微視的吸収率を超放射領域に単純に外挿すると、パルサースピンダウンを特徴とする天体物理学的時間スケールに匹敵する超放射率が得られることを示す。 これらの単純な吸収率は、ベクトル場の場合に特に高い。 しかし、高密度核物質における集団多重散乱効果を考慮すると、この結論は変わることを実証する。 核子衝突の繰り返しは、ボソン束縛状態が経験する有効低エネルギー吸収を変化させ、超放射に関連する吸収率を大幅に抑制する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this work, we derive novel constraints on scalar-tensor theories from neutrino physics. Spatial variations of the background scalar field effectively generate density and position-dependent Standard Model masses, including neutrinos. Neutrinos are a unicum in the SM due to their ability both to propagate over galactic distances and to traverse dense media such as Earth. This makes them an ideal probe of the background scalar field, which can in turn alter flavour oscillations and supernova time delays. As we enter the era of precision neutrino physics, we are compelled to explore such a scenario. We derive expressions for the relevant observables and obtain new bounds on a broad class of scalar-tensor models. We finally map the bounds to popular screening mechanisms models, such as the Symmetron and Chameleon. | 本研究では、ニュートリノ物理学からスカラーテンソル理論への新たな制約条件を導出します。 背景スカラー場の空間的変動は、ニュートリノを含む、密度および位置依存の標準模型質量を効果的に生成します。 ニュートリノは、銀河系距離を越えて伝播し、地球のような高密度媒質を透過する能力を持つため、標準模型において唯一無二の存在です。 そのため、ニュートリノは背景スカラー場の理想的な探査対象となり、フレーバー振動や超新星爆発の時間遅延を変化させる可能性があります。 精密ニュートリノ物理学の時代を迎え、私たちはこのようなシナリオを探求せざるを得なくなりました。 関連する観測量の式を導出し、幅広いクラスのスカラーテンソル模型における新たな境界値を得ました。 最終的に、これらの境界値を、シンメトロンやカメレオンといった一般的な遮蔽機構模型にマッピングしました。 |