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| Original Text | 日本語訳 |
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| Right-handed neutrinos are naturally induced by dark extra dimension models and play an essential role in neutrino oscillations. The model parameters can be examined by the long-baseline neutrino oscillation experiments. In this work, we compute the predicted neutrino oscillation spectra within/without extra dimension models and compare them with the experimental data. We find that the neutrino data in the T2K and NOvA experiments are compatible with the standard neutrino oscillation hypothesis. The results set the stringent exclusion limit on the extra dimension model parameters at a high confidence level. The derived constraints on dark dimension right-handed neutrinos are complementary to those results from the collider experiments and cosmological observations. | 右巻きニュートリノはダーク余剰次元モデルによって自然に誘起され、ニュートリノ振動において重要な役割を果たします。 このモデルのパラメータは長基線ニュートリノ振動実験によって検証できます。 本研究では、余剰次元モデルの有無にかかわらず予測されるニュートリノ振動スペクトルを計算し、実験データと比較します。 T2K実験とNOvA実験のニュートリノデータは、標準的なニュートリノ振動仮説と整合することが分かりました。 この結果は、高い信頼度で余剰次元モデルのパラメータに対する厳格な排除限界を設定するものです。 得られたダーク次元右巻きニュートリノに対する制限は、衝突型加速器実験や宇宙論的観測から得られた結果を補完するものです。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this work, we analyze the evolution of PMFs within a perturbed Friedmann-Lemaître-Robertson-Walker (FLRW) spacetime using the formalisms of Numerical Relativity (NR). We apply the 3+1 decomposition to first-order cosmological perturbations to derive the cosmological dynamo equation under the kinematic-dynamo approximation. Our objective is to study the interaction between the seed magnetic field and the growing modes of scalar perturbations, whose associated velocity fields are evolved numerically using the software \texttt{Einstein Toolkit} and \texttt{FLRWSolver}. We find that these velocity fields effectively drive the amplification of the PMF, demonstrating that the extent of this growth is dependent on the electrical conductivity of the cosmic medium. Our findings provide a computational description linking primordial magnetogenesis to the evolution of magnetic seeds, ultimately explaining the ubiquity of large-scale magnetic fields in the universe | 本研究では、数値相対論（NR）の形式論を用いて、摂動を受けたフリードマン・ルメートル・ロバートソン・ウォーカー（FLRW）時空におけるPMFの発展を解析する。 3+1分解を一次宇宙論的摂動に適用し、運動学的ダイナモ近似の下で宇宙論的ダイナモ方程式を導出する。 本研究では、シード磁場とスカラー摂動の成長モードとの相互作用を研究することを目的としており、関連する速度場はソフトウェア\texttt{Einstein Toolkit}と\texttt{FLRWSolver}を用いて数値的に発展させる。 これらの速度場はPMFの増幅を効果的に駆動し、この成長の程度は宇宙媒質の電気伝導率に依存することが示された。 私たちの研究結果は、原始的な磁気生成と磁気種子の進化を結びつける計算記述を提供し、最終的には宇宙における大規模磁場の普遍性を説明するものである。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| When higher-derivative terms are added to a gravitational action, black hole solutions and their thermodynamic properties are generally corrected. Recent progress has shown that, by treating higher-derivative operators as perturbations, the first-order corrections to black hole thermodynamics can be obtained without explicit knowledge of the corresponding perturbed black hole solutions. This result can be understood as a consequence of an extremalization principle underlying the Euclidean action formulation of black hole thermodynamics. In this work, we emphasize that this extremalization approach is not restricted to perturbations around Einstein gravity. Instead, it can be applied to perturbations of more general higher-derivative gravity theories whose black hole solutions are already known and can be taken as the zeroth-order background. As an explicit illustration, we consider Einstein--Gauss--Bonnet gravity as the zeroth-order theory and study the first-order thermodynamic corrections induced by further higher-order curvature operators. We show that these corrections can be derived without solving the perturbed black hole solutions, both in asymptotically flat and asymptotically AdS spacetimes. | 重力作用に高階微分項が加えられると、ブラックホール解とその熱力学的性質は一般に補正される。 近年の研究成果により、高階微分演算子を摂動として扱うことで、摂動を受けたブラックホール解を明示的に知らなくても、ブラックホール熱力学に対する一次補正が得られることが示されている。 この結果は、ブラックホール熱力学のユークリッド作用定式化の根底にある極値化原理の帰結として理解できる。 本研究では、この極値化アプローチがアインシュタイン重力の摂動に限定されないことを強調する。 むしろ、ブラックホール解が既に知られており、それを零次背景としてとることができる、より一般的な高階微分重力理論の摂動にも適用できる。 具体的な例として、アインシュタイン-ガウス-ボネ重力を零次理論として考え、さらに高次の曲率演算子によって誘起される一次熱力学的補正を調べる。 これらの補正は、漸近的に平坦な時空と漸近的に AdS 時空の両方において、摂動を受けたブラックホール解を解くことなく導出できることを示します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We show that quasinormal modes (QNMs) of a massive scalar field in Kerr-de Sitter and Myers-Perry black holes exhibit an exceptional line (EL), which is a continuous set of exceptional points (EPs) in parameter space, at which two QNM frequencies and their associated solutions coincide. We find that the EL appears in the parameter space spanned by the scalar mass and the black hole spin parameter, and also in the Nariai limit, i.e., $r_{\rm c} - r_{\rm h} \to 0$, where $r_{\rm c}$ and $r_{\rm h}$ denote the radii of the cosmological and black hole horizons, respectively. We analytically study the amplitudes or excitation factors of QNMs near the EL. Such an analytic treatment becomes possible since, in the Nariai limit, the perturbation equation reduces to a wave equation with the Pöschl-Teller (PT) potential. We discuss the destructive excitation of QNMs and the stability of the ringdown near and at the EL. The transient linear growth of QNMs -- a characteristic excitation pattern near an EP or EL -- together with the conditions under which this linear growth dominates the early ringdown, is also studied analytically. Our conditions apply to a broad class of systems that involve the excitation of (nearly) double-pole QNMs. | Kerr-de Sitter ブラックホールと Myers-Perry ブラックホールにおける質量をもつスカラー場の準正規モード (QNM) は、パラメータ空間において連続した例外点 (EP) の集合である例外線 (EL) を示すことが示され、そこでは 2 つの QNM 周波数とその関連解が一致する。 EL は、スカラー質量とブラックホールスピンパラメータで張られるパラメータ空間、および Nariai 限界、すなわち $r_{\rm c} - r_{\rm h} \to 0$ に現れることがわかった。 ここで、$r_{\rm c}$ と $r_{\rm h}$ は、それぞれ宇宙地平線とブラックホールの地平線の半径を表す。 EL 付近の QNM の振幅または励起因子を解析的に調べる。 このような解析的処理は、Nariai 限界において摂動方程式が Pöschl-Teller (PT) ポテンシャルを持つ波動方程式に簡約されるため可能となる。 QNMの破壊的励起と、EL近傍およびELにおけるリングダウンの安定性について議論する。 また、EPまたはEL近傍における特徴的な励起パターンであるQNMの過渡的な線形成長と、この線形成長が初期のリングダウンを支配する条件についても解析的に考察する。 我々の条件は、（ほぼ）二極子QNMの励起を含む広範な系に適用できる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The Hubble tension is commonly framed as a discrepancy between local, late-time measurements favoring $H_0 \approx 73$ km s$^{-1}$ Mpc$^{-1}$ and early-time, Sound-Horizon-based measurements favoring $H_0 \approx 67$ km s$^{-1}$ Mpc$^{-1}$. We challenge this viewpoint by analyzing 83 Sound-Horizon-independent $H_0$ measurements, categorized into four classes: Distance Ladder measurements using local calibrators; Local One-Step $Λ$CDM measurements assuming the standard expansion history; Pure Local One-Step measurements independent of $H(z)$ shape; and CMB Sound Horizon free measurements using CMB data without the Sound Horizon scale. We find that the 29 Distance Ladder measurements yield $H_0 = 72.74 \pm 0.40$ km s$^{-1}$ Mpc$^{-1}$ ($χ^2_ν\equiv χ^2/d.o.f= 0.74$), while the 54 One-Step measurements collectively yield $H_0 = 68.67 \pm 0.46$ km s$^{-1}$ Mpc$^{-1}$ ($χ^2_ν= 0.85$), a $6.7σ$ tension exceeding the Planck--SH0ES discrepancy. This tension remains significant at $4.5σ$ after accounting for correlations. Among One-Step categories, Local One-Step $Λ$CDM measurements favor the lowest value ($H_0 = 67.18 \pm 0.90$ km s$^{-1}$ Mpc$^{-1}$), Pure Local One-Step yield an intermediate value ($H_0 = 70.38 \pm 1.00$ km s$^{-1}$ Mpc$^{-1}$), and CMB Sound Horizon Free measurements give $H_0 = 68.71 \pm 0.63$ km s$^{-1}$ Mpc$^{-1}$. Thus, that the Hubble tension is better characterized as a discrepancy between the Distance Ladder and all other methodologies, rather than an early-vs-late-time split. We also identify a $2.4σ$ internal tension among One-Step measurements: analyses assuming $Λ$CDM systematically recover lower $H_0$ values by about 3.2 km s$^{-1}$ Mpc$^{-1}$ compared to model-independent methods. This suggests either unrecognized systematics/physics in the Distance Ladder or deviations from $Λ$CDM in the late-time Universe. | ハッブル・テンションは、一般的に、$H_0 \approx 73$ km s$^{-1}$ Mpc$^{-1}$を支持する局所的な後期測定と、$H_0 \approx 67$ km s$^{-1}$ Mpc$^{-1}$を支持する初期のSound-Horizonベースの測定との間の矛盾として捉えられています。 我々は、Sound-Horizonに依存しない83個のH_0測定を解析することでこの見解に異議を唱えます。 これらの測定は、局所較正器を用いた距離ラダー測定、標準的な膨張履歴を仮定した局所ワンステップ$Λ$CDM測定、$H(z)$の形状に依存しない純粋局所ワンステップ測定、そしてSound-HorizonスケールのないCMBデータを用いたCMB Sound Horizonフリー測定の4つのクラスに分類されます。 29回のDistance Ladder測定では$H_0 = 72.74 \pm 0.40$ km s$^{-1}$ Mpc$^{-1}$ ($χ^2_ν\equiv χ^2/d.o.f= 0.74$)が得られ、54回のOne-Step測定では合計$H_0 = 68.67 \pm 0.46$ km s$^{-1}$ Mpc$^{-1}$ ($χ^2_ν= 0.85$)となり、プランク-SH0ESの不一致を超える$6.7σ$の張力が生じることがわかった。 相関を考慮した後でも、この張力は$4.5σ$と依然として有意である。 ワンステップカテゴリーの中で、局所ワンステップ$Λ$CDM測定は最も低い値（$H_0 = 67.18 \pm 0.90$ km s$^{-1}$ Mpc$^{-1}$）を示し、純粋局所ワンステップ測定は中間の値（$H_0 = 70.38 \pm 1.00$ km s$^{-1}$ Mpc$^{-1}$）を示し、CMB Sound Horizon Free測定は$H_0 = 68.71 \pm 0.63$ km s$^{-1}$ Mpc$^{-1}$を示す。 したがって、ハッブル・テンションは、早期対後期の分裂というよりも、距離ラダーと他のすべての手法との間の差異として特徴付ける方が適切である。 また、ワンステップ測定の間には$2.4σ$の内部張力が存在することが確認された。 $Λ$CDMを仮定した解析では、モデルに依存しない方法と比較して、約3.2 km s$^{-1}$ Mpc$^{-1}$ほど低い$H_0$値が系統的に回復する。 これは、距離ラダーにおける認識されていない系統的物理現象、あるいは後期宇宙における$Λ$CDMからの逸脱を示唆している。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The concept of gravitons and their masses, clear in the case of Minkowski spacetime, remains ambiguous for de Sitter spacetime. Here, we used a two-fluid approach to de Sitter thermodynamics and found a collective mode that is analogous to second sound in the two-fluid dynamics of the de Sitter state. This mode is massless and propagates at the speed of light. This suggests that this second-sound analog is a massless graviton propagating in de Sitter spacetime. The type of graviton this mode represents requires further consideration. | ミンコフスキー時空においては明確な重力子とその質量の概念は、ド・ジッター時空においては依然として曖昧である。 本研究では、ド・ジッター熱力学に二流体アプローチを適用し、ド・ジッター状態の二流体力学における第二音波に相当する集団モードを発見した。 このモードは質量を持たず、光速で伝播する。 これは、この第二音波相当のモードが、ド・ジッター時空を伝播する質量を持たない重力子であることを示唆している。 このモードが表す重力子の種類については、更なる検討が必要である。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this study, we analyze the ghost dark energy model in Brans-Dicke cosmology in the framework of a flat Friedmann-Lemaitre-Robertson-Walker universe. We consider an interaction between ghost dark energy and dark matter with a sign-changeable interaction term. To discuss the cosmological implications of the model, we consider a well-motivated logarithmic form of the Brans-Dicke scalar field. By deriving the cosmological evolution equations, we obtain the cosmological parameters such as the equation of state and deceleration parameters. We analyze the behavior of the cosmological parameters by plotting their graphs against the redshift parameter ($z$). We observe that the equation of state parameter shows quintessence-like behaviour during present and future epochs; however, phantom-like behavior is also possible for suitable values of the model parameters. Analysis of the deceleration parameter shows a smooth recent phase transition of the universe (deceleration to acceleration). An interesting result we observe is the decelerated expansion of the universe in the far future, i.e, the universe experiences another phase transition in the future. The physical significance of the well-known cosmological plane ($w_D-w_D'$ plane) is discussed in our model. We observe that the trajectories start in the freezing region with the same initial behavior, deviate from each other during the evolution and ends in the thawing region. Finally, we perform a detailed thermodynamic analysis and demonstrate that the generalized second law of thermodynamics is satisfied within the present interacting ghost dark energy model. | 本研究では、平坦なフリードマン・ルメートル・ロバートソン・ウォーカー宇宙の枠組みにおいて、ブランス・ディッケ宇宙論におけるゴーストダークエネルギー模型を解析する。 ゴーストダークエネルギーとダークマターの相互作用を、符号変換可能な相互作用項を用いて考察する。 この模型の宇宙論的意味合いを議論するために、ブランス・ディッケスカラー場の十分に根拠のある対数形式を考察する。 宇宙論的発展方程式を導出することで、状態方程式や減速パラメータといった宇宙論パラメータを得る。 これらの宇宙論パラメータのグラフを赤方偏移パラメータ（$z$）に対してプロットすることで、これらの宇宙論パラメータの挙動を解析する。 状態方程式パラメータは現在および未来の時代においてクインテッセンスのような挙動を示すが、模型パラメータの適切な値に対してはファントムのような挙動も起こり得ることが観察される。 減速パラメータの解析は、宇宙の最近の滑らかな相転移（減速から加速へ）を示している。 我々が観測した興味深い結果は、遠い未来における宇宙の膨張の減速、すなわち宇宙が将来再び相転移を経験することです。 よく知られている宇宙平面（$w_D-w_D'$平面）の物理的意義は、我々のモデルにおいて議論されています。 軌道は凍結領域から同じ初期挙動で始まり、進化の過程で互いにずれ、解凍領域で終わることが観測されています。 最後に、詳細な熱力学解析を行い、この相互作用ゴーストダークエネルギーモデルにおいて一般化された熱力学第二法則が満たされることを示します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Uniqueness of the four-dimensional static, asymptotically flat, Einstein-Maxwell spacetime with both electric and magnetic charges, containing non-extremal massive particle sphere, being an inner boundary in it, has been proved. It is isometric to Reissner-Nordström spacetime with electric/magnetic charges. In contrast to the previous results concerning the classification of photon spheres, it describes the existence of the entire set of spacetme foliations, a set of massive particle sphere addressed to the various energies of the particles. The conformal positive energy, positive mass theorem and adequate conformal transformations constitute the mail tools in the proof. | 電荷と磁荷の両方を持ち、その内部境界として非極限質量粒子球を含む、4次元静的で漸近平坦なアインシュタイン＝マクスウェル時空の唯一性が証明された。 これは、電荷と磁荷の両方を持つライスナー＝ノルドストローム時空と等長である。 光子球の分類に関するこれまでの結果とは対照的に、これは、粒子の様々なエネルギーに対応する質量粒子球の集合、すなわち空間葉理の全集合の存在を記述する。 正の共形エネルギー、正の質量定理、そして適切な共形変換は、証明における主要なツールとなる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this paper, we investigate periodic orbits of test particles around a deformed Schwarzschild black hole and the resulting gravitational waves. Firstly, we examine the properties of circular orbits and find that circular orbits could disappear when the deformation is large enough. Then, using an orbital taxonomy, we characterize various periodic orbits with a set of triples, which describes the zoom-whirl behaviours. We also calculate the gravitational waveform signals generated by different periodic orbits, revealing the influence of the deformation on the gravitational wave, which can be potentially picked up by future space-based detectors. | 本論文では、変形したシュワルツシルトブラックホールを周回するテスト粒子の周期軌道と、その結果生じる重力波について調査する。 まず、円軌道の特性を検証し、変形が十分に大きい場合、円軌道が消失する可能性があることを見出す。 次に、軌道分類法を用いて、ズーム・ワール挙動を記述する三項構造の集合を用いて、様々な周期軌道を特徴付ける。 また、異なる周期軌道によって生成される重力波形信号を計算し、変形が重力波に与える影響を明らかにする。 この重力波は、将来の宇宙探査機によって検出される可能性がある。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We present a comprehensive Bayesian analysis of the Hubble constant within the framework of Physics-Informed Neural Networks (PINNs), focusing on the standard $Λ$CDM model and its dynamical dark energy extensions described by the Chevallier-Polarski-Linder (CPL) parametrization, both with and without massive neutrinos. By embedding the cosmological background equations directly into a Bayesian PINN architecture, we reconstruct the Hubble expansion history $H(z)$ in a data-driven yet physically consistent manner, while rigorously propagating epistemic uncertainties. Our analysis combines late-time observational probes, including Cosmic Chronometers, Baryon Acoustic Oscillations (BAO DESI DR2), and the Pantheon supernova sample, and quantifies the resulting tension in the inferred Hubble constant with respect to Planck 2018 Cosmic Microwave Background constraints and the SH0ES (R22) local distance ladder measurement. Within $Λ$CDM, we find that data combinations involving BAO tend to favor lower values of $H_0$, alleviating the tension with Planck at the expense of increased disagreement with SH0ES. Allowing for a time-evolving dark energy equation of state in the CPL framework systematically shifts the posterior of $H_0$ toward higher values, leading to a notable reduction of the SH0ES tension, particularly for combinations including supernova data. The most flexible scenario, CPL with a free total neutrino mass $Σm_ν$, yields a balanced reconciliation between early- and late-Universe determinations of $H_0$, with tension levels typically reduced to the $\sim1$-$2σ$ range relative to both Planck and SH0ES. Our results highlight the nontrivial interplay between dark energy dynamics and neutrino mass in addressing the Hubble tension and demonstrate the efficacy of Bayesian PINNs as a robust and versatile tool for precision cosmology beyond the standard paradigm. | 我々は、標準的な$Λ$CDMモデルと、Chevallier-Polarski-Linder (CPL)パラメータ化によって記述されるその動的ダークエネルギー拡張（質量ニュートリノの有無の両方）に焦点を当て、物理学に基づくニューラルネットワーク（PINN）の枠組み内でハッブル定数の包括的なベイズ解析を提示する。 宇宙論的背景方程式をベイズPINNアーキテクチャに直接埋め込むことで、ハッブル膨張の歴史$H(z)$をデータ駆動型でありながら物理的に一貫した方法で再構築し、認識論的不確実性を厳密に伝播させる。 我々の解析は、宇宙クロノメータ、重陽子音響振動（BAO DESI DR2）、パンテオン超新星サンプルなどの後期観測プローブを組み合わせ、プランク2018宇宙マイクロ波背景放射の制約とSH0ES（R22）局所距離ラダー測定に関して推定されたハッブル定数に生じる張力を定量化する。 $Λ$CDMの範囲内で、BAOを含むデータの組み合わせは$H_0$の値が低くなる傾向があり、SH0ESとの不一致が大きくなる代わりにPlanckとの緊張が緩和されることがわかった。 CPLフレームワークで時間発展する暗黒エネルギー状態方程式を考慮に入れると、$H_0$の事後値は系統的に高い値へとシフトし、特に超新星データを含む組み合わせではSH0ESの緊張が著しく減少する。 最も柔軟なシナリオである自由ニュートリノ全質量$Σm_ν$を持つCPLは、初期宇宙と後期宇宙の$H_0$の決定値のバランスの取れた調和をもたらし、緊張レベルは典型的にはPlanckとSH0ESの両方に対して$\sim1$-$2σ$の範囲に減少する。 我々の結果は、ハッブル緊張に対処する上での暗黒エネルギーダイナミクスとニュートリノ質量の間の重要な相互作用を強調し、ベイズPINNが標準的なパラダイムを超えて精密宇宙論のための堅牢で多用途なツールとして有効であることを実証している。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The Shapiro time delay is one of the four classical tests of Einstein general theory of relativity and is commonly interpreted as a constrain on the parametrized post Newtonian (PPN) parameter gamma, which is exactly unity in general relativity. To date all measurement of the Shapiro time delay have been confined to astrophysical and solar system observations, yielding constrains on the PPN parameter gamma at the 10-5 level. In this work, we propose a fiber based Sagnac interferometer for precision terrestrial measurements of the Shapiro time delay, enabling a laboratory scale determination of gamma with an intrinsic sensitivity approaching 10-9. This approach provides an independent test of general relativity in a previously unexplored regime. | シャピロ時間遅延は、アインシュタインの一般相対性理論における4つの古典的な検証法の一つであり、一般的には、一般相対性理論において正確に1である、パラメータ化されたポストニュートン（PPN）パラメータガンマに対する制約として解釈されています。 これまで、シャピロ時間遅延の測定はすべて天体物理学および太陽系観測に限定されており、PPNパラメータガンマに対する制約は10-5レベルにとどまっています。 本研究では、地上におけるシャピロ時間遅延の精密測定を目的とした光ファイバーベースのサニャック干渉計を提案します。 これにより、10-9に近い固有感度で、実験室規模でのガンマ測定が可能になります。 このアプローチは、これまで未開拓の領域における一般相対性理論の独立した検証を可能にします。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Assuming that Dark Matter is an ultralight scalar field which is coupled to electromagnetism via a gauge-kinetic function and which at the time of recombination is oscillating coherently over a Hubble patch, we show that there is a tachyonic instability for the gauge field modes which leads to the generation of magnetic fields on cosmological scales of sufficient amplitude to explain observations. | 暗黒物質がゲージ運動関数を介して電磁気学に結合され、再結合時にハッブルパッチ上でコヒーレントに振動している超軽量スカラー場であると仮定すると、ゲージ場モードにタキオン不安定性があり、観測を説明するのに十分な振幅の宇宙規模の磁場が生成されることを示します。 |