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| Original Text | 日本語訳 |
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| As the number of detected gravitational wave (GW) events increases with the improved sensitivity of the observatories, detecting strongly lensed pairs of events is becoming a real possibility. Identifying such lensed pairs, however, remains challenging due to the computational cost and/or the reliance on prior knowledge of source parameters in existing methods. This study investigates a novel approach, Optimal Cross-Correlation Analysis for Multiplets (OCCAM), applied to strain data from one or more detectors for Compact Binary Coalescence (CBC) events identified by GW searches, using an optimal, mildly model-dependent, low computation cost approach to identify strongly lensed candidates. This technique efficiently narrows the search space, allowing for more sensitive, but (much) higher latency, algorithms to refine the results further. We demonstrate that our method performs significantly better than other computationally inexpensive methods. In particular, we achieve 97 percent (80 percent) lensed event detection at a pairwise false positive probability of approximately 13 percent (7 percent) for a single detector with LIGO design sensitivity, assuming an SNR greater than or equal to 10 astrophysically motivated lensed and unlensed populations. Thus, this method, using a network of detectors and in conjunction with sky-localisation information, can enormously reduce the false positive probability, making it highly viable to efficiently and quickly search for lensing pairs among thousands of events, including the sub-threshold candidates. | 観測所の感度向上に伴い重力波（GW）イベントの検出数が増加するにつれ、強い重力レンズ効果を受けたイベントのペアを検出することが現実的に可能になりつつある。 しかしながら、既存の方法では計算コストやソースパラメータの事前知識への依存のために、このような重力レンズ効果を受けたペアを特定することは依然として困難である。 本研究では、最適でモデル依存が弱く計算コストの低いアプローチを用いて、GW探索によって特定されたコンパクトバイナリコアレッセンス（CBC）イベントの1つ以上の検出器からの歪みデータに適用される新しいアプローチ、多重項の最適相互相関解析（OCCAM）を調査し、強い重力レンズ効果を受けた候補を特定する。 この技術は探索空間を効率的に絞り込み、より感度が高いが（はるかに）高いレイテンシのアルゴリズムを使用して結果をさらに絞り込むことを可能にする。 私たちは、この方法が他の計算コストの低い方法よりも大幅に優れていることを実証する。 特に、LIGO設計感度を持つ単一の検出器を用いて、SNRが天体物理学的に推定されたレンズ効果を受けた天体と受けていない天体の10倍以上の場合、ペアワイズ偽陽性確率約13%（7%）で、97%（80%）のレンズ効果イベント検出率を達成しました。 このように、検出器ネットワークと天空位置特定情報を組み合わせたこの手法は、偽陽性確率を大幅に低減することができ、閾値以下の候補を含む数千のイベントの中からレンズ効果ペアを効率的かつ迅速に探索することを非常に可能にします。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| It has been shown that a very old black hole can tunnel into a white hole through the emission of a large baby universe. This process can be modeled by a genus-one geometry corresponding to a single baby universe emission, with a tunneling probability proportional to \( t^{2} e^{-2S(E)} \), where \( t \) denotes the black hole age and \( S(E) \) its entropy at energy \( E \). The growth of this probability at late times raises the question of its behavior near \( t \sim e^{S} \). A natural possibility is that the full genus expansion, together with its non-perturbative completion, leads to saturation of the tunneling probability. Motivated by this idea, the present analysis employs a non-perturbative bulk inner product in place of the perturbative one and shows that, at late times, the probabilities of realizing firewall geometries and smooth geometries approach constant values. | 非常に古いブラックホールが、巨大な赤ちゃん宇宙の放射を通じてホワイトホールにトンネルできることが示されている。 このプロセスは、単一の赤ちゃん宇宙放射に対応する種数1の幾何学でモデル化でき、トンネル確率は \( t^{2} e^{-2S(E)} \) に比例する。 ここで、 \( t \) はブラックホールの年齢、 \( S(E) \) はエネルギー \( E \) におけるブラックホールのエントロピーを表す。 この確率が後期に増大することで、 \( t \sim e^{S} \) 付近での挙動に疑問が生じる。 自然な可能性として、完全な種数展開とその非摂動的な完成によって、トンネル確率が飽和すると考えられる。 この考えに基づき、本解析では、摂動的なバルク内積の代わりに非摂動的なバルク内積を採用し、後期にはファイアウォール幾何学と滑らかな幾何学が実現される確率が一定値に近づくことを示している。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Corrections to vacuum black hole solutions of general relativity (GR) are considered in an effective field theory (EFT) framework, perturbatively in EFT coefficients, focusing on the Schwarzschild solution of GR. We find dominant corrections to the Schwarzschild metric in all orders in the derivative expansion far away from the horizon. These corrections can be summed up in a closed form through EFT coefficients up to all orders in derivatives and to the second order in curvature. It occurs that such a summation is convergent only for localizable theories, making a direct connection between the graviton scattering amplitudes properties and the applicability of a perturbative treatment of an EFT of gravity. We further apply our results to logarithmic form-factors which appear in the 1-loop effective action for GR in four dimensions. We find out that the corresponding corrections to the Schwarzschild metric are stronger than those from the tree-level EFT operators. The developed framework can be extended to account for the corrections to the other BH solutions in GR, such as the Kerr metric. | 一般相対論（GR）の真空ブラックホール解に対する補正を有効場理論（EFT）の枠組みで、EFT係数の摂動論的に考察し、GRのシュワルツシルト解に着目する。 地平線から遠く離れた微分展開において、シュワルツシルト計量に対する支配的な補正がすべての次数で現れることを発見した。 これらの補正は、微分のすべての次数と曲率の2次まで、EFT係数を介して閉じた形で合計することができる。 このような合計は局所理論に対してのみ収束することがわかり、重力子散乱振幅特性と重力のEFTの摂動論的処理の適用可能性との間に直接的な関係が生まれる。 さらに、この結果を4次元のGRの1ループ有効作用に現れる対数形状因子に適用する。 シュワルツシルト計量に対する対応する補正は、ツリーレベルのEFT演算子による補正よりも強いことがわかった。 開発されたフレームワークは、Kerr メトリックなど、GR の他の BH ソリューションに対する補正を考慮するように拡張できます。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The sound speed of dark energy encodes fundamental information about the microphysics underlying cosmic acceleration, yet remains essentially unconstrained by existing observations. We demonstrate that a lunar-based laser interferometer, such as the proposed Laser Interferometer Lunar Antenna (LILA), can directly probe the sound speed of dark energy by measuring the real-time evolution of horizon-scale gravitational potentials. Operating in the ultra-low-frequency gravitational band inaccessible from Earth, LILA is sensitive to scalar metric perturbations sourced by dark energy dynamics. Using both fluid and effective field theory descriptions, we develop a complete framework linking dark energy sound speed to observable strain signatures. We construct a likelihood pipeline and Fisher forecasts, showing that LILA can either detect clustering dark energy or exclude broad classes of models with unprecedented sensitivity. This establishes lunar interferometry as a novel and powerful probe of the physics driving cosmic acceleration. | ダークエネルギーの音速は、宇宙の加速を駆動する微視的物理に関する基礎情報を符号化しているが、既存の観測結果からは本質的に制約を受けない。 我々は、提案されているレーザー干渉計月アンテナ（LILA）などの月面設置型レーザー干渉計が、地平線規模の重力ポテンシャルのリアルタイム変化を測定することで、ダークエネルギーの音速を直接測定できることを実証する。 地球からはアクセスできない超低周波重力帯域で動作するLILAは、ダークエネルギーのダイナミクスに起因するスカラー計量摂動に敏感である。 流体理論と有効場理論の両方を用いて、ダークエネルギーの音速と観測可能な歪みシグネチャを結び付ける完全な枠組みを構築する。 我々は尤度パイプラインとフィッシャー予測を構築し、LILAが前例のない感度でクラスター化したダークエネルギーを検出したり、幅広い種類のモデルを除外したりできることを示した。 これにより、月干渉計は宇宙の加速を駆動する物理を探る新たな強力な手法として確立された。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The origin of the Hubble tension remains one of the central open problems in modern cosmology, with competing explanations invoking either early-Universe physics, late-time modifications of cosmic expansion, or unresolved observational systematics. In this Letter we propose a new, purely geometric null test of the late-time expansion history that is exactly independent of the Hubble constant. By combining strong-lensing time-delay distances with gravitational-wave standard-siren luminosity distances, we construct a dimensionless ratio that depends only on the redshift dependence of the expansion rate and can be both predicted from early-Universe data and measured directly at late times, without relying on the cosmic distance ladder or the sound horizon. We show that the comparison between the early- and late-time determinations of this ratio provides a transparent consistency test of the standard cosmological expansion. When combined with an independent standard-siren measurement of $H_{0}$, this framework allows one to unambiguously distinguish between early- and late-time origins of the Hubble tension. With the forthcoming detection of lensed gravitational-wave standard sirens, the proposed test provides a timely and robust framework for probing this long-standing cosmological puzzle. | ハッブル張力の起源は現代宇宙論における中心的な未解決問題の一つであり、初期宇宙物理学、後期宇宙膨張の修正、あるいは未解決の観測体系のいずれかを根拠とする説明が競合している。 本論文では、ハッブル定数とはまったく無関係な、後期膨張史に対する純粋に幾何学的な新しいヌルテストを提案する。 強い重力レンズ効果による時間遅延距離と重力波標準サイレン光度距離を組み合わせることで、膨張率の赤方偏移依存性のみに依存し、宇宙距離ラダーや音の地平線に頼ることなく、初期宇宙データから予測することも後期宇宙で直接測定することもできる無次元比を構築する。 この比の初期および後期の決定値の比較が、標準的な宇宙膨張の透明な一貫性テストとなることを示す。 この枠組みを、独立した標準サイレンによる$H_{0}$の測定と組み合わせることで、ハッブル張力の起源が初期と後期に明確に区別できるようになります。 今後、重力波レンズ効果を受けた標準サイレンが検出できれば、この提案された検証は、この長年の宇宙論的謎を解明するためのタイムリーかつ堅牢な枠組みとなります。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We present a framework for generative machine learning that leverages the holographic principle of quantum gravity, or to be more precise its manifestation as the anti-de Sitter/conformal field theory (AdS/CFT) correspondence, with techniques for deep learning and transport theory. Our proposal is to represent the flow of data from a base distribution to some learned distribution using the bulk-to-boundary mapping of scalar fields in AdS. In the language of machine learning, we are representing and augmenting the flow-matching algorithm with AdS physics. Using a checkerboard toy dataset and MNIST, we find that our model achieves faster and higher quality convergence than comparable physics-free flow-matching models. Our method provides a physically interpretable version of flow matching. More broadly, it establishes the utility of AdS physics and geometry in the development of novel paradigms in generative modeling. | 我々は、量子重力のホログラフィック原理、より正確には反ド・ジッター/共形場理論 (AdS/CFT) 対応としてのその顕現を、深層学習および輸送理論の手法と組み合わせて活用する生成機械学習のフレームワークを提示する。 我々の提案は、AdS におけるスカラー場のバルクから境界へのマッピングを用いて、基本分布から何らかの学習済み分布へのデータの流れを表現することである。 機械学習の言語では、フローマッチング アルゴリズムを AdS 物理学で表現し、拡張している。 チェッカーボード トイ データセットと MNIST を用いて、我々のモデルは、同等の物理学に依存しないフローマッチング モデルよりも高速かつ高品質の収束を達成することを発見した。 我々の手法は、物理的に解釈可能なフローマッチング バージョンを提供する。 より広くは、生成モデリングにおける新しいパラダイムの開発において、AdS 物理学と幾何学の有用性を確立する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this work, we present a full description of the spherically decomposed Green's function of a non-rotating black hole, which naturally splits into three components: the direct part, the quasinormal modes, and the tail. Both the direct part and the tail are contributed by branch cut integrals on the complex-frequency domain, and the quasinormal modes correspond to poles of the Green's function. We show that these different components match the Green's function numerically obtained by solving a time-domain Regge-Wheeler code. In addition, the components of the Green's function also agree with earlier studies in Schwarzschild spacetime with small cosmological constant. The identification of all the various parts of the Schwarzschild Green's function represents an important step towards analyzing direct waves and quasinormal modes in the ringdown stage of binary black hole coalescence, as well as their nonlinear interaction near the merger. | 本研究では、回転しないブラックホールの球面分解グリーン関数の完全な記述を提示する。 この関数は、自然に3つの要素、すなわち直接波、準正規モード、およびテールに分割される。 直接波とテールはともに複素周波数領域における分岐積分によって寄与され、準正規モードはグリーン関数の極に対応する。 これらの異なる要素が、時間領域レッジェ・ホイーラーコードを解くことで数値的に得られたグリーン関数と一致することを示す。 さらに、グリーン関数の要素は、小さな宇宙定数を持つシュワルツシルト時空における以前の研究とも一致する。 シュワルツシルトグリーン関数のさまざまな要素をすべて特定することは、連星ブラックホール合体のリングダウン段階における直接波と準正規モード、および合体付近でのそれらの非線形相互作用を解析するための重要な一歩となる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Spontaneous Lorentz violation models of antisymmetric tensor field are known to possess singular Hamiltonian on the vacuum manifold, leading to unresolvable pathologies that render such theories unfit for cosmological studies. In this work, we show that by introducing an auxiliary vector field inspired by the Stückelberg mechanism to restore the gauge symmetry of the Lagrangian, it is possible to resolve such pathologies on vacuum manifold. The constraint analysis using Dirac-Bergmann method leads to a constraint matrix that acquires dependence on gradients and conjugate momentum of the Stückelberg field and therefore remains non-singular on the vacuum manifold. | 反対称テンソル場の自発的ローレンツ破れモデルは、真空多様体上で特異なハミルトニアンを持つことが知られており、このモデルは宇宙論研究には不向きとなる、解決不可能な病理を引き起こす。 本研究では、シュテュッケルベルク機構に着想を得た補助ベクトル場を導入し、ラグランジアンゲージ対称性を回復することで、真空多様体上でこのような病理を解決できることを示す。 ディラック・ベルクマン法を用いた制約解析により、シュテュッケルベルク場の勾配と共役運動量に依存する制約行列が得られ、したがって真空多様体上で非特異性を維持する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We apply analytical models to study the property of neutron stars and dark stars. With the aim of exploring the global observable properties of those compact stars, we investigate the total masses and radii, the tidal deformabilities and especially the fundamental (f -) mode oscillations. While we choose two typical models in this work, this method applies to any analytical equations of state. By comparing with the multi-messenger observations, one can constrain the corresponding parameters in those models. | 我々は解析モデルを用いて中性子星と暗黒星の特性を研究する。 これらのコンパクト星の観測可能な全球的特性を探ることを目的として、全質量と半径、潮汐変形能、そして特に基本（f-）モード振動を調べる。 本研究では2つの典型的なモデルを採用したが、この手法はあらゆる解析的状態方程式に適用できる。 マルチメッセンジャー観測と比較することで、これらのモデルの対応するパラメータを制限することができる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We perform fully nonlinear, spherically symmetric numerical simulations of superhorizon false-vacuum-domain (FVD) collapse in a coupled gravity-scalar-fluid system to study primordial black hole (PBH) formation during delayed first-order phase transitions (FOPTs). Using adaptive mesh refinement to resolve the bubble wall, we identify three dynamical outcomes: type B (supercritical) PBHs with an interior baby universe and a bifurcating trapping horizon, type A (subcritical) PBHs with an apparent horizon formed by direct wall collapse, and dispersal with no PBH formation. To separate these three cases, we evaluate two commonly used PBH-formation criteria: the time scale ratio $t_\mathrm{H}/t_\mathrm{V}$ (horizon crossing time versus vacuum-energy domination time) and the local density contrast $δ(t_\mathrm{H})$ at horizon crossing. For the parameter space explored, we find that $t_\mathrm{H}/t_\mathrm{V}$ is a more robust predictor of outcome: type B PBHs form when $t_\mathrm{H}/t_\mathrm{V} \gtrsim 1$ (critical range $\sim 1.1 - 1.6$ in our survey), type A PBHs arise when $t_\mathrm{H}/t_\mathrm{V}$ is below this threshold but remains above a lower bound (typical range $\sim 0.35 - 0.7$), and no-PBH dispersal occurs when $t_\mathrm{H}/t_\mathrm{V}$ falls below this lower bound. When a clear thin-wall FVD boundary exists, $δ(t_\mathrm{H})$ can correspondingly distinguish different outcomes (roughly $δ_c(t_\mathrm{H}) \sim 1 - 1.7$ for type B and $δ_c(t_\mathrm{H}) \sim 0.35 - 0.5$ for type A), but is highly sensitive to wall structure and model details and thus less universal. These results offer new insights into the dynamics of FVD collapse, quantify practical PBH-formation thresholds, and pave the way for precise predictions of PBH abundance from delayed FOPTs. | 我々は、重力・スカラー・流体結合系における超地平線偽真空領域（FVD）崩壊の完全非線形球対称数値シミュレーションを実行し、遅延一次相転移（FOPT）中の原始ブラックホール（PBH）形成を研究する。 適応メッシュ細分化を用いて気泡壁を解析し、3つの動的結果、すなわち、内部にベビー宇宙と分岐トラッピングホライズンを持つタイプB（超臨界）PBH、直接壁崩壊によって形成された見かけの地平線を持つタイプA（亜臨界）PBH、およびPBH形成のない分散を特定した。 これら3つのケースを区別するために、我々は2つの一般的に用いられるPBH形成基準、すなわち時間スケール比$t_\mathrm{H}/t_\mathrm{V}$（地平線横断時間対真空エネルギー支配時間）と、地平線横断時の局所密度コントラスト$δ(t_\mathrm{H})$を評価する。 調査したパラメータ空間では、$t_\mathrm{H}/t_\mathrm{V}$ の方がより堅牢な結果の予測因子であることがわかりました。 タイプ B PBH は、$t_\mathrm{H}/t_\mathrm{V} \gtrsim 1$ (調査での臨界範囲 $\sim 1.1 - 1.6$) のときに形成され、タイプ A PBH は、$t_\mathrm{H}/t_\mathrm{V}$ がこのしきい値を下回っているが下限 (通常の範囲 $\sim 0.35 - 0.7$) を超えているときに発生し、$t_\mathrm{H}/t_\mathrm{V}$ がこの下限を下回ると、PBH なしの分散が発生します。 明確な薄壁FVD境界が存在する場合、$δ(t_\mathrm{H})$はそれに応じて異なる結果を区別することができる（タイプBではおおよそ$δ_c(t_\mathrm{H}) \sim 1 - 1.7$、タイプAでは$δ_c(t_\mathrm{H}) \sim 0.35 - 0.5$）。 しかし、$δ_c(t_\mathrm{H})は壁構造やモデルの詳細に非常に敏感であるため、普遍性は低い。 これらの結果は、FVD崩壊のダイナミクスに関する新たな知見を提供し、実用的なPBH形成閾値を定量化し、遅延FOPTからPBHの存在量を正確に予測する道を開くものである。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Recent studies have shown that dark matter halos can support regular black holes or compact stars by assuming an anisotropic energy-momentum tensor. In this paper, we extend the analysis to the dark matter halo as an isotropic perfect fluid. By employing galactic dark matter profiles-specifically the Einasto and Dehnen models-as the mass-energy density source, we numerically solve the Einstein field equations and find a class of non-singular, horizonless compact star solutions. Moreover, these configurations remain stable against axial perturbations while satisfying the dominant energy condition. | 最近の研究では、暗黒物質ハローは、異方的なエネルギー運動量テンソルを仮定することで、通常のブラックホールやコンパクト星を支えられることが示されている。 本論文では、この解析を等方性完全流体としての暗黒物質ハローに拡張する。 銀河系暗黒物質プロファイル、具体的にはアイナストモデルとデーネンモデルを質量エネルギー密度源として用い、アインシュタイン場の方程式を数値的に解き、特異でない地平線のないコンパクト星解のクラスを見出す。 さらに、これらの構成は、支配的なエネルギー条件を満たしながら、軸摂動に対して安定である。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We construct an exact magnetized generalization of the Zipoy-Voorhees spacetime by applying the magnetic Harrison transformation to a static seed with quadrupolar deformation parameter $k$. The resulting Melvin-Zipoy-Voorhees metric is a solution to the Einstein-Maxwell equations that interpolates between the unmagnetized Zipoy-Voorhees geometry and the Melvin magnetic universe. We analyze the algebraic structure, finding the spacetime to be generically of Petrov type I, and investigate the equatorial dynamics of charged test particles and photons. Our analysis reveals that the external magnetic field $b$ induces a ``Lorentz shift'' in the effective angular momentum, suppressing the potential barrier and causing the Innermost Stable Circular Orbit (ISCO) to migrate inward. In contrast, the radius of the photon ring shifts slightly outward with increasing magnetization. | 我々は、四極子変形パラメータ$k$を持つ静的シードに磁気ハリソン変換を適用することにより、ジポイ-ボーヒーズ時空の正確な磁化一般化を構築する。 結果として得られるメルビン-ジポイ-ボーヒーズ計量は、非磁化ジポイ-ボーヒーズ幾何学とメルビン磁気宇宙の間を補間するアインシュタイン-マクスウェル方程式の解である。 我々は代数構造を解析し、時空が一般的にペトロフI型であることを発見し、荷電粒子と光子の赤道ダイナミクスを調査する。 解析の結果、外部磁場$b$が有効角運動量の「ローレンツシフト」を引き起こし、ポテンシャル障壁を抑制して最内周安定円軌道（ISCO）を内側に移動させることが明らかになった。 一方、光子リングの半径は磁化の増加とともにわずかに外側にシフトする。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Black holes exactly incorporating quantum matter backreaction effects, namely, quantum black holes, are notoriously difficult to construct, let alone study their horizon thermodynamics. Here, we derive the thermodynamics of three-dimensional charged and rotating quantum black holes via the tree-level gravitational partition function. Specifically, we primarily focus on holographic quantum BTZ black holes, dual to $(3+1)$-dimensional accelerating black holes in anti-de Sitter space that localize on Karch-Randall end-of-the-world (ETW) branes. To derive their horizon thermodynamics, we regulate the bulk Euclidean geometry by adding a second ETW brane at asymptotic spatial infinity. We compute the on-shell action of the complexified accelerating black hole in the grand canonical ensemble and derive the quantum BTZ black hole thermodynamics, where the thermal entropy is equal to the generalized entropy. This provides a first principles derivation of the generalized entropy of three-dimensional quantum black holes. Further, we construct charged and rotating quantum black holes in three-dimensional de Sitter and Minkowski space using Randall-Sundrum ETW branes, and compute their horizon thermodynamics. | 量子物質反作用効果を正確に取り込んだブラックホール、すなわち量子ブラックホールは、構築することさえ困難であり、その地平線熱力学を研究するのはなおさら困難である。 ここでは、ツリーレベルの重力分割関数を介して、3次元の荷電回転量子ブラックホールの熱力学を導出する。 具体的には、Karch-Randallの世界端（ETW）ブレーン上に局在する反ド・ジッター空間内の $(3+1)$ 次元加速ブラックホールと双対となるホログラフィック量子 BTZ ブラックホールに主に焦点を当てる。 その地平線熱力学を導出するために、漸近空間無限遠に第2の ETW ブレーンを追加することでバルクユークリッド幾何学を調整する。 グランドカノニカル集団における複素化加速ブラックホールのオンシェル作用を計算し、熱エントロピーが一般化エントロピーに等しい量子 BTZ ブラックホール熱力学を導出する。 本稿では、3次元量子ブラックホールの一般化エントロピーの第一原理導出を提供する。 さらに、ランドール・サンドラムETWブレーンを用いて、3次元ド・ジッター空間およびミンコフスキー空間における荷電および回転量子ブラックホールを構築し、その地平熱力学を計算する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We consider the evolution of self-gravitating matter fields that may undergo phase transitions, and we connect ideas from phase transition dynamics with concepts from bouncing cosmology. Our framework introduces scattering maps prescribed on two classes of hypersurfaces: a gravitational singularity hypersurface and a fluid-discontinuity hypersurface. By analyzing the causal structures induced by the light cone and the acoustic cone, we formulate a local evolution problem for the Einstein-Euler system in the presence of such interfaces. We explain how suitable scattering relations must supplement the field equations in order to ensure uniqueness and thus yield a complete macroscopic description of the evolution. This viewpoint builds on a theory developed in collaboration with G. Veneziano for quiescent (velocity-dominated) singularities in solutions of the Einstein equations coupled to a scalar field, where the passage across the singular hypersurface is encoded by a singularity scattering map. The guiding question is to identify junction prescriptions that are compatible with the Einstein and Euler equations, in particular with the propagation of constraints. The outcome is a rigid set of universal relations, together with a family of model-dependent parameters. Under physically motivated requirements (general covariance, causality, constraint compatibility, and ultra-locality), we aim to classify admissible scattering relations arising from microscopic physics and characterizing, at the macroscopic level, the dynamics of a fluid coupled to Einstein gravity. | 我々は、相転移を起こす可能性のある自己重力物質場の発展を考察し、相転移ダイナミクスの考え方とバウンス宇宙論の概念を結びつける。 我々の枠組みは、重力特異点超曲面と流体不連続超曲面という2種類の超曲面上に規定された散乱写像を導入する。 光円錐と音響円錐によって誘起される因果構造を解析することにより、そのような界面が存在するアインシュタイン-オイラー系の局所発展問題を定式化する。 一意性を保証し、発展の完全な巨視的記述を得るためには、適切な散乱関係が場の方程式を補完する必要があることを説明する。 この観点は、G. Venezianoとの共同研究で開発された、スカラー場と結合したアインシュタイン方程式の解における静止（速度支配）特異点に関する理論に基づいており、特異点超曲面の通過は特異点散乱写像によって符号化される。 指針となる問いは、アインシュタイン方程式とオイラー方程式、特に制約条件の伝播と整合する接合処方を特定することである。 その結果、普遍的な関係式の厳密な集合と、モデル依存のパラメータ群が得られる。 物理的に動機付けられた要件（一般共変性、因果律、制約条件の整合性、超局所性）の下で、ミクロ物理学から生じる許容散乱関係を分類し、マクロレベルでアインシュタイン重力と結合した流体のダイナミクスを特徴付けることを目的とする。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| An increasing number of surveys has been reporting large-scale peculiar motions with sizes and speeds in excess of those allowed by the concordance cosmological model. These are the so called bulk flows, the presence of which has come to be treated as a problem for the $Λ$CDM paradigm. However, the limits of the $Λ$CDM model are based on Newtonian studies, which predict the mediocre $v\propto t^{1/3}$ growth-rate for the peculiar-velocity field ($v$). Recently, a few fully relativistic treatments have appeared in the literature, arguing for a much stronger velocity growth that could explain the reported fast and deep bulk flows. What separates the Newtonian from the relativistic studies is the gravitational input of the peculiar flux, namely of the kinetic energy triggered by the moving matter. The latter has no direct gravitational contribution in Newtonian theory, but it does so in general relativity. This drastically changes the driving agent of the peculiar-velocity field and boosts its linear growth. The aim of this work is to directly compare the two treatments, as well as identify and discuss the reasons for their different results. In the process, we also demonstrate how one could recover the relativistic growth-rate from a Newtonian setup by selectively including certain (typically ignored) source-free terms into the Poisson equation. This way, we provide a unified covariant comparison of the Newtonian, the quasi-Newtonian and the fully relativistic studies. | 近年、コンコーダンス宇宙論モデルで許容される範囲を超えるサイズと速度を持つ大規模な特異な運動が報告される調査が増えています。 これらはいわゆるバルク流と呼ばれ、その存在は$Λ$CDMパラダイムの問題として扱われるようになりました。 しかし、$Λ$CDMモデルの限界はニュートン力学に基づく研究に基づいており、特異速度場（$v$）の成長率は平凡な$v\propto t^{1/3}$と予測されています。 最近、文献には完全に相対論的な扱い方がいくつか登場し、報告されている高速で深いバルク流を説明できる、はるかに強い速度成長を主張しています。 ニュートン力学と相対論的研究を区別するのは、特異フラックス、すなわち運動する物質によって引き起こされる運動エネルギーの重力入力です。 後者はニュートン理論では重力の直接的な寄与を持たないが、一般相対論では寄与する。 これは特殊速度場の駆動因子を劇的に変化させ、その線形成長を加速する。 本研究の目的は、2つの手法を直接比較し、異なる結果の理由を特定して議論することである。 その過程で、ニュートン流の設定から相対論的成長率を回復する方法を、（通常は無視される）特定のソースフリー項をポアソン方程式に選択的に含めることで示す。 これにより、ニュートン流、準ニュートン流、そして完全相対論的研究の統一的な共変比較を提供する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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We set out to accurately measure gravity in the low-acceleration range $(10^{-11},10^{-9})$ m\,s$^{-2}$ from 3D motions of isolated wide binary stars. Gaia DR3 provides precise measurements of the four sky-plane components of the 3D relative displacement and velocity ($\mathbf{r}, \mathbf{v}$) for a wide binary, but not comparably precise line-of-sight (radial) separation and relative velocity $v_{r}$. Based on our new observations and the public databases/publications, we assemble a sample of 36 nearby (distance $<150$pc) wide binaries in the low-acceleration regime with accurate values of $v_{r}$ (uncertainty $< 100$ m\,s$^{-1}$). Kinematic contaminants such as undetected stellar companions are well under control using various observational diagnostics such as Gaia's ruwe parameter, the color-magnitude diagram, multi-epoch observations of radial velocities, Speckle interferometric follow-up observations, and requiring Hipparcos-Gaia proper motion consistency. For the parameter $Γ\equiv \log_{10}\sqrtγ$ with $γ\equiv G/G_{\rm N}$ (where $G$ is a parameter generalizing Newton's constant $G_{\rm N}$ in elliptical orbits), we find $Γ=0.102_{-0.021}^{+0.023}$, inconsistent with standard gravity at $4.9σ$, giving a gravity boost factor of $γ=1.600_{-0.141}^{+0.171}$. Four wide binaries have 3D relative velocities exceeding their estimated Newtonian escape velocities with $1| 我々は、孤立した広角連星の3次元運動から、低加速度領域$(10^{-11}, 10^{-9})m\,s$^{-2}$における重力の高精度測定を目指した。 Gaia DR3は、広角連星の3次元相対変位と速度の天空面4成分($\mathbf{r}, \mathbf{v}$)の高精度測定を提供するが、視線方向(動径方向)の分離と相対速度$v_{r}$の高精度測定は提供していない。 我々は新たな観測結果と公開データベース/出版物に基づき、低加速度領域にある近傍(距離$<150$pc)の広角連星36個をサンプルとして収集し、正確な$v_{r}$の値(不確かさ$<100$ m\,s$^{-1}$)を得た。 未検出の伴星などの運動学的汚染物質は、ガイアのruweパラメータ、色等級図、視線速度の複数エポック観測、スペックル干渉計による追跡観測、ヒッパルコス-ガイア固有運動の整合性といった様々な観測診断法を用いることで、十分に制御可能である。 パラメータ$Γ\equiv \log_{10}\sqrtγ$と$γ\equiv G/G_{\rm N}$（ここで$G$はニュートン定数$G_{\rm N}$を楕円軌道に一般化するパラメータ）について、$Γ=0.102_{-0.021}^{+0.023}$が得られ、これは標準重力$4.9σ$と矛盾し、重力ブースト係数$γ=1.600_{-0.141}^{+0.171}$となる。 4つの広い連星系は、推定されるニュートン脱出速度を超える3次元相対速度を持ち、その値は$1 | |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Motivated by recent progress in the high-energy description of gravitational scattering, we develop a systematic Regge-theory framework for $2\to2+n$ amplitudes describing the scattering of two massive particles with $n$ graviton emissions, including spin effects. Working in the ultra-relativistic limit at leading logarithmic accuracy, the massive result smoothly reduces to its massless counterpart. We describe both quantum (Regge trajectory and BFKL $t$-channel evolution) and classical ($s$-channel multi-$H$ evolution) contributions using both an exponential representation of the S-matrix and a shock-wave formalism in light-cone quantisation. In the latter approach, gravitational Wilson lines evolve in rapidity space under a boost-invariant Hamiltonian, providing a space-time realisation of the high-energy dynamics and making contact with recent effective field theory descriptions in the forward limit. As an application, we compute the leading-logarithmic contribution to the massive spinless $2\to2$ amplitude at 5PM-2SF order, recovering the previously determined massless result, and derive the tree-level $2\to3$ amplitude and its associated scattering waveform for Kerr black holes in the ultra-relativistic limit. | 高エネルギー重力散乱の記述における最近の進歩に着目し、スピン効果を含めた、$n$ 個の重力子放出を伴う2つの質量粒子の散乱を記述する、$2\to2+n$ 振幅の系統的レッジェ理論枠組みを開発した。 超相対論的極限において、主要な対数精度で作業した結果、質量のある結果は、その質量のない対応物へと滑らかに縮小された。 我々は、S行列の指数表現と光円錐量子化における衝撃波形式の両方を用いて、量子的寄与（レッジェ軌道とBFKL $t$ チャネル発展）と古典的寄与（$s$ チャネル多重 $H$ 発展）の両方を記述する。 後者のアプローチでは、ブースト不変なハミルトニアンの下で重力ウィルソン線がラピディティ空間で発展し、高エネルギーダイナミクスの時空実現を提供し、前方極限における最近の有効場の理論記述と接触する。 応用として、我々は 5PM-2SF オーダーでの質量のあるスピンのない $2\to2$ 振幅への主対数寄与を計算し、以前に決定された質量のない結果を回復し、超相対論的極限でのカーブラックホールのツリーレベルの $2\to3$ 振幅とそれに関連する散乱波形を導出します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We prove the past nonlinear stability of the sub-critical Kasner-scalar field solutions to the Einstein-scalar field equations on a truncated cone domain in spacetime dimensions $n\geq4$. Our analysis demonstrates that the perturbed solutions are asymptotically pointwise Kasner, geodesically incomplete in the contracting direction and terminate at quiescent and crushing singularities characterized by the blow-up of curvature invariants. This work generalizes the result of Beyer-Oliynyk-Zheng in [arXiv:2502.09210v2] to all higher dimensional spacetimes. | 時空次元$n\geq4$における切頂円錐領域上のアインシュタイン・スカラー場方程式の亜臨界カスナー・スカラー場解の過去非線形安定性を証明する。 解析の結果、摂動解は漸近的に点ごとにカスナー解であり、収縮方向に測地線的に不完全であり、曲率不変量の爆発によって特徴付けられる静止特異点および圧潰特異点で終結することが明らかになった。 本研究は、[arXiv:2502.09210v2]におけるベイヤー・オリイニク・ジェンの結果を、すべての高次元時空に一般化するものである。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The unimodular version of the Kaluza-Klein theory is briefly recalled, and its projection on the $4$-dimensional spacetime is constructed. Imposing unimodularity condition on the $5$-dimensional Kaluza-Klein metric, det$g_{AB}=1$ is equivalent with introducing cosmological term in Einstein's equations in $4$ dimensions, and with scalar field of the Brans-Dicke type. Singularity-free cosmological solutions with scalar field and with matter sources are constructed, and their basic properties analyzed, along the results obtained in previous publications. In the present paper, attention is focussed on the perturbative analysis of cosmological solutions, providing a clue concerning their stability against small fluctuations. | カルツァ＝クライン理論のユニモジュラ版を簡単に振り返り、その4次元時空への射影を構築する。 5次元カルツァ＝クライン計量にユニモジュラ条件 det$g_{AB}=1$ を課すことは、4次元アインシュタイン方程式に宇宙項を導入すること、およびブランス＝ディッケ型のスカラー場を導入することと同値である。 スカラー場と物質源を含む特異点のない宇宙解を構築し、これまでの論文で得られた結果に沿ってその基本的性質を解析する。 本論文では、宇宙解の摂動解析に焦点を当て、微小変動に対する安定性に関する手がかりを提供する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Building upon the long-standing paradigm that dynamics near a spacelike singularity are governed by a sequence of Kasner epochs, we demonstrate that this picture is fundamentally altered when higher-curvature or quantum gravitational corrections are included. By incorporating such terms alongside a minimally coupled scalar field, we discover three distinct dynamical phases near the singularity: modified Kasner eons, persistent periodic oscillations, and oscillatory spike dynamics with growing amplitude. In particular, the Kasner-like geometry persisting only in highly constrained situations. The latter two regimes represent a clean departure from classical Kasner phenomenology, revealing a richer and more ordered landscape of behaviors in the deep interior of black holes beyond Einstein gravity. This work establishes a comprehensive approach for understanding the gravitational nonlinearity in the most extreme gravitational environment. | 空間的特異点近傍のダイナミクスはカスナー期の連続によって支配されるという長年のパラダイムに基づき、高曲率あるいは量子重力補正が考慮されると、この描像が根本的に変化することを示す。 このような項を最小結合スカラー場と併せて組み込むことで、特異点近傍に3つの異なる力学的相、すなわち修正カスナー期、持続的周期振動、そして振幅が増大する振動スパイクダイナミクスを発見した。 特に、カスナー型幾何学は高度に制約された状況でのみ持続する。 後者の2つの領域は古典的なカスナー現象論からの明確な離脱を示しており、アインシュタイン重力を超えたブラックホール深部における、より豊かで秩序立った挙動のランドスケープを明らかにする。 本研究は、最も極端な重力環境における重力非線形性を理解するための包括的なアプローチを確立する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We embark on the vast program of integrating the dynamics of Loop Quantum Gravity (LQG). Adopting the strategy of decomposing spin network states into small blocks of (quantum) geometry which can later be glued back together, we focus on the more modest objective of studying the Hamiltonian dynamics on the {\it candy graph}, that is two nodes linked together by an arbitrary number of edges and also having open edges. This elementary setting allows both for curvature to develop around the bulk loops and both non-trivial boundary data and dynamics on the open edges. We study this system at the classical level and leave the detailed of its quantum regime for future investigation. Working on a single loop with two external legs, we show how the LQG Hamiltonian ansatz reduces to a pair of non-linear differential equations, similar to the cubic Schrödinger equation, on the areas carried by the bulk links. We provide analytical solutions to this evolution equation, identifying oscillatory modes (bounded modes) and divergent modes (similar to bouncing cosmological trajectories). This provides an explicit template for future investigations of LQG dynamics on more sophisticated spin network architecture built as arrays of candy graphs. | 我々は、ループ量子重力（LQG）のダイナミクスを統合するという大規模なプログラムに着手した。 スピンネットワーク状態を、後で再び接着できる小さな（量子）幾何学的ブロックに分解するという戦略を採用し、任意の数のエッジでリンクされ、かつオープンエッジも持つ2つのノードである{\it candy graph}上のハミルトンダイナミクスを研究するという、より控えめな目標に焦点を当てる。 この基本的な設定により、バルクループの周囲に曲率が生じることと、オープンエッジ上の非自明な境界データとダイナミクスの両方が可能になる。 我々はこのシステムを古典レベルで研究し、その量子状態の詳細は将来の研究に残す。 2つの外部レッグを持つ単一のループを研究することで、バルクリンクが担う領域上で、LQGハミルトン仮説が3次シュレーディンガー方程式に類似した一対の非線形微分方程式にどのように簡約されるかを示す。 我々はこの発展方程式の解析解を与え、振動モード（有界モード）と発散モード（跳ね返る宇宙軌道に類似）を同定した。 これは、キャンディグラフの配列として構築された、より洗練されたスピンネットワークアーキテクチャ上のLQGダイナミクスの将来の研究のための明確なテンプレートを提供する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Gravitational wave astronomy typically relies on rigorous, computationally expensive Bayesian analyses. Several methods have been developed to perform rapid Bayesian inference, but they are not yet used to inform our full analyses. We present a novel approach for doing this whilst ensuring that the Bayesian prior remains independent of the data, providing a statistically rigorous way to leverage low-latency information to accelerate the final inference. By combining the fast constraints from the simple-pe algorithm with the nested sampling acceleration technique of posterior repartitioning, we demonstrate that our method can guide the nested sampler towards the most probable regions of parameter space more efficiently for signal-to-noise ratios (SNR) greater than 20, while mathematically guaranteeing that the final inference is identical to that of a standard, uninformed analysis. We validate the method through an injection study, demonstrating that it produces statistically robust and unbiased results, whilst providing speedups of up to $2.2\times$ for binaries with SNRs $< 150$. Importantly, we show that the performance gain provided by our method scales with SNR, establishing it as a powerful technique to mitigate the cost of analysing signals from current and future gravitational-wave observatories. | 重力波天文学は、通常、厳密で計算コストの高いベイズ解析に依存しています。 迅速なベイズ推論を行うための手法はいくつか開発されていますが、まだ完全な解析に活用されていません。 本研究では、ベイズ事前分布がデータから独立していることを保証しながら、これを実現する新たなアプローチを提示します。 これにより、低レイテンシ情報を活用して最終推論を加速する統計的に厳密な方法を提供します。 simple-peアルゴリズムの高速制約と、事後再分割によるネストサンプリング加速手法を組み合わせることで、信号対雑音比（SNR）が20を超える場合、本手法がネストサンプラーをパラメータ空間の最も可能性の高い領域へとより効率的に誘導できることを示します。 同時に、最終推論が標準的な情報なしの解析と数学的に同一になることを保証します。 この手法をインジェクションスタディによって検証し、統計的に堅牢で偏りのない結果が得られるとともに、SNRが150未満の連星では最大2.2倍の高速化が実現できることを実証しました。 重要な点として、本手法による性能向上はSNRに比例して増加することを示しており、現在および将来の重力波観測所からの信号解析コストを軽減する強力な手法として確立しました。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The formation of primordial black holes (PBHs) generally requires large density perturbations, which is widely supported by researchers. This paper studies the local coupling properties of the Starobinsky potential and KKLT potential by introducing a linear Lorentzian-type coupling, which locally breaks the slow roll conditions. We found that both positive and negative coupling can form a considerable abundance of PBH. Additionally, we also studied the scalar-induced gravitational waves (SIGWs) generated by this model. | 原始ブラックホール（PBH）の形成には一般的に大きな密度摂動が必要であり、これは研究者によって広く支持されている。 本論文では、局所的にスローロール条件を破る線形ロレンツ型結合を導入することにより、スタロビンスキーポテンシャルとKKLTポテンシャルの局所結合特性を研究した。 その結果、正負どちらの結合でも相当量のPBHを形成できることがわかった。 さらに、このモデルによって生成されるスカラー誘起重力波（SIGW）についても研究した。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The interaction between spin and gravitational waves causes spinning bodies to deviate from their geodesics. In this work, we obtain the complete analytic solution of the Mathisson--Papapetrou--Dixon equations at linear order in the spin for a general plane gravitational wave with arbitrary polarization profiles. Our approach combines a parallel-transported tetrad with the translational Killing symmetries of plane wave spacetimes, yielding six conserved quantities that fully determine the momentum, spin evolution, and worldline. The resulting transverse and longitudinal motions are expressed in closed form as single integrals of the retarded time, providing a unified and model-independent framework for computing spin--curvature-induced deviations for realistic or theoretical gravitational-wave signals. This analytic solution offers a versatile tool for studying spin-dependent effects in gravitational memory, Penrose-limit geometries, and future high-precision space-based detectors. | スピンと重力波の相互作用により、回転する物体は測地線からずれる。 本研究では、任意の偏光プロファイルを持つ一般的な平面重力波に対し、スピンの線形順序におけるマティソン-パパペトロウ-ディクソン方程式の完全な解析解を得る。 本手法は、平行移動四元体と平面波時空の並進キリング対称性を組み合わせ、運動量、スピンの発展、そして世界線を完全に決定する6つの保存量を得る。 結果として得られる横方向および縦方向の運動は、遅延時間の単一の積分として閉じた形で表現され、現実的または理論的な重力波信号におけるスピン-曲率誘起偏差を計算するための、統一的かつモデルに依存しない枠組みを提供する。 この解析解は、重力メモリ、ペンローズ限界幾何学、そして将来の高精度宇宙検出器におけるスピン依存効果を研究するための多用途なツールとなる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Phantom divide line transitions are not possible in the context of single scalar field scalar-tensor theories. In this article we study a combined framework of a tachyonic minimally coupled single scalar field theory in the presence of an $\mathcal{R}^2$ correction term and with a rescaled Einstein-Hilbert term of the form $\sim λ\frac{\mathcal{R}}{16πG}$. Such terms can be part of an $f(\mathcal{R})$ gravity which in the large curvature regime yields such correction terms effectively. Alternatively, such terms can simply be quantum corrections to the scalar field action. We aim to answer two questions, firstly if this framework can lead to phantom divide line transitions and secondly whether the resulting model can be compatible with the ACT data. The model we studied is an inverse square power-law model, well known from tachyon inflation models. As we show, the field equations can be cast in terms of the scalar field solely, however the resulting theory is distinct from a single scalar field theory, because the phantom divide line is crossed during inflation. Thus initially the tachyonic nature of the scalar field generates a phantom equation of state parameter, and during inflation the phantom divide line is crossed, with the effective equation of state parameter at the end of inflation being $w=-1/3$ which corresponds to the non-accelerating state of the Universe. The model is proved to be compatible with the ACT data, only when the gravity during inflation is stronger than Einstein-Hilbert gravity, with the effective gravitational constant during inflation being $\frac{G}λ$. The effective theory is valid only during inflation, thus Big-Bang nucleosynthesis is not affected by the rescaling of the Einstein-Hilbert gravity. The feature of a phantom crossing in $f(\mathcal{R},φ)$ frameworks is new in the literature. | ファントム分割線遷移は、単一スカラー場スカラーテンソル理論の文脈では起こり得ません。 本稿では、$\mathcal{R}^2$ 補正項と形式 $\sim λ\frac{\mathcal{R}}{16πG}$ の再スケールされたアインシュタイン-ヒルベルト項が存在する、タキオン最小結合単一スカラー場理論の複合フレームワークを検討します。 このような項は、大曲率領域で効果的にこのような補正項をもたらす $f(\mathcal{R})$ 重力の一部である可能性があります。 あるいは、このような項は、単にスカラー場作用に対する量子補正である可能性もあります。 本稿では、2 つの疑問に答えることを目指します。 1 つ目は、このフレームワークがファントム分割線遷移につながるかどうか、2 つ目は結果として得られるモデルが ACT データと互換性があるかどうかです。 本稿で検討したモデルは、タキオンインフレーションモデルでよく知られている逆二乗べき乗モデルです。 示すように、場の方程式はスカラー場のみで表すことができますが、インフレーション中にファントム分割線を横切るため、結果として得られる理論は単一のスカラー場理論とは異なります。 したがって、最初はスカラー場のタキオン性質によってファントム状態方程式パラメータが生成され、インフレーション中にファントム分割線を横切り、インフレーション終了時の有効状態方程式パラメータは $w=-1/3$ となり、これは宇宙の非加速状態に対応します。 このモデルは、インフレーション中の重力がアインシュタイン-ヒルベルト重力よりも強く、インフレーション中の有効重力定数が $\frac{G}λ$ である場合にのみ、ACT データと互換性があることが証明されています。 有効理論はインフレーション中にのみ有効であるため、ビッグバン元素合成はアインシュタイン-ヒルベルト重力の再スケーリングの影響を受けません。 $f(\mathcal{R},φ)$フレームワークにおけるファントム交差の特徴は文献では新しいものです。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| General relativity has its successes at the local astrophysical level, however, it seems to be insufficient in describing the Universe at large scales. In this work we investigate how the most general field theories in the context of general relativity can accomodate a phantom-to-quintessence transition which may be essential element of realistic Dark Energy scenarios in the late Universe. As we demonstrate in a very detailed manner, this is impossible for a canonical and minimally coupled single scalar field theory, but it may be possible for ghost condensate theories like $k$-essence theories. We point out how the ghost instabilities may be eliminated, and we analyze the quantitative features of a $k$-essence theory that may realize a phantom-to-quintessence transition in the late Universe. We also qualitatively compare the difficulties and fine-tunings required for $k$-essence theories to realize a phantom-to-quintessence transition, and how such a transition is naturally realized in modified gravity, without unnecessary fine-tunings and ghost eliminations. | 一般相対論は局所天体物理学レベルでは成功を収めているものの、大規模宇宙を記述するには不十分であるように思われる。 本研究では、一般相対論の文脈における最も一般的な場の理論が、後期宇宙における現実的なダークエネルギーシナリオの本質的要素となる可能性のあるファントムからクインテッセンスへの遷移をどのように考慮できるかを調査する。 非常に詳細に示す通り、これは標準的な最小結合の単一スカラー場の理論では不可能であるが、$k$-エッセンス理論のようなゴースト凝縮理論では可能である可能性がある。 本研究では、ゴースト不安定性をどのように排除できるかを示し、後期宇宙におけるファントムからクインテッセンスへの遷移を実現する可能性のある$k$-エッセンス理論の定量的な特徴を解析する。 また、$k$-エッセンス理論がファントムからクインテッセンスへの遷移を実現するために必要となる困難と微調整を定性的に比較し、不要な微調整やゴースト除去なしに、修正重力でそのような遷移が自然に実現される方法も比較します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In generalized Proca theories, characterized by a vector field with broken $U(1)$ gauge invariance, late-time cosmic acceleration can be realized with a dark energy equation of state in the regime $w_{\rm DE} < -1$. In such scenarios, however, a phantom-divide crossing, as recently suggested by DESI observations, is not achieved without encountering theoretical inconsistencies. We incorporate a canonical scalar field with a potential, in addition to the vector field, and show that the phantom-divide crossing from $w_{\rm DE} < -1$ to $w_{\rm DE} > -1$ can occur at low redshifts. We propose a minimal model that admits such a transition and identify the region of parameter space in which all dynamical degrees of freedom in the scalar, vector, and tensor sectors are free from ghost and Laplacian instabilities. We further investigate the evolution of linear cosmological perturbations by applying the quasi-static approximation to modes well inside the Hubble radius. The dimensionless quantities $μ$ and $Σ$, which characterize the growth of matter perturbations and the bending of light rays, respectively, depend on the sound speed $c_ψ$ of the longitudinal scalar perturbation associated with the vector field. Since $c_ψ$ is influenced by the transverse vector mode, the model exhibits sufficient flexibility to yield values of $μ$ and $Σ$ close to 1. Consequently, unlike theories such as scalar Galileons, the present model can be consistent with observations of redshift-space distortions and integrated Sachs-Wolfe-galaxy cross-correlations. | 一般化されたProca理論では、破れた$U(1)$ゲージ不変性を持つベクトル場によって特徴付けられ、後期宇宙加速は、$w_{\rm DE} < -1$領域のダークエネルギー状態方程式によって実現できる。 しかし、このようなシナリオでは、最近DESI観測によって示唆されたファントムディバイド交差は、理論的な矛盾に遭遇することなく達成されることはない。 我々はベクトル場に加えて、ポテンシャルを持つ標準的なスカラー場を組み込み、低赤方偏移で$w_{\rm DE} < -1$から$w_{\rm DE} > -1$へのファントムディバイド交差が発生し得ることを示す。 我々は、このような遷移を許容する最小モデルを提案し、スカラー、ベクトル、テンソルセクターのすべての動的自由度がゴースト不安定性やラプラシアン不安定性から解放されるパラメータ空間の領域を特定する。 さらに、ハッブル半径より十分に内側のモードに準静的近似を適用することにより、線形宇宙論的摂動の発展を調査する。 物質摂動の成長と光線の屈曲をそれぞれ特徴付ける無次元量$μ$と$Σ$は、ベクトル場と関連付けられた縦方向スカラー摂動の音速$c_ψ$に依存する。 $c_ψ$は横方向ベクトルモードの影響を受けるため、このモデルは十分な柔軟性を示し、$μ$と$Σ$の値が1に近づく。 その結果、スカラーガリレオン理論などの理論とは異なり、本モデルは赤方偏移空間の歪みや統合されたサックス・ウォルフ銀河相互相関の観測結果と整合する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We study the extraction of quantum coherence by three static Unruh-DeWitt (UDW) detectors that interact locally with a massless scalar vacuum field in the vicinity of an infinite perfectly reflecting boundary. Depending on the setup, the detectors are positioned either parallel or orthogonal to the boundary, with their energy gaps chosen to satisfy the hierarchy $Ω_C\geq Ω_B\geq Ω_A$. Our analysis reveals that decreasing the detector-boundary separation leads to a monotonic degradation of quantum coherence, whereas the same boundary effect can simultaneously preserve and even amplify the harvested quantum entanglement. Moreover, when the detectors possess distinct energy gaps, coherence extraction is further inhibited; strikingly, such non-identical configurations substantially enhance the efficiency of entanglement harvesting and markedly extend the range of detector separations over which non-negligible entanglement can be generated. Nevertheless, the harvesting of nonlocal quantum coherence is achievable over a significantly broader range of detector separations than that of quantum entanglement. Despite exhibiting similar overall behavior, orthogonal detector configurations outperform parallel ones in coherence harvesting, highlighting the quantitative influence of detector geometry. Overall, our study reveals a hierarchical distinction between quantum coherence and entanglement as operational resources in structured vacuum fields: quantum coherence is not only more readily accessible across space but also more robust than entanglement, whereas entanglement exhibits richer features and can be selectively activated and enhanced through boundary effects and detector non-uniformity. | 我々は、無限の完全反射境界の近傍にある質量ゼロのスカラー真空場と局所的に相互作用する3つの静的Unruh-DeWitt（UDW）検出器による量子コヒーレンスの抽出を研究する。 設定に応じて、検出器は境界に平行または直交に配置され、エネルギーギャップは階層$Ω_C\geq Ω_B\geq Ω_A$を満たすように選択される。 解析により、検出器と境界の間隔を狭めると量子コヒーレンスは単調に劣化するが、同じ境界効果によって、収穫された量子エンタングルメントが同時に保存され、増幅されることさえあることが明らかになった。 さらに、検出器が異なるエネルギーギャップを持つ場合、コヒーレンスの抽出はさらに抑制される。 驚くべきことに、このような非同一構成はエンタングルメント収穫の効率を大幅に向上させ、無視できないエンタングルメントを生成できる検出器間隔の範囲を著しく拡大する。 しかしながら、非局所量子コヒーレンスのハーベスティングは、量子エンタングルメントよりもはるかに広い検出器間隔で実現可能です。 全体的な挙動は類似しているものの、直交検出器構成は並列検出器構成よりもコヒーレンスハーベスティングにおいて優れた性能を示し、検出器形状の定量的な影響を浮き彫りにしています。 全体として、本研究は、構造化真空場における運用資源としての量子コヒーレンスとエンタングルメントの間に階層的な違いがあることを明らかにしています。 量子コヒーレンスは空間を越えてアクセスしやすいだけでなく、エンタングルメントよりも堅牢です。 一方、エンタングルメントはより豊富な特徴を示し、境界効果や検出器の不均一性によって選択的に活性化および強化されます。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| This paper investigates the holographic network connecting different CFTs, modeled by Gauss-Bonnet gravity with varying couplings across different bulk branches. By applying the holographic Noether's theorem, we prove that the junction condition on the Net-brane leads to conservation laws at network nodes. We analyze the stability of the gravitational KK modes on the Net-brane and derive the constraints on theory parameters. Additionally, we discuss various proposals for network entropy, confirm that the type I and II network entropies obey the holographic g-theorem, and show that the type III network entropy is non-negative. We explore the two-point functions of various NCFTs at different edges, using examples like free scalars and the AdS/NCFT with a tensionless brane. We then examine the gravitational dual of compact networks, which feature both EOW branes and Net-branes in the bulk. We derive the joint condition for EOW branes at the Net-brane and analyze vacuum solutions in AdS$_3$/NCFT$_2$. Finally, we demonstrate that AdS/NCFT provides a natural way to envision traversable parallel universes that have different geometries and physical laws. Remarkably, unlike traversable wormholes, our model of parallel universes satisfies all the energy conditions. | 本論文では、異なるバルク枝にわたるさまざまな結合を持つガウス-ボネ重力によってモデル化された、異なる CFT を接続するホログラフィック ネットワークを調査する。 ホログラフィック ノイマン定理を適用することにより、ネット ブレーン上の接合条件がネットワーク ノードで保存則を導くことを証明する。 ネット ブレーン上の重力 KK モードの安定性を解析し、理論パラメータに対する制約を導出する。 さらに、ネットワーク エントロピーに関するさまざまな提案を議論し、タイプ I およびタイプ II ネットワーク エントロピーがホログラフィック g 定理に従うことを確認し、タイプ III ネットワーク エントロピーが非負であることを示す。 自由スカラーや張力のないブレーンを持つ AdS/NCFT などの例を使用して、さまざまなエッジでのさまざまな NCFT の 2 点関数を調べる。 次に、バルク内に EOW ブレーンとネット ブレーンの両方を備えたコンパクト ネットワークの重力双対を調べる。 ネットブレーンにおけるEOWブレーンの結合条件を導出し、AdS$_3$/NCFT$_2$における真空解を解析する。 最後に、AdS/NCFTが、異なる幾何学と物理法則を持つ通過可能な並行宇宙を構想するための自然な方法を提供することを示す。 注目すべきことに、通過可能なワームホールとは異なり、我々の並行宇宙モデルはすべてのエネルギー条件を満たす。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Exact, analytic, asymptotically flat rotating black-hole solutions are exceedingly rare, with only a handful of examples known. Using a Kerr-Schild ansatz, we derive a multitude of exact, analytic, asymptotically flat rotating black-hole solutions within a broad class of Generalized Proca theories. These black holes differ significantly from Kerr black holes, as they possess primary hair and are non-circular, thus breaking a symmetry that vacuum black holes exhibit in General Relativity. | 回転するブラックホールの厳密解、解析解、漸近平坦解は非常に稀で、知られている例はごくわずかです。 カー・シルト仮説を用いて、一般化プロカ理論の広範なクラスにおいて、回転するブラックホールの厳密解、解析解、漸近平坦解を多数導きました。 これらのブラックホールはカーブラックホールとは大きく異なり、主毛状構造を持ち、非円形であるため、一般相対性理論における真空ブラックホールの対称性を破ります。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Belenchia et al. [Phys. Rev. D 98, 126009 (2018)] have analyzed a gedankenexperiment where two observers, Alice and Bob, attempt to communicate via superluminal signals using a superposition of massive particles dressed by Newtonian fields and a test particle as field detector. Quantum fluctuations in the particle motion and in the field prevent signaling or violations of quantum mechanics in this setup. We reformulate this thought experiment by considering gravitational waves emitted by an extended quadrupolar object as a detector for Newtonian tidal fields. We find that quantum fluctuations in the gravitational waves prevent signaling. In the Newtonian limit, rotating black holes behave as extended quadrupolar objects, as consequence of the strong equivalence principle. It follows that consistency of the Newtonian limit of general relativity with quantum mechanics requires the quantization of gravitational radiation, even when the waves originate in strong gravity sources. | Belenchiaら[Phys. Rev. D 98, 126009 (2018)]は、アリスとボブという2人の観測者が、ニュートン場をまとった質量粒子の重ね合わせと、場の検出器として用いるテスト粒子を用いて、超光速信号による通信を試みる思考実験を解析した。 粒子の運動と場の量子ゆらぎは、この設定において信号伝達や量子力学の破れを阻害する。 我々はこの思考実験を再定式化し、拡張四極子物体から放出される重力波をニュートン潮汐場の検出器として考える。 その結果、重力波の量子ゆらぎが信号伝達を阻害することを発見した。 ニュートン極限では、回転するブラックホールは、強い等価原理の結果として、拡張四極子物体として振舞う。 したがって、一般相対性理論のニュートン極限と量子力学との整合性には、波が強い重力源から発生する場合でも、重力放射の量子化が必要となる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We apply the covariant entropy bound argument supporting the de Sitter swampland conjecture to the quintessence model, to find out the condition for the background to be unstable. More concretely, the background is unstable when the matter entropy given by the species number of the effective field theory increases more rapidly than the geometrical entropy proportional to the apparent horizon area, since it contradicts the covariant entropy bound. The rapid increase in the matter entropy is proposed by the distance conjecture, which states that the time evolution of some scalar field along the geodesic in the field space brings about the descent of a tower of states from UV. From this, we find that for the quintessence model, the accelerating background having the event horizon is unstable, and the instability condition as well as the lifetime of the unstable background is equivalent to the trans-Planckian censorship bound forbidding the classicalization of the trans-Planckian modes. We also point out that the scale separation between the Kaluza-Klein mass scale and the Hubble parameter can be realized when the product between the increasing rates of the matter and the geometrical entropies is bounded from below, which is consistent with the AdS distance conjecture. Our study suggests that various swampland conjectures can be comprehensively understood in the language of the entropy. | 我々は、ド・ジッター沼地予想を支持する共変エントロピー限界の議論をクインテッセンス模型に適用し、背景が不安定となる条件を見出す。 より具体的には、有効場理論の種数によって与えられる物質エントロピーが、見かけの地平面積に比例する幾何学的エントロピーよりも急速に増加するとき、共変エントロピー限界と矛盾するため、背景は不安定である。 物質エントロピーの急激な増加は、距離予想によって提唱されており、距離予想とは、場の空間における測地線に沿ったあるスカラー場の時間発展が、UVから状態の塔の降下をもたらすというものである。 このことから、クインテッセンス模型では、事象の地平線を持つ加速背景は不安定であり、不安定背景の不安定条件と寿命は、トランスプランクモードの古典化を禁じるトランスプランク検閲限界と等価であることがわかった。 また、カルツァ＝クライン質量スケールとハッブルパラメータのスケール分離は、物質の増加率と幾何学的エントロピーの積が下から有界となるときに実現できることを指摘し、これはAdS距離予想と整合する。 本研究は、様々なスワンプランド予想がエントロピーの言語によって包括的に理解できることを示唆している。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| When the length of an optical cavity is modulated, theory predicts exponential concentration of energy around particular space-time trajectories. Viewed stroboscopically, photons in such a driven cavity propagate as if in a curved spacetime, with black hole and white hole event horizons corresponding to unstable and stable fixed points of the evolution. Such phenomena have resisted direct experimental realization due to the difficulty of relativistically accelerating massive cavity mirrors. We report results of an experiment which overcomes this limitation by exchanging the roles of light and matter. A matter wave endowed with quasi-relativistic dispersion is confined between two barriers made of light, one of which is periodically translated at speeds comparable to the matter wave group velocity. In this strongly-modulated cavity we observe the emergence of the predicted bright and dark fixed point trajectories, and demonstrate that changing the modulation waveform can vary the number of fixed points and exchange their stability character. We observe signatures of nontrivial dynamics beyond those predicted for photons, and attribute them to residual curvature in the dispersion relation. In addition to experimentally realizing and characterizing cavity dynamics in the ultra-strong driving regime, these results point the way to implementations of related dynamics in electro-optic materials, with potential applications in pulse generation and signal compression. | 光共振器の長さが変調されると、理論的には特定の時空軌道の周囲にエネルギーが指数関数的に集中することが予測される。 ストロボスコープ的に見ると、このような駆動共振器内の光子は、まるで曲がった時空を伝播するかのように伝播し、ブラックホールとホワイトホールの事象の地平線が、その発展における不安定な固定点と安定な固定点に対応する。 このような現象は、大質量共振器ミラーを相対論的に加速することが困難であるため、直接的な実験による実現が困難であった。 本研究では、光と物質の役割を交換することでこの限界を克服する実験結果を報告する。 準相対論的分散を持つ物質波を、2つの光障壁の間に閉じ込める。 そのうちの1つは、物質波の群速度に匹敵する速度で周期的に移動する。 この強く変調された共振器において、予測された明るい固定点軌道と暗い固定点軌道の出現を観測し、変調波形を変更することで固定点の数を変化させ、それらの安定性特性を交換できることを実証する。 我々は、光子に対して予測される以上の非自明なダイナミクスの兆候を観測し、それを分散関係における残余曲率に起因するものと結論付けました。 これらの結果は、超強駆動領域における共振器ダイナミクスを実験的に実現し、その特性を明らかにするだけでなく、関連するダイナミクスを電気光学材料に実装する道筋を示しており、パルス生成や信号圧縮への応用が期待されます。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We compute deviations from observed gravitational wave signals, where the amplitude of the signal is unchanged. As an example, we consider the detectability of low lying dynamical tides in binary neutron star or neutron star black hole mergers. Tidal forces can excite oscillatory modes of one or both of the stars in the binary when the orbital frequency of the binary system sweeps through the resonant mode frequency dissipating energy into the vibrational mode. The orbital energy loss to the vibrational mode extracts energy from the orbital motion, advancing the time to merger. The inspiral then continues with an excess phase and a time advance. Both will cause a mismatch when fitting to a system that has not gone through the resonance. To resolve this effect, we compute the mismatch for current and planned detectors using both a quasi-analytical approach that relies on the computation of moment integrals and an optimized version of the standard numerical match function. We conclude that detectability can occur for time advances of the order of 1 ms with advanced LVK detectors for an excess energy-flux that is a few percent of the gravitational wave emission. Our results contrast with previous work, which model this effect solely as a phase shift of the waveform or by using the difference in the number of cycles induced by the resonant behavior. We show that tidal resonance effects primarily cause a time advance of the merger, rather than a phase difference, and that the single-frequency approximation commonly used in the literature significantly overestimates the detectability of this effect. | 我々は観測された重力波信号からの偏差を計算します。 この場合、信号の振幅は変化しません。 例として、中性子星連星または中性子星ブラックホールの合体における低高度の力学的潮汐の検出可能性を検討します。 連星系の軌道周波数が共鳴モード周波数を通過し、振動モードにエネルギーを散逸させると、潮汐力によって連星系の一方または両方の星の振動モードが励起されます。 振動モードへの軌道エネルギー損失は、軌道運動からエネルギーを抽出し、合体までの時間を早めます。 その後、インスパイラルは過剰な位相と時間の進みを伴って継続します。 共鳴を通過していない系にフィッティングすると、どちらも不整合を引き起こします。 この影響を解決するために、モーメント積分の計算に基づく準解析的アプローチと、標準的な数値マッチング関数の最適化バージョンの両方を使用して、現在の検出器と計画中の検出器の不整合を計算します。 我々は、高度なLVK検出器を用いれば、重力波放射のわずか数パーセントに相当するエネルギーフラックスの過剰発生に対して、1ミリ秒程度の時間前進でも検出可能であると結論付けた。 我々の結果は、この効果を波形の位相シフトのみ、あるいは共鳴挙動によって誘起される周期数の差を用いてモデル化した先行研究とは対照的である。 潮汐共鳴効果は、位相差ではなく、主に合体の時間前進を引き起こすこと、そして文献で一般的に用いられている単一周波数近似では、この効果の検出可能性が大幅に過大評価されていることを示す。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Several nontrivial phenomena emerge when a quantum field is subjected to dynamical perturbations, with prominent examples including the Hawking and Unruh effects, as well as the dynamical Casimir effect. In this work, we compute the number of particles produced via the dynamical Casimir effect in an ideal cavity, where one of the mirrors is allowed to move under the influence of a gravitational wave. Assuming an oscillatory mirror motion and a plane gravitational wave, we identify the resonance conditions that lead to an exponential increase in the number of created particles through parametric amplification. | 量子場が動的摂動を受けると、いくつかの非自明な現象が出現します。 その代表的な例としては、ホーキング効果、ウンルー効果、そして動的カシミール効果などが挙げられます。 本研究では、理想的な空洞において、鏡の1つが重力波の影響下で運動することを許し、動的カシミール効果によって生成される粒子の数を計算します。 鏡の振動運動と平面重力波を仮定し、パラメトリック増幅によって生成される粒子数が指数関数的に増加する共鳴条件を特定します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate the hypothesis that the evolution of the Universe can be described by a single dark fluid whose effective equation of state (EoS), $ω_{\rm{eff}}$, is a linear combination of a logarithmic term and a power law term, both involving the Lambert $W$ function. This particular form of EoS was first proposed by S. Saha and K. Bamba in 2019 and has two parameters, $θ_1$ and $θ_2$, which must be determined from observations. To this end, we place limits on these parameters by combining recent baryon acoustic oscillation (BAO) data -- including measurements from the Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) -- with Type Ia supernova observations from the Pantheon+ compilation, along with direct determinations of the Hubble parameter. From this combined analysis, we obtain a best-fit value for the Hubble parameter, $H_0 = 67.4 \pm 1.2~\text{km\,s}^{-1}\text{Mpc}^{-1}$, while current measurements of the sound horizon at the baryon drag epoch yield $r_d = 146\pm 2.5$~Mpc. Furthermore, we study the evolution of the deceleration parameter, the effective EoS, and the jerk parameter, and support our findings using the $Om(z)$ diagnostic. The model exhibits noticeable deviations from the predictions of the concordance $Λ$CDM model. Despite these differences, our results indicate that the model provides a coherent description of late-time cosmic evolution and the observed accelerated expansion of the Universe. Finally, we assess the observational viability of the model using information criteria, particularly the Akaike Information Criterion (AIC) and the Bayesian Information Criterion (BIC), and compare these results with those obtained for the $Λ$CDM model, which serves as our reference. | 我々は、宇宙の進化が単一の暗黒流体で記述できるという仮説を検証する。 その有効状態方程式（EoS）$ω_{\rm{eff}}$は、ランベルト$W$関数を含む対数項とべき乗項の線形結合である。 この特定の形式のEoSは、2019年にS. SahaとK. Bambaによって初めて提唱され、観測から決定する必要がある2つのパラメータ$θ_1$と$θ_2$を持つ。 この目的のために、我々は、ダークエネルギー分光装置（DESI）による測定を含む最近の重粒子音響振動（BAO）データと、パンテオン+コンパイルからのIa型超新星観測、およびハッブルパラメータの直接決定を組み合わせることで、これらのパラメータに制限を設ける。 この複合解析から、ハッブルパラメータの最適値$H_0 = 67.4 \pm 1.2~\text{km\,s}^{-1}\text{Mpc}^{-1}$が得られました。 一方、重粒子ドラッグ期における音の地平線の現在の測定値は$r_d = 146\pm 2.5$~Mpcです。 さらに、減速パラメータ、実効EoS、およびジャークパラメータの変化を研究し、$Om(z)$診断を用いて私たちの発見を裏付けました。 このモデルは、コンコーダンス$Λ$CDMモデルの予測値から顕著な逸脱を示しています。 これらの相違にもかかわらず、私たちの結果は、このモデルが後期宇宙進化と観測されている宇宙の加速膨張を首尾一貫して記述していることを示しています。 最後に、情報基準、特に赤池情報量基準 (AIC) とベイズ情報量基準 (BIC) を使用してモデルの観測実行可能性を評価し、これらの結果を、参照として使用される $Λ$CDM モデルで得られた結果と比較します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this article we first develop novel Rindler-type representations of flat spacetime by demonstrating that the standard hyperbolic transformation is a member of an infinite family of coordinate mappings. We specifically introduce cyclic coordinates, which, in contrast to the conventional Rindler wedge, delineate a compact region of Minkowski spacetime. By extending this framework, and motivated by near horizon coordinates in Schwarzschild metric, we propose a class of Spherical Rindler metrics. We demonstrate the utility of this approach by deriving and analyzing a black hole solution and a cosmological metric, both emerging naturally from a Spherical Rindler origin. Our results highlight unique geometric properties of these solutions, providing new insights into the relationship between accelerated frames and global spacetime curvature. | 本稿ではまず、標準的な双曲型変換が無限の座標写像族の一員であることを実証することにより、平坦時空の新たなリンドラー型表現を展開する。 特に、従来のリンドラーウェッジとは対照的に、ミンコフスキー時空のコンパクトな領域を画定する巡回座標を導入する。 この枠組みを拡張し、シュワルツシルト計量の近傍地平線座標に着目して、球状リンドラー計量のクラスを提案する。 球状リンドラー起源から自然に生じるブラックホール解と宇宙論的計量を導出し、解析することにより、このアプローチの有用性を示す。 我々の結果は、これらの解の独特な幾何学的特性を明らかにし、加速フレームと大域的時空曲率の関係に関する新たな知見を提供する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Many early universe scenarios predict post-inflationary tensor perturbations from causality-limited, sub-horizon sources. While the microphysical details may differ, as long as these sources are bounded in duration and correlation length, their tensor power spectra exhibit a universal scaling behavior at small wavenumber: $P_h(k) \propto k^3$, corresponding to white noise on super-horizon scales at the time of production. If these early causal tensor sources (ECTs) exclusively produce gravitational waves before redshift $z \sim 10^5$, this scaling is realized on all of the scales observed in the cosmic microwave background (CMB), and thus yields a universal multipole distribution for the $B$-mode angular power spectrum. Unlike the scale-invariant distributions of inflationary $B$ modes, ECTs generically predict enhanced power on small scales and suppressed power on large scales, which allows these source classes to be distinguished given measurements over a sufficient range of angular scales. In this paper, we introduce a unified framework for characterizing ECTs and demonstrate how their universal infrared scaling manifests in low-frequency observables, including CMB $B$ modes and stochastic gravitational wave spectral densities. We illustrate this mapping with representative case studies of this universality class involving first-order phase transitions, topological defects, and enhanced scalar perturbations, which source tensor modes at second order in perturbation theory. | 多くの初期宇宙シナリオは、因果律によって制限される地平線下の源からのインフレーション後テンソル擾乱を予測している。 微視的詳細は異なる可能性があるものの、これらの源が持続時間と相関長において有界である限り、そのテンソルパワースペクトルは小波数において普遍的なスケーリング挙動を示す：$P_h(k) \propto k^3$。 これは、生成時の地平線超スケールにおけるホワイトノイズに対応する。 これらの初期因果テンソル源（ECT）が赤方偏移$z \sim 10^5$より前に重力波のみを生成する場合、このスケーリングは宇宙マイクロ波背景放射（CMB）で観測されるすべてのスケールで実現され、$B$モード角パワースペクトルに普遍的な多極分布をもたらす。 インフレーション$B$モードのスケール不変分布とは異なり、ECTは一般的に小規模スケールでは増大したパワーを、大規模スケールでは抑制されたパワーを予測するため、十分な角度スケール範囲にわたる測定結果があれば、これらのソースクラスを区別することができる。 本論文では、ECTを特徴付けるための統一的な枠組みを紹介し、その普遍的な赤外線スケーリングが、CMB $B$モードや確率的重力波スペクトル密度などの低周波観測量にどのように現れるかを示す。 このマッピングを、摂動論において2次のテンソルモードの源となる、一次相転移、位相欠陥、および増大したスカラー摂動を含む、この普遍性クラスの代表的なケーススタディを用いて説明する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In General Relativity, the tidal Love numbers of black holes vanish, implying they are resistant to tidal deformation. This "rigidity" is easily broken in the presence of higher-derivative corrections. Focusing on extremal charged black holes in Einstein-Maxwell EFT, we compute the static linear response for both the vector ($\ell=1$) and parity-odd tensor ($\ell \ge 2$) sectors. We find that the resulting tidal Love numbers are non-zero and exhibit logarithmic running, a hallmark of quantum corrections. Crucially, we show that the sign of these deformations is not arbitrary; the induced electric and magnetic susceptibilities and their log runnings in the $\ell=1$ sector are constrained by unitarity and the Weak Gravity Conjecture. Furthermore, due to gravito-electromagnetic mixing, we find the cross log runnings and show that they are the same, which we explain through the worldline effective field theory. | 一般相対論では、ブラックホールの潮汐ラブ数はゼロであり、ブラックホールが潮汐変形に対して抵抗性を持つことを示唆している。 この「剛性」は、高階微分補正が存在すると容易に破れる。 アインシュタイン-マクスウェルEFTにおける極限荷電ブラックホールに焦点を当て、ベクトルセクター（$\ell=1$）とパリティ奇テンソルセクター（$\ell \ge 2$）の両方について静的線形応答を計算する。 結果として得られる潮汐ラブ数はゼロではなく、量子補正の特徴である対数走行を示すことがわかった。 重要な点として、これらの変形の符号は任意ではないことを示す。 $\ell=1$セクターにおける誘起された磁化率と磁化率、そしてそれらの対数走行は、ユニタリー性と弱重力予想によって制約される。 さらに、重力と電磁気の混合により、交差ログランニングが見つかり、それらが同じであることを示します。 これは、世界線有効場理論を通じて説明されます。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The tensionless limit probes the very high energy regime of string theory in contrast to the well studied point-particle limit which reduces to Einstein gravity. Tensionless strings sweep out null worldsheets in the target space and hence are also called null strings. This article aims to provide a comprehensive review of tensionless null string theory beginning with the initial work of Schild, and continuing to the foundational work of Isberg et al (ILST) and then focussing on developments in the past decade. Recent work centres on the emergence of the Carrollian Conformal Algebra as residual worldsheet symmetries of the ILST action and the identification of tensionless limit as a worldsheet Carrollian limit on the string worldsheet. Carrollian structures are used to address the classical and quantum aspects of the null string. In the classical theory, the aforementioned limit agrees with the analysis from the ILST action. Symmetries, constraints, mode expansions computed from both perspectives match nicely providing a robust cross-check of the analyses. We discuss closed and open null strings as well as their supersymmetric cousins. The quantum null string comes with several surprises, the foremost of which is the emergence of three consistent quantum theories from the ILST action. We detail the canonical quantisation and the spectrum of the triumvirate of theories. We discuss the novelties of the quantum null theories and the effect compactifaction has on them. We also discuss Carroll strings, applications of these ideas to strings approaching black holes and give a quick overview of other related developments. | 張力のない極限は、アインシュタインの重力に帰着する、よく研究されている点粒子極限とは対照的に、弦理論の非常に高いエネルギー領域を探究する。 張力のない弦は、対象空間においてヌル世界面を掃き出すため、ヌル弦とも呼ばれる。 本稿は、張力のないヌル弦理論について、シルトの初期の研究から始まり、イスバーグら (ILST) の基礎研究を経て、過去10年間の発展に焦点を当て、包括的なレビューを提供する。 最近の研究は、ILST作用の残余世界面対称性としてキャロル共形代数が現れること、そして張力のない極限を弦世界面上の世界面キャロル極限として特定することに集中している。 キャロル構造は、ヌル弦の古典的側面と量子的側面を扱うために使用される。 古典理論では、前述の極限はILST作用からの解析と一致する。 両方の観点から計算された対称性、制約条件、モード展開はよく一致し、解析の堅牢なクロスチェックを提供する。 我々は、閉じたヌル弦と開いたヌル弦、そしてそれらの超対称的な類似物について議論する。 量子ヌル弦はいくつかの驚くべき成果を伴うが、その中で最も重要なのは、ILST作用から3つの矛盾のない量子理論が出現したことである。 我々は、正準量子化と3つの理論のスペクトルについて詳述する。 量子ヌル理論の新たな側面と、それらに対するコンパクト化の影響について議論する。 また、キャロル弦、これらのアイデアのブラックホールに接近する弦への応用についても議論し、その他の関連する発展についても簡単に概説する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this work, we study the spectral form factor of random matrix models which exhibit a large number of degenerate ground states accompanied by a macroscopic gap in the spectrum. The central aim of this work is to understand how the standard narrative about the behavior of the spectral form factor is modified in the presence of these parametrically large number of ground states. We show that, at sufficiently low temperatures, the spectral form factor is dominated by the disconnected contribution, even at arbitrarily late times. Moreover, we demonstrate that the connected form factor only depends on the eigenvalues of the non-degenerate sector. Using the Christoffel-Darboux kernel, we analyze a number of examples including the Bessel model and $\mathcal{N}=2$ Jackiw-Teitelboim supergravity. In these examples, we find damped oscillations in the disconnected form factor, with a period set by the inverse size of the gap. Furthermore, we demonstrate that the slope of the ramp in the connected form factor arises from a universal sine-kernel, which emerges from a truncation of the full non-perturbative kernel in the $\hbar \to 0$ limit, and find agreement with the leading double trumpet result. Finally, we present predictions for how the ramp will transition to a plateau in the connected form factor and demonstrate how the transition depends on the details of the leading spectral density of states. | 本研究では、スペクトルにマクロなギャップを伴う多数の縮退した基底状態を示すランダム行列モデルのスペクトル形状因子を研究する。 本研究の中心的な目的は、これらのパラメトリックに多数の基底状態が存在する場合、スペクトル形状因子の挙動に関する標準的な解釈がどのように変化するかを理解することである。 十分に低い温度では、スペクトル形状因子は任意の遅い時間であっても、非縮退寄与によって支配されることを示す。 さらに、連結形状因子は非縮退セクターの固有値のみに依存することを示す。 Christoffel-Darboux核を用いて、ベッセルモデルや$\mathcal{N}=2$ Jackiw-Teitelboim超重力を含むいくつかの例を解析する。 これらの例において、非縮退形状因子に減衰振動が見られ、その周期はギャップの大きさの逆数によって決まる。 さらに、連結形状因子におけるランプの傾きは、$\hbar \to 0$極限における完全な非摂動カーネルの切断から生じる普遍正弦カーネルから生じ、リーディングダブルトランペットの結果と一致することを実証する。 最後に、連結形状因子におけるランプがプラトーへとどのように遷移するかについての予測を示し、その遷移がリーディングスペクトル状態密度の詳細にどのように依存するかを示す。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We demonstrate numerically the existence of solutions of five-dimensional vacuum gravity describing the formation, in finite time, of an extremal rotating black hole from a pre-existing Schwarzschild black hole. This is the first example of a violation of the third law of black hole mechanics in vacuum gravity and demonstrates that the third law is false independently of any matter model. We also demonstrate the existence of solutions describing the formation, in finite time, of an extremal rotating black hole from vacuum initial data that does not contain a black hole. | 我々は、有限時間内に既存のシュワルツシルトブラックホールから極限回転ブラックホールが形成されることを記述する5次元真空重力の解の存在を数値的に証明した。 これは、真空重力においてブラックホール力学の第三法則が破れた最初の例であり、いかなる物質モデルにも依存せずに第三法則が偽であることを証明した。 また、ブラックホールを含まない真空初期データから有限時間内に極限回転ブラックホールが形成されることを記述する解の存在も証明した。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Binary neutron star mergers are expected to generate intense magnetic fields that power relativistic and non-relativistic outflows and shape their multimessenger signatures. These fields likely arise from the turbulent amplification of initially weak magnetic fields during the merger, particularly via the Kelvin-Helmholtz instability at the collisional interface between the stars. While previous studies have shown efficient amplification to magnetar-level strengths, the degree of large-scale coherence of the resulting field remains uncertain. We present general-relativistic, dynamical spacetime, magnetohydrodynamic simulations following the evolution of initially weak, pulsar-like magnetic fields in a binary neutron star merger. We find rapid magnetic field growth at small scales with clear signatures of small-scale turbulent dynamo action. At the highest resolutions, we additionally observe the emergence of coherent magnetic structures on larger scales. Our results imply that strong, ordered magnetic fields may be present immediately after merger, with important implications for the subsequent evolution of the remnant and its observable electromagnetic and gravitational-wave signals. | 中性子星連星合体は、相対論的および非相対論的なアウトフローを駆動し、マルチメッセンジャーのシグネチャーを形成する強力な磁場を生成すると予想されている。 これらの磁場は、特に星間の衝突界面におけるケルビン・ヘルムホルツ不安定性を介して、合体中に当初弱かった磁場が乱流増幅されることで発生する可能性が高い。 これまでの研究では、マグネターレベルの強度への効率的な増幅が示されているものの、結果として生じる磁場の大規模コヒーレンスの程度は依然として不明である。 本研究では、中性子星連星合体において当初弱かったパルサーのような磁場の進化を追跡する、一般相対論的、動的時空、磁気流体力学シミュレーションを提示する。 小規模での急速な磁場成長と、小規模な乱流ダイナモ作用の明確な兆候を発見した。 最高解像度では、さらに、より大規模なスケールでコヒーレントな磁気構造の出現を観測した。 私たちの研究結果は、合体直後には秩序立った強力な磁場が存在する可能性があることを示唆しており、これはその後の残骸の進化と観測可能な電磁波および重力波信号に重要な意味を持つ。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Generalized Proca Theories are the most general higher-derivative extensions of a massive vector field that retain second-order equations of motion. They are phenomenologically interesting as models of dynamical dark energy that, unlike scalar-tensor theories, can naturally accommodate cosmological anisotropies. A key open question is whether such theories can be fundamental. As a first step in this direction, we investigate whether they admit an ultraviolet completion within a quantum field theory framework, working with a truncation comprising up to four powers of the Proca field and up to two derivatives. We find a triplet of non-Gaussian ultraviolet fixed points, that lie very close to one another. Only one of them features a non-tachyonic Proca mass and could thus serve as a consistent ultraviolet completion for Generalized Proca Theories. We name it the Proca fixed point. We discuss its stability and contrast its features with those of the standard Reuter fixed point of the asymptotic safety scenario for quantum gravity and matter. In particular, we show that the Gaussian and Reuter fixed points lie on singular hypersurfaces of the flow of Generalized Proca Theories, yet can act as quasi-fixed points in certain regimes. | 一般化プロカ理論は、2階の運動方程式を保持する質量を持つベクトル場の最も一般的な高階微分拡張である。 これらは、スカラー-テンソル理論とは異なり、宇宙論的異方性を自然に受け入れることができる動的ダークエネルギーのモデルとして、現象論的に興味深い。 重要な未解決問題は、このような理論が基礎理論となり得るかどうかである。 この方向への第一歩として、我々は、プロカ場の最大4乗と最大2つの微分を含む切断を用いて、量子場の理論の枠組みの中で、これらの理論が紫外完備化を許容するかどうかを検証する。 我々は、互いに非常に近接した非ガウス紫外固定点の3つ組を発見した。 そのうちの1つだけが非タキオンプロカ質量を持ち、したがって一般化プロカ理論の整合的な紫外完備化として機能し得る。 我々はこれをプロカ固定点と名付ける。 我々はその安定性について議論し、量子重力と量子物質の漸近的安全性シナリオにおける標準的なロイター固定点の特徴と比較する。 特に、ガウスおよびロイターの不動点は一般化プロカ理論の流れの特異超曲面上にあるが、特定の領域では準不動点として機能する可能性があることを示します。 |