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| Original Text | 日本語訳 |
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| Photon-graviton conversion in an electromagnetic field is a well-known prediction of Einstein-Maxwell theory. First discussed at tree-level by Gertsenshtein in 1962, more recently it has been shown to lead to magnetic dichroism starting from one-loop. While previously only two diagrams were assumed to contribute to this one-loop photon-graviton amplitude in a constant electromagnetic field, here we point out the existence of a third one involving a tadpole subdiagram. As shown by H. Gies and one of the authors in 2016 for the pure QED case, such diagrams cannot be omitted in general even though the tadpole formally vanishes. After a short review of the calculation of one-loop photon-graviton amplitudes in the worldline formalism, we use this formalism for a unified calculation of all three diagrams. Although phenomenologically this amplitude is mainly of interest for the case of the spinor loop in a magnetic field, here we will also include the scalar loop and the electric field component, since the computational effort is essentially the same. We show that the tadpole diagram, although contributing to the amplitude, does not contribute to the magnetic dichroism. The gravitational Ward identity provides a useful check. | 電磁場における光子-重力子変換は、アインシュタイン-マクスウェル理論のよく知られた予測である。 1962年にゲルトセンシュタインによってツリーレベルで初めて議論され、最近では1ループから始まる磁気二色性につながることが示された。 これまでは、一定電磁場におけるこの1ループ光子-重力子振幅に寄与するダイアグラムは2つだけと考えられていたが、ここではオタマジャクシサブダイアグラムを含む3つ目のダイアグラムの存在を指摘する。 2016年にH. Giesと著者の1人が純粋なQEDの場合に示したように、オタマジャクシが正式には消えても、このようなダイアグラムは一般に省略できない。 世界線形式での1ループ光子-重力子振幅の計算を簡単にレビューした後、この形式を使用して3つのダイアグラムすべてを統一的に計算する。 現象論的には、この振幅は主に磁場中のスピノルループの場合に関心の対象となりますが、ここでは計算量が本質的に同じであるため、スカラーループと電場成分も含めます。 オタマジャクシ図は振幅には寄与しますが、磁気二色性には寄与しないことを示します。 重力ウォード恒等式は、このことを検証する上で役立ちます。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In our paper we consider the validity of slow-roll approximations for Gauss-Bonnet inflation introduced in [1]. In contrast to the cited paper where the coupling function before the Gauss-Bonnet term have been chosen as a decaying function of the scalar field, here we consider growing coupling functions. We have found that while in [1] new slow-roll approximations work considerably better, now they do not increase the precision. Moreover, we identify some cases where more involved approximations work worse than the standard one. Corresponding explanations of such a situation are given. | 本論文では、[1]で導入されたガウス-ボネインフレーションに対するスローロール近似の妥当性を考察する。 引用文献ではガウス-ボネ項の前の結合関数がスカラー場の減衰関数として選択されているのに対し、本論文では増加する結合関数を考察する。 [1]では新しいスローロール近似がかなり有効に機能しているのに対し、本論文では精度の向上には繋がっていないことがわかった。 さらに、より複雑な近似が標準的な近似よりも性能が劣るケースもいくつか特定した。 このような状況に対する説明も示す。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Gravitational wave (GW) astronomy opens a new venue to explore the universe. Future observatories such as LISA, the Laser Interferometer Space Antenna, are expected to observe previously undetectable fundamental physics effects in signals predicted by General Relativity (GR).One particularly interesting such signal is associated to the displacement memory effect, which corresponds to a permanent deformation of spacetime due to the passage of gravitational radiation. In this work, we explore the ability of LISA to observe and characterize this effect. In order to do this, we use state-of-the-art simulations of the LISA instrument, and we perform a Bayesian analysis to assess the detectability and establish general conditions to claim detection of the displacement memory effect from individual massive black hole binary (MBHB) merger events in LISA. We perform parameter estimation both to explore the impact of the displacement memory effect and to reconstruct its amplitude. We discuss the precision at which such a reconstruction can be obtained thus opening the way to tests of GR and alternative theories. To provide astrophysical context, we apply our analysis to black hole binary populations models and estimate the rates at which the displacement memory effect could be observed within the LISA planned lifetime. | 重力波天文学は、宇宙探査の新たな場を切り開きます。 レーザー干渉計宇宙アンテナ（LISA）などの将来の観測所は、一般相対性理論（GR）によって予測される信号の中に、これまで検出できなかった基礎物理学的効果を観測することが期待されています。 特に興味深い信号の一つは、重力波の通過による時空の永久変形に対応する変位記憶効果と関連しています。 本研究では、LISAがこの効果を観測し、その特性を明らかにする能力を探求します。 そのために、LISA装置の最新シミュレーションを用い、ベイズ解析によって検出可能性を評価し、LISAにおける個々の巨大ブラックホール連星（MBHB）合体イベントから変位記憶効果を検出できると主張できる一般的な条件を確立します。 変位記憶効果の影響を探求し、その振幅を再構成するために、パラメータ推定を行います。 このような再構成をどの程度の精度で得られるかについて議論し、一般相対性理論や代替理論の検証への道を開きます。 天体物理学的な背景を説明すると、私たちは分析をブラックホール連星系モデルに適用し、LISA の計画寿命内で変位メモリ効果が観測される可能性がある割合を推定します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We introduce a new causal spinfoam vertex for $4$d Lorentzian quantum gravity. The causal data are encoded in Toller $T$-matrices, which add to Wigner $D$-matrices $T^{(+)}+T^{(-)}=D$, and for which we provide a Feynman $\mathrm{i}\varepsilon$ representation. We discuss how the Toller poles cancel in the EPRL vertex, how the Livine-Oriti model is obtained in the Barrett-Crane limit, and how spinfoam causal data are distinct from Regge causal data. In the large-spin limit, we show that only Lorentzian Regge geometries with causal data compatible with the spinfoam data are selected, resulting in a single exponential $\exp(+\mathrm{i}\, S_{\mathrm{Regge}}/\hbar)$ and a new form of causal rigidity. | 4次元ローレンツ量子重力のための新しい因果スピンフォーム頂点を導入する。 因果データは、ウィグナーD行列$T^{(+)}+T^{(-)}=D$に加算されるトーラーT行列に符号化され、これに対してファインマン$\mathrm{i}\varepsilon$表現を与える。 EPRL頂点においてトーラー極がどのように打ち消されるか、バレット・クレーン極限においてリヴィン-オリティ模型がどのように得られるか、そしてスピンフォーム因果データがレッジェ因果データとどのように異なるかについて議論する。 大スピン極限では、スピンフォームデータと互換性のある因果データを持つロレンツ・レッジェ幾何学のみが選択され、単一の指数関数$\exp(+\mathrm{i}\, S_{\mathrm{Regge}}/\hbar)$と新しい形の因果剛性が得られることを示します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Motivated by Maldacena's observer-centric formulation of de~Sitter physics \cite{Maldacena:2024spf}, we develop an observer-dependent state-counting framework in Euclidean de~Sitter space by modeling the observer as a massive equatorial worldline carrying an SU(3) clock. Starting from the gauge-fixed graviton path integral on $S^D$, we trace the one-loop phase $\ii^{D+2}$ to a finite set of scalar and conformal Killing modes and show that, once the worldline is included, the $(D-1)$ transverse negative modes cancel the corresponding $(D-1)$ conformal Killing directions mode by mode. The residual fixed-$β$ phase from the global conformal factor and reparametrizations is removed by imposing the Hamiltonian constraint $H_{\text{patch}} - H_{\text{clock}} - ν= 0$ via a Bromwich inverse Laplace transform, which under explicit complete-monotonicity assumptions yields a real and positive microcanonical density. We stress that this positivity statement is conditional on Assumptions (A1)--(A3) and is established at one loop about the round $S^D$ saddle in the probe regime $G E_{\rm clock}/R\ll 1$; a self-consistent backreacting or higher-loop extension is a natural next step. In earlier work \cite{Ali:2025wld,Ali:2024rnw} we argued that unbroken SU(3) confinement at $T\to 0$ can account for the observed value of the cosmological constant and for the origin of the fundamental constants $(\hbar,G,c)$ as effective couplings fixed by the SU(3) vacuum structure; this makes SU(3) the natural candidate for the internal clock of de~Sitter, whose radius and temperature are themselves set by the same cosmological constant. This idea is implemented with three explicit SU(3) realizations (qutrit, Cartan weight-lattice, and $U(1)^2$ rotor), for which the observer-inclusive density of states factorizes into a universal gravity factor, a universal worldline residue, and a clock-dependent SU(3) weight. | Maldacenaによる観測者中心のデ・シッター物理学の定式化 \cite{Maldacena:2024spf} に着目し、観測者をSU(3)時計を持つ質量を持つ赤道世界線としてモデル化することにより、ユークリッド・デ・シッター空間における観測者依存の状態計数枠組みを構築する。 $S^D$上のゲージ固定重力子経路積分から出発し、1ループ位相$\ii^{D+2}$を有限個のスカラーおよび共形キリングモードまで追跡し、世界線が組み込まれると、$(D-1)$横方向負モードが対応する$(D-1)$共形キリング方向をモードごとに打ち消すことを示す。 大域的共形因子と再パラメータ化から生じる残余の固定$β$位相は、ブロムウィッチ逆ラプラス変換を用いてハミルトニアン制約$H_{\text{patch}} - H_{\text{clock}} - ν= 0$を課すことで除去される。 これは、明示的な完全単調性仮定の下で、実数かつ正のミクロカノニカル密度を与える。 この正値性は仮定(A1)～(A3)を条件とし、プローブ領域$G E_{\rm clock}/R\ll 1$における円形$S^D$鞍点の1ループで成立することを強調する。 自己無撞着なバックリアクティングまたは高ループ拡張は、自然な次のステップである。 以前の研究 \cite{Ali:2025wld,Ali:2024rnw} では、$T\to 0$ での SU(3) 閉じ込めが破れていないことで、観測された宇宙定数の値と、SU(3) 真空構造によって固定された有効結合としての基本定数 $(\hbar,G,c)$ の起源を説明できると主張しました。 これにより、SU(3) は、半径と温度自体が同じ宇宙定数によって設定される de~Sitter の内部時計の自然な候補となります。 このアイデアは、3 つの明示的な SU(3) 実現 (qutrit、Cartan 重み格子、および $U(1)^2$ ローター) によって実装され、観測者を含む状態密度は、普遍重力因子、普遍世界線残余、および時計依存の SU(3) 重みに因数分解されます。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Gravitational memory is a zero-frequency effect associated with a permanent change in the asymptotic spacetime metric induced by radiation. While its universal manifestation is a net change of proper distances, gravitational-wave detectors are intrinsically insensitive to the final offset and can only probe the associated transition. A central challenge for any claim of detection therefore lies in defining a physically meaningful and operationally robust model of this time-dependent signal, which is uniquely attributable to gravitational memory and distinguishable from purely oscillatory radiation. In this work, we propose a general solution to this challenge. Building on a self-contained review of the theory of gravitational memory, we discuss a theoretical framework for defining and modeling a gravitational memory rise, in particular applicable to compact binary coalescences. Specializing to space-based detectors, we analyze the response of LISA to gravitational radiation including a memory contribution, with particular emphasis on mergers of supermassive black hole binaries, which offer the most promising prospects for a first single-event detection. The framework developed here provides the theoretical foundation for statistically well-defined hypothesis testing between memory-free and memory-full radiation and quantitative assessments of detection prospects. As such, these results establish a principled pathway toward a future observational claim of gravitational memory. | 重力記憶は、放射によって引き起こされる漸近的時空計量の永続的な変化に関連するゼロ周波数効果である。 その普遍的な現れは固有距離の正味の変化であるが、重力波検出器は最終的なオフセットに対して本質的に鈍感であり、関連する遷移のみを調査することができる。 したがって、検出の主張における中心的な課題は、この時間依存信号について、物理的に意味があり、かつ操作上堅牢なモデルを定義することにある。 この信号は重力記憶にのみ起因し、純粋な振動放射とは区別できる。 本研究では、この課題に対する一般的な解決策を提案する。 重力記憶理論の自己完結的なレビューに基づき、特にコンパクトな連星合体に適用可能な重力記憶上昇を定義およびモデル化するための理論的枠組みについて議論する。 宇宙ベースの検出器に特化し、LISAの重力波に対する応答（メモリ寄与を含む）を解析します。 特に、超大質量ブラックホール連星の合体に焦点を当て、これらの事象は初の単一イベント検出の可能性が最も高いとされています。 本研究で構築した枠組みは、メモリフリー放射とメモリフル放射の間の統計的に明確に定義された仮説検定、および検出可能性の定量的評価のための理論的基盤を提供します。 したがって、これらの結果は、将来の重力メモリに関する観測的主張に向けた原理的な道筋を確立するものです。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| This paper investigates the photon ring and shadow structure of the Reissner-Nordström black hole in the scalar-tensor-vector gravitational framework. The black hole is characterized by the ( MOG) parameter (α) and the charge (Q). The study finds that as (α) increases, the event horizon radius (r_h), photon sphere radius (r_{ph}), and critical impact parameter (b_{ph}) all increase, while these decrease as (Q) increases. The innermost stable circular orbit radius (r_{isco}) exhibits similar monotonic behavior. Ray-tracing shows that as (Q) increases, the impact parameter (b) interval between the lensing ring and photon ring widens; (b_{\text{ph}}) is non-degenerate, and the photon ring radius is uniquely determined by (α) and (Q). Using $EHT$ constraints on (SgrA^*) and (M87^*), the bounds on (α) and (Q) are derived. For (Q = 0), (0.5), and (1), the allowed ranges are (α\in [0, 0.06]), ([0, 0.11]), and ([0.19, 0.36]), respectively. Radiative simulations show that for fixed (Q), larger (α) leads to a larger, non-degenerate photon ring. The Schwarzschild case is approached only when both (α) and (Q) are small. This provides a computational basis for testing modified black holes and offers a non-degenerate observational criterion for distinguishing quantum gravity models, consistent with current $EHT$ data. Future observations with $ngEHT$ and multi-band polarization can further test this. The results suggest that studying the photon ring structure of a Reissner-Nordström black hole in scalar-tensor-vector gravity provides a unique optical diagnostic for potential quantum-gravity tests and black hole properties. | 本論文では、スカラー-テンソル-ベクトル重力理論の枠組みにおいて、ライスナー-ノルドストロームブラックホールの光子リングと影の構造を考察する。 ブラックホールは、MOGパラメータ（α）と電荷（Q）によって特徴付けられる。 本研究では、（α）が増加すると事象の地平線半径（r_h）、光子球半径（r_{ph}）、および臨界影響パラメータ（b_{ph}）がすべて増加するのに対し、（Q）が増加するとこれらは減少することが明らかになった。 最内周の安定円軌道半径（r_{isco}）も同様の単調な挙動を示す。 光線追跡により、（Q）が増加すると、レンズリングと光子リング間の影響パラメータ（b）間隔が広がることが示された。 （b_{\text{ph}}）は非縮退であり、光子リング半径は（α）と（Q）によって一意に決定される。 (SgrA^*)と(M87^*)に対する$EHT$制約条件を用いて、(α)と(Q)の境界値が導出される。 (Q = 0)、(0.5)、(1)の場合、許容範囲はそれぞれ(α\in [0, 0.06])、([0, 0.11])、([0.19, 0.36])である。 放射シミュレーションは、(Q)を固定した場合、(α)が大きいほど、光子リングは大きくなり、非縮退となることを示している。 シュワルツシルトの場合に近づくのは、(α)と(Q)が両方とも小さい場合のみである。 これは、修正されたブラックホールをテストするための計算基盤を提供し、現在の$EHT$データと一致する、量子重力モデルを区別するための非縮退の観測基準を提供する。 $ngEHT$とマルチバンド偏光を用いた将来の観測により、これをさらに検証することができる。 この結果は、スカラー-テンソル-ベクトル重力におけるライスナー-ノルドストロームブラックホールの光子リング構造を研究することで、潜在的な量子重力テストとブラックホールの特性に対する独自の光学診断が得られることを示唆しています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We present exact solutions of the Einstein-$SU(2)$ non-linear sigma model in $3+1$ spacetime dimensions, describing bumpy black holes and black branes. Using an Ansatz for superfluid pion multi-vortices, the matter sector reduces to a first-order BPS system, while the Einstein equations reduce to a Liouville equation with a smooth source governing the horizon deformation. These solutions describe horizons of different constant curvatures, with nontrivial bumpy geometries protected by an integer topological invariant, namely the vorticity, which also controls the number of bumps and the black hole thermodynamics. Remarkably, such horizons arise in a minimal and physically motivated matter model, without invoking exotic fields or modified gravity. The physical implications of these results in holography and astrophysics are briefly described. | 我々は、バンピーブラックホールとブラックブレーンを記述する、3+1次元時空におけるアインシュタイン-SU(2)非線形シグマ模型の厳密解を提示する。 超流動パイ中間子多重渦の仮説を用いることで、物質セクターは一次BPS系に帰着し、アインシュタイン方程式は地平線の変形を支配する滑らかな源を持つリウヴィル方程式に帰着する。 これらの解は、異なる定曲率の地平線を記述する。 これらの地平線では、渦度という整数位相不変量によって保護された非自明なバンピー形状が、バンプの数とブラックホールの熱力学も制御する。 驚くべきことに、このような地平線は、エキゾチック場や修正重力を導入することなく、極小かつ物理的に動機付けられた物質模型で生じる。 これらの結果がホログラフィーと天体物理学に及ぼす物理的影響について簡単に説明する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We identify a new cosmological coincidence that parallels the well-known matter/dark-energy coincidence: the present-epoch transition of the universe from a weakly coupled (collisionless) to a strongly coupled (collisional) gravitational regime. Within a cosmological model containing equal amounts of positive and negative Bondi masses -- consistent with the weak equivalence principle and momentum conservation -- we show that this coupling transition naturally coincides with the shift from a coasting to an accelerating expansion. A linear response analysis of the corresponding Vlasov-Poisson system reveals that mixed positive-negative mass configurations are always unstable, with growth rates that increase at shorter wavelengths, thereby driving the system toward strong coupling. Using long-time, exact one-dimensional N-body simulations, we demonstrate that the universe undergoes three successive expansion phases: an initial ballistic regime, an intermediate random-walk acceleration driven by sporadic Bondi encounters, and finally a uniformly accelerating phase triggered by the formation of stable positive/negative mass pairs. The onset of this last phase occurs precisely when the coupling parameter crosses unity, linking the two cosmological coincidences through a single dynamical mechanism. These results suggest that cosmic acceleration may arise from the nonlinear dynamics of a gravitationally neutral mixed-mass universe, without invoking dark energy or a cosmological constant. | 我々は、よく知られている物質とダークエネルギーの一致と並行する新たな宇宙論的一致、すなわち、現世における宇宙の弱結合（無衝突）重力状態から強結合（衝突）重力状態への移行を特定した。 弱等価原理と運動量保存則と整合する、正と負のボンディ質量が同量含まれる宇宙論モデルにおいて、この結合遷移は惰性膨張から加速膨張への移行と自然に一致することを示す。 対応するブラソフ・ポアソン系の線形応答解析は、正負の質量が混在する構成は常に不安定であり、成長率は波長が短いほど増加し、その結果、系は強結合へと向かうことを示す。 長時間の正確な一次元N体シミュレーションを用いて、宇宙が3つの連続した膨張段階を経ることを実証した。 初期の弾道状態、散発的なボンダイ衝突によって引き起こされる中間のランダムウォーク加速、そして最後に、安定した正/負の質量対の形成によって引き起こされる一様加速段階である。 この最後の段階の開始は、まさに結合パラメータが1を超えたときに起こり、2つの宇宙論的一致を単一の力学メカニズムによって結び付けている。 これらの結果は、宇宙の加速が、ダークエネルギーや宇宙定数を援用することなく、重力的に中立な混合質量宇宙の非線形ダイナミクスから生じる可能性があることを示唆している。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| This paper highlights cosmologically viable sine and cosine hyperbolic evolution functions in the framework of $f(Q,\mathcal{L}_m)$ gravity. The models have been tested to check the behavior of the equation of state (EoS) parameter under the variation of parametric values. The EoS parameter experiences a quintessence phase, and is approaching to $-1$ at late time. The models are showing inclined behaviour with the $Λ$CDM model at the late time. The viability of both the models is retested using the widely accepted energy conditions in both cases. The violation of the strong energy condition admits the accelerating behaviour of the models. The same has been explained through the analysis of the profile of deceleration parameter, which concretely supports the evidence that the models explain early deceleration to late time acceleration phenomena. | この論文では、$f(Q,\mathcal{L}_m)$重力の枠組みの中で、宇宙論的に実行可能な正弦および余弦双曲型発展関数に焦点を当てています。 これらのモデルは、パラメータ値の変化下での状態方程式（EoS）パラメータの挙動を確認するためにテストされています。 EoSパラメータはクインテッセンス相を経験し、後期には$-1$に近づいています。 これらのモデルは、後期には$Λ$CDMモデルと同様の傾向を示しています。 両モデルの実行可能性は、両方のケースで広く受け入れられているエネルギー条件を使用して再テストされています。 強いエネルギー条件の違反は、モデルの加速挙動を許容します。 同じことは、減速パラメータのプロファイルの解析を通じて説明されており、これは、モデルが初期の減速から後期の加速現象を説明するという証拠を具体的に裏付けています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Undecidability, a hallmark of Gödel incompleteness theorems, has recently emerged in quantum many-body physics through the spectral gap problem. We demonstrate how this logical limitation can be holographically transmitted to a class of gravitational theories via the AdS/CFT correspondence. By embedding a translationally invariant spin Hamiltonian with undecidable gap status into a large-N gauge theory, we generate an AdS dual in which the selection of dominant bulk saddle (Poincaré AdS or AdS soliton) is itself undecidable. Consequently, under standard semiclassical holographic assumptions, even determining which smooth spacetime geometry emerges from quantum gravity can be beyond the limits of computability. | ゲーデルの不完全性定理の特徴である決定不能性は、スペクトルギャップ問題を通じて量子多体物理学において最近明らかになってきた。 我々は、この論理的限界がAdS/CFT対応を介して、ある種の重力理論にホログラフィックに伝達されることを示す。 決定不能ギャップ状態を持つ並進不変スピンハミルトニアンを大Nゲージ理論に埋め込むことで、支配的なバルクサドル（ポアンカレAdSまたはAdSソリトン）の選択自体が決定不能となるAdS双対を生成する。 その結果、標準的な半古典的ホログラフィック仮定の下では、量子重力からどのような滑らかな時空幾何学が出現するかを決定することさえ、計算可能性の限界を超え得る。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We argue that the polynomial degeneracies of curvature invariants can act as geometric selection rules for spacetime singularities in modified theories of gravity. The degeneracies arise purely from the algebraic structure of Riemannian geometry and impose non-trivial constraints on the effective energy-momentum tensor. We derive these constraints for metric $f(R)$ gravity and a wide class of scalar-tensor theories to show that a singularity formation is generally occluded by curvature and/or scalar-induced anisotropies. Therefore, formation of a singularity in modified theories of gravity is not always a generic outcome but can occur only along algebraically admissible branches selected by Riemannian curvature invariants. | 曲率不変量の多項式的退化は、修正重力理論における時空特異点の幾何学的選択則として作用し得ることを主張する。 この退化は純粋にリーマン幾何学の代数的構造から生じ、有効エネルギー運動量テンソルに非自明な制約を課す。 我々はこれらの制約を計量$f(R)$重力と広範なクラスのスカラーテンソル理論に対して導出し、特異点の形成は一般に曲率および／またはスカラー誘起異方性によって遮蔽されることを示す。 したがって、修正重力理論における特異点の形成は必ずしも一般的な結果ではなく、リーマン曲率不変量によって選択される代数的に許容される枝に沿ってのみ起こり得る。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Accretion discs that are tilted with respect to their compact hosts can warp out-of-plane through general relativistic frame-dragging. Warp influences disc dynamics in ways that have been studied extensively, especially as regards instabilities that might lead to rapid angular-momentum cancellation between neighbouring rings of fluid and mass infall. We provide a review of warped-disc phenomena here, revisiting key hydrodynamical assumptions that impact calculations of the shear viscosity controlling instability thresholds. Relativistic effects at the level of gas-parcel orbits are included, as are external Lorentz forces applied by the compact primary's magnetic field. Semi-analytic analysis reveals that intense magnetic fields can bring about new branches of warp modes and avoided crossings that significantly reduce the perpendicular viscosity at sub-Eddington accretion rates. Critical strengths required for misaligned torques to tear a thin disc may thus relax for systems like neutron star X-ray binaries or radio-loud active galactic nuclei. | コンパクトホストに対して傾いている降着円盤は、一般相対論的なフレームドラッグによって面外に反り返る可能性がある。 反りが円盤ダイナミクスに与える影響は広く研究されており、特に、隣接する流体リングと質量の流入との間の急速な角運動量の相殺につながる可能性のある不安定性について研究されている。 本稿では、反り円盤現象についてレビューし、不安定性閾値を制御する剪断粘性の計算に影響を与える重要な流体力学的仮定を再検討する。 ガス塊軌道レベルでの相対論的効果、およびコンパクトプライマリの磁場によって適用される外部ローレンツ力が含まれる。 半解析的解析により、強力な磁場によってワープモードの新しい分岐や、エディントン以下の降着率での垂直粘性を大幅に低減する交差が回避されることが明らかになった。 したがって、不整合トルクが薄い円盤を引き裂くために必要な臨界強度は、中性子星X線連星や電波強度の強い活動銀河核のようなシステムでは緩和される可能性があります。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate the one-loop effective action for a test scalar field in a general Friedmann-Lemaître-Robertson-Walker (FLRW) background, specifically focusing on quantum corrections up to the second order in the interaction strength. By employing the Schwinger-Keldysh formalism, we derive the equation of motion for the field expectation value, which incorporates not only the standard local radiative corrections but also novel nonlocal features: a memory term and a stochastic noise term. We identify all ultraviolet divergent structures within these nonlocal terms and provide a consistent renormalization procedure. To analyze the physical impact of these terms, we apply a local approximation under the assumption of slowly-varying fields, by which the memory term acts as a negative contribution to the drift coefficient. As a concrete application, we consider a massive $φ^4$ theory and show that these one-loop corrections lead to a suppression of the field variance in the infrared regime compared to the tree-level results. | 我々は、一般のFriedmann-Lemaître-Robertson-Walker（FLRW）背景におけるテストスカラー場に対する1ループ有効作用を、相互作用強度における2次までの量子補正に特に焦点をあてて調べる。 Schwinger-Keldysh形式を用いて、標準的な局所放射補正に加え、新たな非局所特性であるメモリ項と確率的ノイズ項を組み込んだ、場の期待値の運動方程式を導出する。 我々はこれらの非局所項に含まれるすべての紫外線発散構造を特定し、整合的な繰り込み手順を提供する。 これらの項の物理的影響を解析するために、メモリ項がドリフト係数に負の寄与として作用する、緩やかに変化する場の仮定の下で局所近似を適用する。 具体的な応用として、有質量$φ^4$理論を考察し、これらの1ループ補正が、ツリーレベルの結果と比較して、赤外領域における場の変動を抑制することを示す。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Traversable wormhole solutions are explored in $f(\mathcal{R},\mathbb{T})$ gravity, a curvature--matter extension in which $\mathcal{R}$ is the Ricci scalar and $\mathbb{T}$ denotes the trace of the energy--momentum tensor. To generate explicit wormhole models, we prescribe holographic dark-energy densities based on entropy formalism proposed by Rényi, Moradpour, and Bekenstein--Hawking, namely \[ ρ_{\textit{R}} = \fracα{4α_1 r^4 c^2 κ}\ln\!\left(1+πα_1 r^2\right), \qquad ρ_{\textit{M}} = \fracα{4πr^2 c^2 κ\left(πα_1 r^2 + 1\right)}, \qquad ρ_{\textit{BH}} = \fracα{4 c^2 κr^2}, \] with $α$ and $β$ carrying dimensions of $L^{-2}$. The corresponding shape functions obtained from the field equations satisfy the standard throat and flare-out requirements for traversability. We then study how varying $α$ and $β$ affects (i) the balance of forces associated with equilibrium and (ii) the status of the energy conditions. In particular, the null energy condition is found to be violated, indicating that exotic matter (or an effective exotic sector) is required to support the wormhole geometry. The spatial structure of the solutions is further visualized through embedding surfaces. | 通過可能なワームホール解は、$\mathcal{R}$ がリッチ スカラー、$\mathbb{T}$ がエネルギー運動量テンソルのトレースを示す曲率 - 物質拡張である $f(\mathcal{R},\mathbb{T})$ 重力で探索されます。 明示的なワームホールモデルを生成するために、Rényi、Moradpour、Bekenstein-Hawkingらが提唱するエントロピー形式に基づくホログラフィックダークエネルギー密度、すなわち\[ ρ_{\textit{R}} = \fracα{4α_1 r^4 c^2 κ}\ln\!\left(1+πα_1 r^2\right), \qquad ρ_{\textit{M}} = \fracα{4πr^2 c^2 κ\left(πα_1 r^2 + 1\right)}, \qquad ρ_{\textit{BH}} = \fracα{4 c^2 κr^2}, \]を規定する。 ここで、$α$と$β$は$L^{-2}$の次元を持つ。 場の方程式から得られる対応する形状関数は、通過可能性に関する標準的なスロートおよびフレアアウト要件を満たす。 次に、$α$と$β$の変化が、(i)平衡に関連する力のバランス、および(ii)エネルギー条件の状態にどのような影響を与えるかを考察する。 特に、零エネルギー条件は破られていることが示され、これはワームホール形状を支えるためにエキゾチック物質（または実効エキゾチックセクター）が必要であることを示唆している。 解の空間構造は、埋め込み面を用いてさらに可視化される。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Ultraspinning black holes have attracted considerable attention due to their super-entropic nature, and previous analyses -- mostly restricted to neutral cases and high-temperature regimes -- have suggested that such black holes are always thermodynamically unstable. In this work, we revisit the thermodynamic stability of ultraspinning black holes by performing a systematic analysis of the heat capacity in different ensembles over the full range of the horizon radius $r_H$, which were missed in earlier temperature-based analyses. We demonstrate for the first time that, contrary to earlier claims, ultraspinning black holes can admit thermodynamically stable regions, whose existence crucially depends on the spacetime dimension, the solution branch, and the presence of charge. In addition, we present the first application of the revised reverse isoperimetric inequality to ultraspinning black holes. Despite the violation of the original reverse isoperimetric inequality in this super-entropic regime, we find that the revised inequality remains applicable and imposes nontrivial constraints on the allowed parameter space, including an upper bound on the ultraspinning parameter $μ$, strengthened lower bounds on the mass $m$, and upper bounds on both the charge $q$ and the AdS radius $l$. To ensure the consistency of the thermodynamic description, the conserved charges and the first law in the ultraspinning limit are derived using the Iyer-Wald formalism together with integrability conditions. | 超回転ブラックホールは、その超エントロピー的性質から大きな注目を集めており、これまでの解析（主に中性ケースと高温領域に限定）では、このようなブラックホールは常に熱力学的に不安定であると示唆されてきた。 本研究では、地平線半径$r_H$の全範囲にわたるさまざまな集団の熱容量の系統的解析を行うことで、超回転ブラックホールの熱力学的安定性を再検討する。 これは、これまでの温度ベースの解析では見落とされていたものである。 我々は、これまでの主張に反して、超回転ブラックホールには熱力学的に安定な領域が存在する可能性があり、その存在は時空次元、解の枝、および電荷の存在に大きく依存することを初めて実証する。 さらに、改訂された逆等周不等式を超回転ブラックホールに初めて適用した例も示す。 この超エントロピー領域では、元の逆等周不等式は破れているものの、修正された不等式は依然として適用可能であり、許容パラメータ空間に非自明な制約を課すことがわかった。 これには、超回転パラメータ $μ$ の上限、質量 $m$ の強化された下限、電荷 $q$ と AdS 半径 $l$ の両方の上限が含まれる。 熱力学的記述の整合性を確保するため、超回転極限における保存電荷と第一法則は、積分可能性条件とともに Iyer-Wald 形式論を用いて導出される。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate the chaos in the dynamics of a probe massless particle confined by the harmonic potential near the horizon of the dyonic $\rm{AdS_4}$-Reissner-Nordström black hole. The total energy of the particle, chemical potential and magnetic field in this system serving as independently adjustable parameters tune nonlinearity and phase-space structure. By analyzing the trajectories on the Poincaré section and evaluating the Lyapunov exponents, we obtain the dynamical phase diagrams of the chaos and find their counteracting regulatory role: at low energy, chaos is enhanced and the Lyapunov exponent $λ_L$ violates its upper bound (i.e. surface gravity) in the extremal black hole limit(combined paramete $Γ=3$); at high energy, the same extremal limit suppresses chaos, with $λ_L$ dropping to zero and a regular dynamical corridor emerging along $Γ=3$ in the dynamical phase diagrams. These results establish a direct mapping between black hole thermodynamics and microscopic chaos, offering new insights into the AdS/QCD correspondence and nonlinear dynamics in strongly curved spacetimes. | 我々は、ダイオニック$\rm{AdS_4}$-ライスナー・ノルドストロームブラックホールの地平線付近の調和ポテンシャルに閉じ込められた質量のないプローブ粒子のダイナミクスにおけるカオスを調査する。 このシステムにおける粒子の全エネルギー、化学ポテンシャル、磁場は独立に調整可能なパラメータとして機能し、非線形性と位相空間構造を調整する。 ポアンカレ断面の軌跡を解析し、リアプノフ指数を評価することで、カオスの動的相図を取得し、それらの相殺する制御役割を発見した。 低エネルギーではカオスが増大し、リアプノフ指数$λ_L$は極限ブラックホール極限（複合パラメータ$Γ=3$）でその上限（すなわち表面重力）に違反する。 高エネルギーでは、同じ極限極限がカオスを抑制し、$λ_L$はゼロに低下し、動的相図で$Γ=3$に沿って規則的な動的回廊が出現する。 これらの結果は、ブラックホールの熱力学と微視的カオスの間の直接的なマッピングを確立し、強く曲がった時空における AdS/QCD 対応と非線形ダイナミクスへの新たな洞察を提供します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Extremely large mass-ratio inspirals (XMRIs), consisting of a brown dwarf orbiting a supermassive black hole, emit long-lived and nearly monochromatic gravitational waves in the millihertz band and constitute a promising probe of strong-field gravity and black-hole properties. However, dedicated data-analysis pipelines for XMRI signals have not yet been established. In this work, we develop, for the first time, a hierarchical semi-coherent search pipeline for XMRIs tailored to space-based gravitational-wave detectors, with a particular focus on the TianQin mission. The pipeline combines a semi-coherent multi-harmonic $\mathcal{F}$-statistic with particle swarm optimization, and incorporates a novel eccentricity estimation method based on the relative power distribution among harmonics. We validate the performance of the pipeline using simulated TianQin data for a Galactic center XMRI composed of a brown dwarf and Sgr A*. For a three-month observation, the pipeline successfully recovers the signal and achieves high-precision parameter estimation, including fractional uncertainties of $<10^{-6}$ in the orbital frequency, $\lesssim10^{-3}$ in the eccentricity, $\lesssim2\times10^{-3}$ in the black-hole mass, and $\lesssim10^{-3}$ in the black-hole spin. Our framework establishes a practical foundation for future XMRI searches with space-based detectors and highlights the potential of XMRIs as precision probes of stellar dynamics and strong-field gravity in the vicinity of supermassive black holes. | 超大質量ブラックホールを周回する褐色矮星からなる極めて大きな質量比を持つインスパイラル（XMRI）は、ミリヘルツ帯で長寿命かつほぼ単色の重力波を放射し、強重力場とブラックホールの特性を調べる有望な探査対象となっている。 しかし、XMRI信号専用のデータ解析パイプラインはまだ確立されていない。 本研究では、天琴ミッションに特に焦点を当て、宇宙重力波検出器に合わせた階層型セミコヒーレントXMRI探索パイプラインを初めて開発する。 このパイプラインは、セミコヒーレント多高調波$\mathcal{F}$統計量と粒子群最適化を組み合わせ、高調波間の相対的なパワー分布に基づく新しい離心率推定法を組み込んでいる。 褐色矮星とSgr A*からなる銀河中心XMRIのシミュレーション天琴データを用いて、このパイプラインの性能を検証する。 3ヶ月間の観測において、パイプラインは信号の復元に成功し、軌道周波数の分数不確かさが$<10^{-6}$、離心率の分数不確かさが$\lesssim10^{-3}$、ブラックホール質量の分数不確かさが$\lesssim2\times10^{-3}$、ブラックホールスピンの分数不確かさが$\lesssim10^{-3}$という高精度なパラメータ推定を達成しました。 このフレームワークは、将来の宇宙探査機を用いたXMRI探査の実用的な基盤を確立し、超大質量ブラックホール近傍における恒星のダイナミクスや強磁場重力の精密探査手段としてのXMRIの可能性を浮き彫りにしています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The final state of a binary black hole merger is predicted with high precision by numerical relativity, but could there be a simple thermodynamic principle within general relativity that governs the selection of the remnant? Using post-Newtonian relations between the mass M (including the binding energy) and angular momentum J of quasi-circular, nonspinning binaries, we uncover a puzzling result: When the binary's instantaneous M and J are mapped to those of a hypothetical Kerr black hole, the corresponding entropy exhibits a maximum during the evolution. This maximum occurs at values of M and J strikingly close to those of the final remnant predicted by numerical relativity. Consistent behavior is observed when using the relation between M and J obtained from numerical relativity evolution. Although this procedure is somewhat ad hoc, the agreement between the masses and spins of the final state obtained from numerical relativity and the results of this maximum entropy procedure is remarkable, with agreement to within a few percent when using either post-Newtonian or numerical relativity results for M and J. These findings allow us to propose an entropy maximization conjecture for binary black hole mergers, hinting that thermodynamic principles may govern the selection of the final black hole state. | 連星ブラックホール合体の最終状態は数値相対論によって高精度に予測されているが、残骸の選択を支配するような一般相対論には単純な熱力学原理が存在するのだろうか？準円形で自転しない連星の質量M（結合エネルギーを含む）と角運動量Jとの間のポストニュートン関係を用いて、不可解な結果が明らかになった。 連星の瞬間的なMとJを仮想的なカーブラックホールの値にマッピングすると、対応するエントロピーが進化の過程で最大となる。 この最大値は、数値相対論によって予測される最終残骸のMとJの値に驚くほど近いMとJの値で発生する。 数値相対論の進化から得られたMとJの関係を用いると、一貫した挙動が観察される。 この手順はいくぶんアドホックではあるが、数値相対論から得られる最終状態の質量とスピンと、この最大エントロピー手順の結果との間の一致は顕著であり、M と J についてポストニュートンまたは数値相対論の結果のいずれを使用した場合でも、数パーセント以内の一致が見られる。 これらの発見により、バイナリブラックホールの合体に対するエントロピー最大化の仮説を提案することができ、熱力学原理が最終的なブラックホール状態の選択を左右する可能性があることを示唆している。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We study grey-body factors and Hawking radiation of higher-dimensional regular black holes arising in quasi-topological gravity. These spacetimes incorporate infinite-curvature corrections that remove the central singularity while preserving an event horizon and a well-defined semiclassical description. We show that, for all considered regular black hole models, the transmission of radiation and the corresponding Hawking evaporation are significantly suppressed compared to the singular black hole solutions of General Relativity. | 準位相重力において生じる高次元正則ブラックホールの灰色体因子とホーキング放射を研究する。 これらの時空は、事象の地平線と明確に定義された半古典的記述を維持しながら中心特異点を除去する無限曲率補正を組み込んでいる。 考察した全ての正則ブラックホールモデルにおいて、放射の透過とそれに伴うホーキング蒸発は、一般相対論の特異ブラックホール解と比較して大幅に抑制されることを示す。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this paper we have revisited the energy-momentum squared gravity theory, by taking into account the second derivative of the matter Lagrangian with respect to the metric, encapsulating relations originated from thermodynamical grounds. After obtaining the scalar tensor representation of the energy-momentum squared gravity with the new corrections, we have analyzed the physical implications by relying on the linear stability theory. The results show that the current cosmological system is compatible with the expansion of the Universe for some specific matter Lagrangians, explaining the emergence of matter domination era, approaching the late time accelerated expansion era close to the de-Sitter phenomenology. | 本論文では、熱力学的根拠に由来する関係を包含する、計量に関する物質ラグランジアンの2階微分を考慮に入れることで、エネルギー・運動量二乗重力理論を再検討した。 新たな補正を加えたエネルギー・運動量二乗重力のスカラーテンソル表現を得た後、線形安定性理論を用いてその物理的意味合いを解析した。 結果は、現在の宇宙論システムが、いくつかの特定の物質ラグランジアンに対して宇宙の膨張と整合することを示しており、物質支配時代の到来を説明でき、デ・ジッター現象に近い後期加速膨張時代に近づいている。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We study the photon-graviton pair production induced by the propagation of a classical electromagnetic (EM) wave in a Minkowskian spacetime. In our model, the gravitational field is described in terms of the quantized graviton field, whereas the electromagnetic field is split into a classical drive (a linearly or circularly polarized electromagnetic wave) and a quantum fluctuation field. We analyze the time evolution of the quantum state showing that, among other outcomes, the propagation of the EM wave can generate Bell states in the photon-graviton polarization basis. We finally discuss the possibility to observe entangled photons in artificial and natural scenarios. | ミンコフスキー時空における古典電磁波（EM）の伝播によって誘起される光子-重力子対生成を研究する。 本モデルでは、重力場は量子化された重力子場によって記述される一方、電磁場は古典駆動力（直線偏光または円偏光の電磁波）と量子ゆらぎ場に分割される。 量子状態の時間発展を解析し、特にEM波の伝播が光子-重力子偏光基底においてベル状態を生成する可能性があることを示す。 最後に、人工的および自然的シナリオにおける量子もつれ光子の観測可能性について議論する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this contribution, we investigate the scattering cross sections of black holes immersed in perfect fluid dark matter (PFDM). We present both the classical and semi-classical scattering cross sections for different values of the parameter that characterizes the PFDM contribution. Our results show that the presence of dark matter increases the classical scattering cross section and modifies the width of the interference fringes in the semi-classical regime. In addition, the scattering cross section is also computed using the partial wave method for the black holes considered, exhibiting similar qualitative behavior. These findings suggest that the effects of dark matter surrounding black holes may play an important role in black holes phenomenology, particularly in certain regions near the black hole. | 本稿では、完全流体暗黒物質（PFDM）に浸されたブラックホールの散乱断面積を調査する。 PFDMの寄与を特徴付けるパラメータの異なる値について、古典的および半古典的な散乱断面積の両方を提示する。 結果は、暗黒物質の存在が古典的散乱断面積を増加させ、半古典的領域における干渉縞の幅を変化させることを示す。 さらに、検討対象のブラックホールについて部分波法を用いて散乱断面積を計算し、同様の定性的な挙動を示した。 これらの知見は、ブラックホールを取り囲む暗黒物質の効果が、特にブラックホール近傍の特定の領域において、ブラックホールの現象に重要な役割を果たしている可能性を示唆している。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Hairy black hole solutions are constructed within quantum-inspired nonlocal quadratic gravity. Nonlocal effects induce Yukawa screening, which shifts the event horizon inward and modifies both the Bekenstein--Hawking entropy and the Hawking temperature, while also renormalizing the chemical potential. Nonlocal corrections also reduce the magnitude of the negative specific heat, making small hairy black holes more stable, with Helmholtz and Gibbs free energies consistent with the absence of first-order phase transitions. The nonlocal spin-2 propagator contains, in addition to the massless graviton, a massive pole with positive residue and positive norm. Consequently, hairy black holes in nonlocal quadratic gravity are free of ghost instabilities at the quadratic and classical levels, in the effective field theory. | 量子論に着想を得た非局所二次重力理論では、毛深いブラックホールの解が構築される。 非局所効果は湯川遮蔽を引き起こし、事象の地平線を内側にシフトさせ、ベッケンシュタイン-ホーキングエントロピーとホーキング温度の両方を変化させる。 同時に化学ポテンシャルも正規化する。 非局所補正は負の比熱の大きさも減少させ、小型の毛深いブラックホールをより安定させ、ヘルムホルツ自由エネルギーとギブス自由エネルギーは一次相転移が存在しないものと整合する。 非局所スピン2の伝播関数は、質量ゼロの重力子に加えて、正の剰余と正のノルムを持つ質量の大きい極を含む。 したがって、非局所二次重力理論における毛深いブラックホールは、有効場理論において、二次レベルおよび古典レベルにおいてゴースト不安定性を持たない。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate whether late-time modifications of gravity in the teleparallel framework can impact the current tension in the Hubble constant $H_0$, focusing on $f(T)$ cosmology as a minimal and well-controlled extension of General Relativity. We consider three representative $f(T)$ parametrisations that recover the teleparallel equivalent of General Relativity at early times and deviate from it only at late epochs. The models are confronted with unanchored Pantheon+ Type~Ia supernovae, DESI DR2 baryon acoustic oscillations, compressed Planck cosmic microwave background distance priors, and redshift-space distortion data, allowing us to jointly probe the background expansion and the growth of cosmic structures. Two of the three models partially shift the inferred value of $H_0$ towards local measurements, while the third worsens the discrepancy. This behaviour is directly linked to the effective torsional dynamics, with phantom-like regimes favouring higher $H_0$ and quintessence-like regimes producing the opposite effect. A global statistical comparison shows that the minimal $f(T)$ extensions considered here are not favoured over $Λ$CDM by the combined data. Nevertheless, our results demonstrate that late-time torsional modifications can non-trivially redistribute current cosmological tensions among the background and growth sectors. | 我々は、テレパラレル枠組みにおける重力の後期修正がハッブル定数 $H_0$ の現在の張力に影響を与え得るかどうかを、一般相対性理論の最小かつよく制御された拡張としての $f(T)$ 宇宙論に焦点を当てて調査する。 初期には一般相対性理論のテレパラレル相当を回復し、後期にのみそれから逸脱する 3 つの代表的な $f(T)$ パラメータ化を検討する。 モデルは、アンカーされていない Pantheon+ 型 ~Ia 超新星、DESI DR2 重粒子音響振動、圧縮された Planck 宇宙マイクロ波背景距離事前分布、および赤方偏移空間歪みデータに直面しており、背景膨張と宇宙構造の成長を共同で調査することができる。 3 つのモデルのうち 2 つは推定された $H_0$ 値を部分的に局所的な測定値の方へシフトさせるが、3 つ目のモデルは食い違いを悪化させる。 この振る舞いは有効ねじれダイナミクスと直接関連しており、ファントム型領域では高次 $H_0$ が有利となり、クインテッセンス型領域では逆の効果が生じる。 全体統計比較により、ここで考察する極小 $f(T)$ 拡張は、統合データでは $Λ$CDM よりも有利ではないことが示された。 しかしながら、我々の結果は、後期ねじれ修正が、現在の宇宙論的張力を背景セクターと成長セクターの間で非自明に再分配できることを示している。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Inflationary perturbations are quantum in origin. Yet, when computing cosmological observables, they are often treated as classical stochastic fields. Do they nevertheless retain quantum birthmarks? A hallmark of genuinely quantum behaviour is quantum interferences, arising from phase coherence between distinct branches of the wavefunction. Such interference is diagnosed by the non-positivity of the Wigner function, and according to Hudson's theorem, the only pure states with positive Wigner functions are Gaussian states. Consequently, any departure from Gaussianity necessarily implies a non-positive Wigner function, precluding a description in terms of a classical distribution. This motivates us to compute the Wigner function of curvature perturbations, accounting for primordial non-Gaussianities, using the EFT of inflation. We find that the Wigner function develops pronounced interference fringes on super-Hubble scales, and in particular, its negativity grows as $a^2$ in ultra-slow-roll backgrounds. These results demonstrate that quantum effects can remain significant at late times, and that squeezing alone does not ensure classicality, contrary to standard lore. This suggests that the prospects for detecting genuinely quantum signatures of the universe's origins in cosmological observables may be less bleak than previously thought. | インフレーション摂動は量子起源である。 しかし、宇宙論的観測量を計算する際には、しばしば古典的な確率場として扱われる。 しかし、それでもなお、それらは量子的な性質を保持しているのだろうか？真に量子的な振る舞いの特徴は、波動関数の異なる枝間の位相コヒーレンスから生じる量子干渉である。 このような干渉はウィグナー関数の非正値性によって診断され、ハドソンの定理によれば、正のウィグナー関数を持つ純粋状態はガウス状態のみである。 したがって、ガウス性からの逸脱は必然的に非正のウィグナー関数を意味し、古典分布による記述は不可能となる。 これが、インフレーションのEFTを用いて、原始的な非ガウス性を考慮した曲率摂動のウィグナー関数を計算する動機となる。 ウィグナー関数はスーパーハッブルスケールにおいて顕著な干渉縞を呈し、特に超低速回転背景においてはその負性はa^2の増大とともに増大することが判明した。 これらの結果は、量子効果が後期においても顕著に残る可能性があること、そして従来の定説に反して、スクイージングだけでは古典性を保証するものではないことを示している。 これは、宇宙の起源を示す真に量子的な兆候を宇宙論的観測量から検出できる可能性が、これまで考えられていたほど高くないことを示唆している。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| While no gravitational-wave detection of subsolar mass black holes has been confirmed to date, a number of candidate detections invite us to speculate on the origin of such black holes should a detection be confirmed. It is generally assumed that the observation of a black hole with subsolar mass $M_{\rm obs}$ would provide strong evidence for primordial black holes (PBHs). The mass $M_{\rm PBH}$ of the PBH, however, does not necessarily have to be equal to $M_{\rm obs}$, as it would in what we term a ``direct PBH scenario". Instead, a black hole of mass $M_{\rm obs}$ may form in a capture of a much smaller primordial black hole, $M_{\rm PBH} \ll M_{\rm obs}$, by a dwarf star of mass $M_* \simeq M_{\rm obs}$, followed by the total consumption of the star by the PBH. We provide some rough estimates and demonstrate that such an ``indirect PBH scenario" may also lead to significant populations of black holes with mass $M_{\rm obs}$, especially in dwarf galaxies, and may be able to explain rare subsolar mass events. | 太陽質量未満のブラックホールの重力波検出はこれまで確認されていないが、いくつかの候補が検出されたことから、もし検出が確認されれば、そのようなブラックホールの起源について推測する余地が生まれる。 太陽質量未満のブラックホール（$M_{\rm obs}$）の観測は、原始ブラックホール（PBH）の強力な証拠となると一般的に考えられている。 しかしながら、PBHの質量$M_{\rm PBH}$は、我々が「直接PBHシナリオ」と呼ぶシナリオのように、必ずしも$M_{\rm obs}$と等しくある必要はありません。 その代わりに、質量$M_{\rm obs}$のブラックホールは、はるかに小さい原始ブラックホール$M_{\rm PBH} \ll M_{\rm obs}$が質量$M_* \simeq M_{\rm obs}$の矮星に捕獲され、その後PBHがその星を完全に消費することで形成される可能性があります。 我々はいくつかの大まかな推定値を示し、このような「間接PBHシナリオ」でも、特に矮小銀河において、質量$M_{\rm obs}$のブラックホールが多数存在する可能性があり、まれに起こる太陽質量未満の現象を説明できる可能性があることを示します。 |