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| Original Text | 日本語訳 |
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| Recent DESI DR2 BAO measurements, when combined with CMB and SNeIa data, exhibit a $3.2σ$-$3.4σ$ preference for dynamical dark energy (DE) described by the CPL-parametrized equation of state. A particularly striking feature of these reconstructions is an apparent transition from an early-time phantom-like regime to a late-time quintessence-like behavior. For positive-definite DE densities, this transition is often phrased as a crossing of the phantom divide line (PDL) at $w(a)=-1$. Allowing the DE density to become negative, however, renders the PDL (in the sense of $w(a)=-1$) non-diagnostic as a global separator: the physically meaningful criterion is instead the null energy condition boundary (NECB), $ρ_{\rm DE}+p_{\rm DE}=0$. We therefore test whether the data-driven preference for NECB-crossing in CPL reconstructions persists once alternative realizations of phantom behavior are admitted, specifically through sign-switching DE densities. To this end, we introduce and constrain two controlled phenomenological extensions of the CPL framework featuring a negative DE phase in the past. In the CPL$\to-Λ$ model, the switching epoch is tied to the CPL-inferred NECB-crossing scale factor, yielding an early-time negative cosmological-constant phase, while the post-switch evolution follows the CPL branch. In the sCPL model, the CPL equation of state is maintained at all times, while the sign switch in the energy density occurs at an independent transition redshift. We find that late-time BAO and SNeIa data drive the negative-density phase beyond their effective redshift coverage, and that this requirement is the primary driver of the inferred parameter behavior. While both models are statistically disfavored relative to the baseline CPL, admitting a negative DE phase generally reduces the significance of deviations from a cosmological constant. | 最近のDESI DR2 BAO測定は、CMBおよびSNeIaデータと組み合わせると、CPLパラメータ化状態方程式で記述される動的ダークエネルギー（DE）に対して3.2σ～3.4σの優位性を示す。 これらの再構成で特に顕著な特徴は、初期ファントム様領域から後期クインテッセンス様挙動への明らかな遷移である。 正定値DE密度の場合、この遷移はしばしば$w(a)=-1$におけるファントム分割線（PDL）の交差として表現される。 しかし、DE密度が負になることを許容すると、PDL（$w(a)=-1$の意味で）はグローバルセパレーターとして診断不能となる。 物理的に意味のある基準は、代わりにヌルエネルギー条件境界（NECB）、$ρ_{\rm DE}+p_{\rm DE}=0$となる。 そこで我々は、CPL再構成におけるNECB交差のデータに基づく選好が、特に符号反転DE密度を通してファントム挙動の代替実現が認められた場合も持続するかどうかを検証する。 この目的のために、過去に負のDE位相を特徴とするCPLフレームワークの2つの制御された現象論的拡張を導入し、制約する。 CPL$\to-Λ$モデルでは、スイッチングエポックはCPLから推定されるNECB交差スケールファクターに結び付けられ、初期には負の宇宙定数位相が生じるが、スイッチ後の進化はCPL分岐に従う。 sCPLモデルでは、CPL状態方程式は常に維持されるが、エネルギー密度の符号反転は独立した遷移赤方偏移で起こる。 後期BAOおよびSNeIaデータは、その有効赤方偏移範囲を超えて負の密度位相を駆動し、この要件が推定されたパラメータ挙動の主な要因であることがわかった。 どちらのモデルもベースライン CPL に比べて統計的には不利ですが、負の DE 位相を認めると、宇宙定数からの偏差の重要性は一般的に減少します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Recently, the coprecession of both the accretion disk and the jet formed following the tidal disruption event associated with the optical transient AT2020afhd, driven by a supermassive black hole of almost ten million solar masses, were independently measured in both the X and radio bands, respectively, showing a periodicity of nearly 20 days over about 300 days. An analytical model of the general relativistic gravitomagnetic Lense-Thirring precession of the effective orbit of a fictitious test particle revolving about a spinning primary can explain the observed precessional features. It yields allowed regions in the system's parameter space which, as far as the hole's dimensionless spin parameter is concerned, are essentially in agreement with those obtained in the literature with general relativistic magnetohydrodynamic simulations. The present analytical approach can be extended to include the precession due to the hole's quadrupole mass moment as well. It breaks the degeneracy in the allowed regions occurring for negative and positive values of the spin parameter when only the Lense-Thirring effect is considered. The best estimate for the hole's mass yields the range $0.185-0.215$ for the dimensionless spin parameter. Using the same strategy with the gravitomagnetic frequency for an extended disk of finite size with a parameterized power-law mass density yields to distinct, generally non-overlapping allowed regions for each value of the power-law index adopted. | 最近、ほぼ1000万太陽質量の超大質量ブラックホールによって駆動される光学的突発現象AT2020afhdに伴う潮汐破壊イベント後に形成された降着円盤とジェットの共歳差運動が、それぞれXバンドと電波バンドの両方で独立に測定され、約300日間にわたって約20日の周期性を示した。 回転する主粒子の周りを公転する架空のテスト粒子の有効軌道の一般相対論的重力磁気レンズ・サーリング歳差運動の解析モデルは、観測された歳差運動の特徴を説明できる。 この解析モデルは、システムのパラメータ空間における許容領域をもたらし、ホールの無次元スピンパラメータに関する限り、文献で一般相対論的磁気流体力学シミュレーションによって得られた領域と本質的に一致する。 本解析手法は、ホールの四重極質量モーメントによる歳差運動も含めるように拡張できる。 これは、レンズ・サーリング効果のみを考慮した場合、スピンパラメータの負の値と正の値に対して発生する許容領域における縮退を破ります。 ホールの質量の最良推定値は、無次元スピンパラメータで0.185～0.215の範囲となります。 同じ戦略を、有限サイズの拡張ディスクとパラメータ化されたべき乗法則の質量密度に対して重力磁気周波数に適用すると、採用されたべき乗法則指数の各値に対して、異なる、一般的に重複しない許容領域が得られます。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this paper, we present a Maxwell extension of kinematical Lie algebras by promoting the contraction method underlying the Bacry and Lévy-Leblond cube to a semigroup expansion framework. Within this approach, we show that both non- and ultra-relativistic Maxwell algebras admitting non-degenerate invariant bilinear forms can be systematically obtained from different parent algebras through a unified expansion scheme, leading to a Maxwellian kinematical cube. This construction is further generalized to an infinite hierarchy of kinematical algebras. The expansion method naturally provides the corresponding invariant tensors, allowing for the systematic construction of three-dimensional Chern-Simons gravity theories. | 本論文では、バクリとレヴィ＝ルブロンドの立方体の基礎となる縮約法を半群展開の枠組みに拡張することにより、運動学的リー代数のマクスウェル拡張を提示する。 このアプローチでは、非退化不変双線型形式を許容する非相対論的および超相対論的マクスウェル代数が、統一的な展開スキームを用いて異なる親代数から系統的に得られ、マクスウェル運動学的立方体につながることを示す。 この構成はさらに、運動学的代数の無限階層へと一般化される。 この展開法は対応する不変テンソルを自然に提供し、3次元チャーン＝サイモンズ重力理論の系統的構築を可能にする。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Detection of gravitational waves from compact binaries involving at least one intermediate mass black hole, and component mass ratios in the range $0.1$-$10^{-4}$, are among the primary sources for future space detectors with target strain sensitivities in the deci-Hertz (dHz) band. Tuned to the waveform requirements for analyzing such sources, a hybrid model is obtained by combining waveforms from the post-Newtonian (PN) and black hole perturbation (BHP) theory. Components of the binary are assumed to be nonspinning and on eccentric orbits. This hybrid model is 3PN accurate in terms of results from PN theory and 5PN in results from BHP theory. In terms of eccentricity, corrections through the order $\mathcal{O}(e^{10})$ are included. Further, using number of gravitational wave cycles estimates for a few representative binaries observable in the dHz band, we demonstrate the significance of the mass ratio information from the PN approach, of contributions from the BHP theory at high PN orders, and also of higher order eccentricity corrections. In particular, we find an almost 10-fold increase in number of gravitational wave cycles for a fixed mass ratio of 0.1 and $e_0\sim0.3$ (evaluated at $0.01$Hz) when contributions beyond the leading order in eccentricity are accounted for. We also confirm the requirement to go beyond 5PN order in the circular part of the waveform from BHP theory. | 少なくとも1つの中間質量ブラックホールを含み、その質量比が$0.1$～$10^{-4}$の範囲にあるコンパクト連星からの重力波の検出は、デシヘルツ（dHz）帯域のターゲット歪み感度を持つ将来の宇宙検出器の主要な発生源の一つである。 このような発生源を解析するための波形要件に合わせて、ポストニュートン（PN）理論とブラックホール摂動（BHP）理論の波形を組み合わせたハイブリッドモデルが得られる。 連星の構成要素は回転せず、軌道が偏心していると仮定する。 このハイブリッドモデルは、PN理論の結果に関しては3PN精度、BHP理論の結果に関しては5PN精度である。 離心率に関しては、$\mathcal{O}(e^{10})$のオーダーまでの補正が含まれている。 さらに、dHz帯で観測可能な代表的な連星系における重力波周期数の推定値を用いて、PNアプローチによる質量比情報、高PNオーダーにおけるBHP理論の寄与、そして高次の離心率補正の重要性を示す。 特に、質量比を0.1、$e_0\sim0.3$（$0.01$Hzで評価）に固定した場合、離心率の主要オーダーを超える寄与を考慮すると、重力波周期数がほぼ10倍に増加することを明らかにした。 また、BHP理論から得られる波形の円形部分において、5PNオーダーを超える必要があることも確認した。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The coupling between internal degrees of freedom of quantum systems and their overall motion in an external gravitational field plays a central role in multiple extensions of Einstein's equivalence principle to quantum physics. While previous models of such effects were predominantly restricted to linearized gravity and often required the motion of quantum particles to follow prescribed world-lines, this letter shows how such phenomena can be understood using generally covariant semiclassical approximations in the framework of quantum field theory in curved space-times. This method provides a unification and generalization of previously established results, but also predicts new effects such as an influence of internal energies on field amplitudes, as well as correction terms to the internal Schrödinger equation that give rise to Berry phases. | 量子系の内部自由度と外部重力場における全体の運動との結合は、アインシュタインの等価原理の量子物理学への複数の拡張において中心的な役割を果たしている。 こうした効果に関する従来のモデルは主に線形重力に限定され、量子粒子の運動が所定の世界線に従うことを必要とすることが多かったが、本稿では、曲がった時空における量子場の理論の枠組みにおいて、一般共変な半古典的近似を用いてこうした現象を理解する方法を示す。 この手法は、これまでに確立された結果の統一と一般化を提供するだけでなく、内部エネルギーが場の振幅に与える影響や、ベリー位相を生み出す内部シュレーディンガー方程式の補正項といった新たな効果も予測する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this work we investigate the influence of weak acceleration on the confinement-deconfinement phase transition in gluodynamics. Our study is carried out within lattice simulation in the comoving reference frame of accelerated observer which is parameterized by the Rindler coordinates. We find that finite temperature confinement-deconfinement phase transition turns into spatial crossover in the Rindler spacetime. In other words, spatially separated confinement and deconfinement phases can coexist in the Rindler spacetime within certain intervals of temperature and acceleration. We determine the position of the boundary between the phases as a function of temperature for several accelerations and find that it can be described by the Tolman-Ehrenfest law with rather good accuracy although a minor deviation takes place. Moreover, the critical temperature of the system in the weak acceleration regime is found to remain unchanged as that of the standard homogeneous gluodynamics. Our results imply that the spatial confinement-deconfinement transition might take place in the vicinity of the Schwarzschild black hole horizon. | 本研究では、グルーダイナミクスにおける閉じ込め-脱閉じ込め相転移に対する弱い加速の影響について調査する。 本研究は、リンドラー座標でパラメータ化された加速観測者の共動参照フレームにおける格子シミュレーション内で実施する。 有限温度閉じ込め-脱閉じ込め相転移は、リンドラー時空において空間クロスオーバーに変わることがわかった。 言い換えれば、リンドラー時空において、特定の温度および加速度範囲内で、空間的に分離された閉じ込め相と脱閉じ込め相が共存できる。 我々は、いくつかの加速度について温度の関数として相間の境界の位置を決定し、わずかな偏差が生じるものの、トールマン-エーレンフェストの法則によってかなり良好な精度で記述できることを発見した。 さらに、弱い加速状態におけるシステムの臨界温度は、標準的な均質グルーダイナミクスの場合と変わらないことがわかった。 私たちの結果は、空間的な閉じ込めと非閉じ込めの遷移がシュワルツシルトブラックホールの地平線の近くで起こる可能性があることを示唆しています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Matter interacts through two long range forces: gravity and electromagnetism. While all matter contributes to the gravitational potential, electromagnetic effects were traditionally expected to cancel in large systems because positive and negative charges balance. Yet astrophysical objects clearly show long range electromagnetic behavior, so the cancellation cannot be perfect. This paper develops a model for stationary aggregation of matter into a star that consistently includes angular momentum and electromagnetic effects. We reformulate the standard polytropic stellar model as a variational problem and extend it to include the kinetic energy of rigid rotation and the electromagnetic interaction energy between oppositely charged baryonic matter. The electromagnetic contribution to the action is taken to be the minimal energy required to generate the stellar magnetic dipole moment. This energy has two parts: the pure electromagnetic contribution, expressible as a surface integral, and the free energy difference between magnetized and unmagnetized matter, obtained by analyzing a degenerate electron gas in a background of cold ions. Differential forms provide a convenient mathematical framework. The resulting model incorporates electromagnetic effects into stellar structure in a way consistent with linearized general relativity. Although the full system forms a complex open boundary problem, exact solutions exist under simplifying assumptions. The phase diagram predicted by the simplified model shows patterns that may motivate further study of the balance between matter, gravitation, and electromagnetism | 物質は、重力と電磁気力という2つの長距離力を介して相互作用する。 すべての物質は重力ポテンシャルに寄与するが、従来、大規模システムでは正負の電荷が釣り合うため、電磁気効果は打ち消されると予想されてきた。 しかし、天体物理学上の物体は明らかに長距離電磁気的挙動を示すため、打ち消し合いは完全には起こらない。 本論文では、角運動量と電磁気効果を一貫して含む、恒星への物質の定常集積モデルを構築する。 標準的なポリトロープ恒星モデルを変分問題として再定式化し、剛体回転の運動エネルギーと、反対電荷を持つバリオン物質間の電磁相互作用エネルギーを含めるように拡張する。 この作用への電磁気的寄与は、恒星の磁気双極子モーメントを生成するために必要な最小エネルギーとみなされる。 このエネルギーは2つの部分から成る。 面積分として表せる純粋な電磁気的寄与と、冷イオン背景中の縮退電子ガスを解析することで得られる、磁化物質と非磁化物質間の自由エネルギー差である。 微分形式は、簡便な数学的枠組みを提供する。 得られたモデルは、線形化された一般相対論と整合的な方法で恒星構造に電磁気効果を取り入れている。 システム全体は複雑な開境界問題を形成するが、単純化された仮定の下では厳密な解が存在する。 この単純化されたモデルによって予測される相図は、物質、重力、電磁気のバランスに関する更なる研究を促す可能性のあるパターンを示している。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Gravitational wave radiation from periodic orbits in some standard regular black hole spacetimes is studied, primarily using known methods (numerical and analytic). We demonstrate specific differences with the singular Schwarzschild geometry by analysing orbit characteristics, gravitational wave strain profiles, and the corresponding power spectrum density, for different values of the regularising parameter `$g$'. Further, we assess our results vis-a-vis the LISA sensitivity curves and show how our results may be useful while developing templates for detecting regular black holes as viable alternatives to the singular ones. The appendices to our article contain details on errors in our estimates and provide for the first time, some exact analytical expressions on gravitational wave radiation from different types of periodic orbits in Schwarzschild spacetime. | いくつかの標準的な正則ブラックホール時空における周期軌道からの重力波放射を、主に既知の手法（数値的および解析的）を用いて研究する。 我々は、正則化パラメータ「$g$」の異なる値について、軌道特性、重力波歪みプロファイル、および対応するパワースペクトル密度を解析することにより、特異シュワルツシルト幾何学との具体的な違いを明らかにする。 さらに、LISA感度曲線と比較して結果を評価し、特異ブラックホールの代替として正則ブラックホールを検出するためのテンプレートを開発する際に、我々の結果がどのように役立つかを示す。 本論文の付録には、推定値の誤差に関する詳細が記載されており、シュワルツシルト時空における様々なタイプの周期軌道からの重力波放射に関する正確な解析的表現を初めて提供する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We demonstrate that quantum entanglement between primordial gravitons in dynamically decoupled gravitational sectors can parametrically enhance the tensor power spectrum during inflation. Unlike standard mechanisms relying on classical dynamics or modified actions, this enhancement originates from the reduced density matrix of the observable sector after tracing over a hidden gravitational reservoir. This framework allows for a sizable tensor-to-scalar ratio r > 0.01 consistent with sub-Planckian inflaton excursions, providing a purely quantum mechanical evasion of the Lyth bound. The resulting mixed state leaves a distinctive "quantum birthmark" in the form of oscillatory features in the power spectrum and a characteristic violation of the single-field consistency relation, manifesting as a scale-dependent enhancement of the squeezed-limit bispectrum. Furthermore, we forecast that this entanglement may manifest as a late-time stochastic noise enhancement in gravitational wave interferometers, offering a novel experimental window into the quantum nature of spacetime. | 我々は、動的に分離した重力セクターにおける原始重力子間の量子エンタングルメントが、インフレーション過程においてテンソルパワースペクトルをパラメトリックに増強できることを実証する。 古典力学や修正作用に依存する標準的なメカニズムとは異なり、この増強は、隠れた重力リザーバーをトレースした後に観測可能なセクターの密度行列が減少することに起因する。 この枠組みは、サブプランクインフレーションと整合する、テンソル対スカラー比r > 0.01という大きな値を可能にし、純粋に量子力学的にリス限界を回避する。 結果として生じる混合状態は、パワースペクトルにおける振動特性という形で特徴的な「量子バースマーク」と、単一場無矛盾性関係の特徴的な破れを残し、スクイーズ極限バイスペクトルのスケール依存的な増強として現れる。 さらに、このエンタングルメントは重力波干渉計における後期確率的ノイズ増強として現れ、時空の量子的性質を調べるための新たな実験的窓を提供する可能性があると予測しています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate axial gravitational perturbations and quasinormal modes of regular black holes supported by an Einasto distribution of matter. Halo matter not only removes the central singularity but also modifies the quasinormal spectrum. We show that the resulting quasinormal spectrum deviates systematically from the Schwarzschild case, with shifts in both oscillation frequencies and damping rates that grow with the halo scale parameter and the Einasto index. In near-extremal configurations, the damping rate can be significantly suppressed, leading to long-lived modes. The effects of regularity and environmental factors on the spectrum are found to be substantially larger than the estimated numerical uncertainty, as confirmed independently by high-order WKB calculations with Padé resummation and time-domain integration. | 我々は、物質のエイナスト分布によって支えられた正則ブラックホールの軸方向重力摂動と準正規スペクトルを調査する。 ハロー物質は中心特異点を除去するだけでなく、準正規スペクトルも変化させる。 結果として生じる準正規スペクトルはシュワルツシルトの場合から系統的に逸脱し、振動周波数と減衰率の両方がハロースケールパラメータとエイナスト指数とともにシフトすることを示す。 極限に近い構成では、減衰率が大幅に抑制され、長寿命モードにつながる。 スペクトルに対する正則性と環境要因の影響は、推定された数値不確かさよりも大幅に大きいことがわかった。 これは、パデ再総和と時間領域積分を用いた高次WKB計算によって独立に確認された。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The approximately 11-year jet precession period observed in M87* strongly suggests that the supermassive rotating black hole with a tilted accretion disk, which could provide a powerful constraint for confining the parameters of black hole. In this paper, our aim is to utilize the observations of M87* to preliminarily constrain the parameters of the rotating black hole in Bumblebee gravity by modeling the motion of the tilted accretion disk particle with the spherical orbits. We compute spherical orbits and ISSOs, demonstrating that the conserved quantities energy $\mathcal{E}$, angular momentum $\mathcal{L}$, and Carter constan $\mathcal{K}$ depend on $(r,a,\ell,ζ)$, exhibiting distinct behaviors for prograde and retrograde orbits. For prograde orbits, the ISSO radius $r_{ISSO}$ decreases with spin parameter $a$ and LSB parameter $\ell$ and increases with the tilt angular $ζ$, whereas the opposite trends occur for retrograde orbits. Angular analysis shows that $θ$ oscillates within $(π/2-ζ, π/2+ζ)$, while $φ$ increases approximately linearly, enabling the determination of the oscillation period $T_θ$, azimuthal accumulation $φ(T_θ)/π$, and precession angular velocity $ω_t$. Using the observed jet precession period $T=11.24 \pm 0.47$ years with a fixed tilt $ζ=1.25^\circ$, the warp radius $r/M$ ranges from $(5.73,25.15)$ for prograde and $(6.16,26.46)$ for retrograde orbits, increasing with $a$ or $\ell$. Comparisons with Kerr limits ($r/M=14.12$ prograde, $16.1$ retrograde) suggest that $r/M>16$ may indicate a non-vacuum Bumblebee vector field. Incorporating the EHT shadow $θ_{sh}=42\pm3μ$as further constrains $r/M$ to $(5.82,22.61)$ and $(6.17,24.74)$, with discrepancies of $0.05\sim1.96$. | M87*で観測された約11年のジェット歳差運動周期は、傾斜した降着円盤を持つ超大質量回転ブラックホールの存在を強く示唆しており、ブラックホールのパラメータを制限する強力な制約条件となる可能性がある。 本論文では、M87*の観測結果を用いて、傾斜した降着円盤粒子の運動を球軌道でモデル化することにより、バンブルビー重力圏における回転ブラックホールのパラメータを予備的に制限することを目的とする。 球軌道とISSOを計算し、エネルギー保存量$\mathcal{E}$、角運動量$\mathcal{L}$、およびカーター定数$\mathcal{K}$が$(r,a,\ell,ζ)$に依存し、順行軌道と逆行軌道で異なる挙動を示すことを示す。 順行軌道の場合、ISSO半径$r_{ISSO}$はスピンパラメータ$a$とLSBパラメータ$\ell$とともに減少し、傾斜角$ζ$とともに増加するが、逆行軌道では逆の傾向が見られる。 角度解析により、$θ$は$(π/2-ζ, π/2+ζ)$の範囲内で振動し、$φ$はほぼ線形に増加することがわかる。 これにより、振動周期$T_θ$、方位角積算$φ(T_θ)/π$、歳差角速度$ω_t$を決定することができる。 観測されたジェット歳差運動周期$T=11.24 \pm 0.47$年、固定傾斜$ζ=1.25^\circ$を用いると、ワープ半径$r/M$は順行軌道で$(5.73,25.15)$、逆行軌道で$(6.16,26.46)$の範囲となり、$a$または$\ell$とともに増加する。 カー限界（順行軌道で$r/M=14.12$、逆行軌道で$16.1$）との比較から、$r/M>16$は非真空のバンブルビーベクトル場を示唆している可能性が示唆される。 EHTシャドウ$θ_{sh}=42\pm3μ$asを組み込むと、$r/M$はさらに$(5.82,22.61)$と$(6.17,24.74)$に制限され、その差は$0.05\sim1.96$である。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The geometry of the Newman-Unti-Tamburino (NUT) vacuum solution is characterized as the unique Petrov Type D vacuum metric such that the two double principal null directions form an integrable distribution. We study expanding and twisting non-vacuum Type D metrics in this geometry, with the additional assumption $Φ_{01}=Φ_{12}=0$. We prove that these conditions determine the solutions up to a freedom in $Φ_{11}\pm 3Λ$. | ニューマン-アンティ-タンブリーノ（NUT）真空解の幾何学は、二つの二重主ヌル方向が可積分分布を形成するような、唯一のペトロフ型D真空計量として特徴付けられる。 我々は、この幾何学において、$Φ_{01}=Φ_{12}=0$という追加の仮定のもと、展開型およびねじれ型の非真空型D計量を研究する。 これらの条件は、$Φ_{11}\pm 3Λ$の自由度まで解を決定することを証明する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We analytically investigate scalar superradiant scattering in the rotating dyonic Kerr-Sen black hole of Einstein-Maxwell-Dilaton-Axion theory. Starting from the separable Klein-Gordon equation for a massive neutral scalar field, we work in the low-frequency and slow-rotation regime and employ the analytical asymptotic matching (AAM) method to compute the reflection coefficient and the associated superradiant amplification factor. Since an exact global scattering solution is not available in this four-charge geometry, the AAM framework enables a controlled analytic treatment of the near-and far-region dynamics. We provide detailed and systematic derivations of the matching procedure leading to the closed-form amplification formula. The superradiant condition is obtained explicitly and we demonstrate that energy extraction occurs exclusively for co-rotating modes satisfying $Ω< m Ω_H$. We show that the presence of electric and magnetic charges suppresses the amplification relative to the Kerr limit, whereas lighter co-rotating scalar fields broaden the superradiant window and enhance the efficiency of rotational energy extraction. | アインシュタイン-マクスウェル-ディラトン-アクシオン理論の回転するダイオンKerr-Senブラックホールにおけるスカラー超放射散乱を解析的に調べる。 質量を持つ中性スカラー場に対する分離型クライン-ゴルドン方程式から出発し、低周波かつ低速回転領域で解析的漸近整合（AAM）法を用いて反射係数と関連する超放射増幅係数を計算する。 この4価幾何学では正確な全体散乱解が得られないため、AAMフレームワークは近傍領域および遠方領域のダイナミクスを制御された解析的処理を可能にする。 我々は、閉じた形式の増幅公式につながる整合手順の詳細かつ体系的な導出を提供する。 超放射条件を明示的に導出し、エネルギー抽出は$Ω< m Ω_H$を満たす共回転モードでのみ発生することを示す。 電荷と磁気電荷の存在によりカー限界に対する増幅が抑制される一方で、より軽い共回転スカラー場により超放射ウィンドウが広がり、回転エネルギー抽出の効率が向上することがわかります。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Sidney Coleman has noted that superluminal particles or observers would be able to go back in time and have no definite trajectory according to subluminal observers, while not violating Lorentz invariance [1]. Recently, Dragan and Ekert have significantly developed similar ideas even further, which lead to formulation of ``quantum principle of relativity'' that intimately links the two theories [2]. However, field theory descriptions of an on-shell tachyon, described by scalar field $φ$ with negative mass squared parameter, lead to violation of basic principles of relativity or quantum mechanics. In this work, we investigate whether purely virtual tachyons can be consistent within the fakeon framework-the only known viable formulation of purely virtual particles. We identify two fatal obstructions. First, Lorentz boosts mix creation and annihilation operators, rendering the canonical commutation relations non-invariant despite formal invariance of the vacuum. Second, the real part of the tachyon Feynman propagator and Wheeler propagator have disjoint support, preventing application of both the fakeon prescription and Wheeler-Feynman absorber mechanism. Interactions with stable Standard Model fields further violate Lorentz invariance and the equivalence principle, and we provide quantitative limit on coupling strength of such scenario. Our analysis excludes possibility of formulating covariant quantum field theory of interacting virtual tachyons. | シドニー・コールマンは、超光速粒子や観測者は、時間遡行が可能であり、光速以下の観測者から見ると明確な軌道を持たないが、ローレンツ不変性は破れないと指摘している[1]。 最近、ドラガンとエケルトは同様の考えをさらに発展させ、「量子相対性原理」という定式化に至った[2]。 しかし、負の質量二乗パラメータを持つスカラー場$φ$で記述されるオンシェル・タキオンの場の理論による記述は、相対性理論や量子力学の基本原理に違反する。 本研究では、純粋仮想粒子の唯一有効な定式化であるフェイクオンの枠組みにおいて、純粋仮想タキオンが整合するかどうかを検証する。 我々は2つの致命的な障害を特定する。 第一に、ローレンツは混合生成演算子と消滅演算子をブーストするため、真空の形式不変性にもかかわらず、標準的な交換関係が不変ではなくなる。 第二に、タキオン・ファインマン伝播関数の実部とホイーラー伝播関数の実部は互いに素な台を持つため、フェイクオンの処方とホイーラー・ファインマン吸収機構の両方の適用が不可能となる。 安定な標準模型の場との相互作用は、ローレンツ不変性と同値原理をさらに破るため、我々はそのようなシナリオの結合強度に定量的な制限を与える。 本解析は、相互作用する仮想タキオンの共変量子場理論を定式化する可能性を排除する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We revisit Jacobson's thermodynamic derivation of gravitational dynamics in the presence of generalized, non-extensive horizon entropies. Working within a local Rindler-wedge framework, we formulate the Clausius relation as the stationarity condition of a Massieu functional at fixed Unruh temperature, which identifies the entropy slope as the parameter controlling the effective gravitational coupling. For area-type entropies with constant slope, the construction reproduces Einstein's equations with $G_{eff} = 1/(4s_0)$, while curvature-dependent entropy densities supplemented by an internal entropy-production term yield the field equations of $f(R)$ gravity. Motivated by group-entropic considerations and long-range correlations, we model the entropy of horizon cross sections by a power law $S(A) = η(A/4G)^δ$ and analyze its local and global implications. To fix the otherwise arbitrary coarse-graining scale entering the entropy slope, we introduce a Topological Calibration Principle that ties the reference area to intrinsic geometric data through the Gauss-Bonnet theorem. For compact two-dimensional sections, this selects a canonical calibration area and leads to a topology-dependent effective coupling $G_{eff}(χ) \propto |χ|^{1-δ}$ where $χ$ represents the Euler characteristic. Consistency across scales and topologies yields logarithmic bounds on $|1-δ|$, while the associated scale dependence induces a characteristic modulation of the gravitational coupling in cosmology. The framework thus provides a controlled route to confront non-extensive horizon thermodynamics with both theoretical consistency requirements and observational constraints. | 一般化された非示量的地平エントロピーが存在する場合の重力ダイナミクスのヤコブソンによる熱力学的導出を再検討する。 局所リンドラーウェッジの枠組みを用いて、固定されたウンルー温度におけるマシュー汎関数の定常条件としてクラウジウス関係を定式化し、エントロピー勾配が有効重力結合を制御するパラメータであると同定する。 勾配が一定である面積型エントロピーの場合、この構成は$G_{eff} = 1/(4s_0)$のアインシュタイン方程式を再現し、曲率依存のエントロピー密度に内部エントロピー生成項を加えることで$f(R)$重力場の方程式が得られる。 群エントロピー的考察と長距離相関に基づき、地平断面積のエントロピーをべき乗則$S(A) = η(A/4G)^δ$でモデル化し、その局所的および大域的な意味合いを解析する。 エントロピー勾配に入る粗視化スケールを任意に固定するために、ガウス・ボネ定理を用いて参照領域を固有の幾何学的データに結び付ける位相較正原理を導入する。 コンパクトな2次元断面の場合、これは標準的な較正領域を選択し、位相依存の有効結合$G_{eff}(χ) \propto |χ|^{1-δ}$（ここで$χ$はオイラー特性を表す）をもたらす。 スケールと位相にわたる一貫性は$|1-δ|$の対数的上界をもたらし、関連するスケール依存性は宇宙論における重力結合の特徴的な変調を引き起こす。 このように、この枠組みは、理論的一貫性の要件と観測的制約の両方を満たす非示量的地平線熱力学に対処するための制御された経路を提供する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| A quantum description of hairy black holes within gravitational decoupling (GD) is developed using coherent graviton states. Classical geometry emerges as the mean-field limit of a finite graviton condensate, while quantum fluctuations introduce a short-distance regulator. We construct a coherent quantum GD hairy black hole metric by Gaussian smearing the gravitational potential, with an effective width that encodes the size of the quantum core. The resulting geometry is free of curvature singularities over appropriate parameter ranges and exhibits modified horizon structures. The effective stress-energy tensor is derived, the energy conditions are analyzed, and the Misner-Sharp mass is computed. We investigate geodesics in the coherent quantum GD hairy black hole geometry, with relevant deviations from the RN case. Photon rings, critical impact parameters, and light deflection exhibit measurable strong-field modifications, allowing observational constraints on deviations from general relativity. | 重力分離（GD）におけるヘアリーブラックホールの量子的記述を、コヒーレント重力子状態を用いて構築する。 有限重力子凝縮体の平均場極限として古典的幾何学が出現し、量子ゆらぎが短距離調節因子を導入する。 我々は、重力ポテンシャルをガウス分布で塗りつぶすことで、量子コアの大きさを符号化する有効幅を持つコヒーレント量子GDヘアリーブラックホール計量を構築する。 結果として得られる幾何学は、適切なパラメータ範囲で曲率特異点を持たず、修正された地平線構造を示す。 有効応力エネルギーテンソルを導出し、エネルギー条件を解析し、ミスナー・シャープ質量を計算する。 我々は、RNケースからの関連する偏差を伴うコヒーレント量子GDヘアリーブラックホール幾何学における測地線を調査する。 光子リング、臨界衝突パラメータ、および光偏向は、測定可能な強場変化を示し、一般相対論からの偏差に対する観測的制約を可能にする。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate an inflationary scenario driven by a complex scalar field nonminimally coupled to gravity and subject to a non-symmetric complex potential. The real part of the potential controls the cosmological background and realizes a plateau-type inflation compatible with $α$-attractor $\mathrm{T}$-models, while the imaginary part acts as an effective non-Hermitian deformation encoding dissipative effects. Working in the Jordan frame and imposing ghost-free conditions on the effective Planck mass, we derive the background equations and define a complex equation-of-state parameter whose real part governs the expansion and whose imaginary part quantifies departures from conservative dynamics. Numerical integration shows that the duration of inflation is primarily controlled by the nonminimal coupling $ζ$, whereas the complex asymmetry parameter $Δ\varepsilon$ has a negligible impact on the real background: the real energy density and pressure vary by less than $10^{-5}$ as $Δ\varepsilon$ is scanned over its allowed range. Mapping the two-field dynamics to an effective single-field description in the Einstein frame, we obtain a spectral index $n_s\simeq 0.968-0.971$ and a tensor-to-scalar ratio $r<10^{-3}$, fully consistent with Planck 2018 bounds. We introduce a relevance parameter and show that non-Hermitian effects remain strongly suppressed during slow roll but grow to $\mathcal{O}(1)$ near the end of inflation, triggering an efficient reheating phase without additional fields or {\it ad hoc} friction terms. In this sense, the imaginary sector behaves as an effective $\mathcal{PT}$-symmetric channel for energy transfer, providing a geometrical mechanism for inflation and its exit within a non-Hermitian scalar-tensor framework. | 我々は、重力と非最小結合し、非対称な複素ポテンシャルを受ける複素スカラー場によって駆動されるインフレーションシナリオを調査する。 ポテンシャルの実部は宇宙論的背景を制御し、$α$アトラクター$\mathrm{T}$モデルと整合するプラトー型インフレーションを実現する。 一方、虚部は散逸効果を符号化する有効非エルミート変形として作用する。 ジョルダン座標系で作業し、有効プランク質量にゴーストフリー条件を課すことで、背景方程式を導出し、実部が膨張を支配し、虚部が保存的ダイナミクスからの逸脱を定量化する複素状態方程式パラメータを定義する。 数値積分により、インフレーションの持続時間は主に非最小結合 $ζ$ によって制御されるのに対し、複素非対称パラメータ $Δ\varepsilon$ は実背景にほとんど影響を与えないことが示された。 つまり、実エネルギー密度と圧力は、$Δ\varepsilon$ が許容範囲にわたってスキャンされても、$10^{-5}$ 未満しか変化しない。 2 場ダイナミクスをアインシュタイン フレームの有効単一場記述にマッピングすると、スペクトル指数 $n_s\simeq 0.968-0.971$ とテンソル対スカラー比 $r<10^{-3}$ が得られ、これは Planck 2018 の境界と完全に一致する。 関連性パラメータを導入し、非エルミート効果はスローロール中には強く抑制されたままであるが、インフレーションの終わり近くでは $\mathcal{O}(1)$ にまで増大し、追加の場や {\it ad hoc} 摩擦項なしで効率的な再加熱フェーズが引き起こされることを示す。 この意味で、虚数セクターはエネルギー転送のための有効な $\mathcal{PT}$ 対称チャネルとして動作し、非エルミート スカラー テンソル フレームワーク内でのインフレーションとその終了の幾何学的メカニズムを提供します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| This brief note is written with a somewhat similar purpose to Earman's 2011 paper on the conceptual problems on the Unruh effect. However, we confine ourselves to Sewell's modular approach to the Unruh effect, which is based on the theorems of Tomita-Takesaki and Bisognano-Wichmann. This approach is rigorous, and has an advantage of being model-independent. However, we will see that a number of conceptual problems remain unsolved on this approach. | この短いノートは、ウンルー効果の概念的問題について論じたEarmanの2011年の論文と多少類似した目的で執筆されています。 しかし、ここでは、富田・竹崎定理とビゾニャーノ・ヴィッヒマン定理に基づく、ウンルー効果に対するSewellのモジュラーアプローチに限定します。 このアプローチは厳密であり、モデル非依存という利点があります。 しかしながら、このアプローチには未解決の概念的問題がいくつか残っていることがわかります。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The unification of quantum mechanics and general relativity remains among the most profound challenges in fundamental physics. Here we investigate a novel quantum probe of strong-field gravity: the gravitomagnetic Aharonov-Bohm (AB) effect for Cooper pairs propagating in Kerr spacetime. The frame-dragging induced by a rotating black hole (BH) generates an effective vector potential through the off-diagonal metric component $g_{tφ}$, which couples to the macroscopic phase of the superconducting condensate. We derive the gauge-invariant AB phase shift $Δθ= (4πm^* Ma/\hbar)(1/r_2 - 1/r_1)$ for an interferometer with arms at radii $r_1$ and $r_2$, where $m^* = 2m_e$ is the Cooper pair mass and $a$ is the BH spin parameter. Remarkably, the predicted phases reach $|Δθ| \sim 10^{24}$ radians for Sgr~A* and $\sim 10^{27}$ radians for M87*, reflecting the enormous gravitomagnetic flux near supermassive BHs. We analyze the dependence on interferometer geometry, demonstrate that tidal disruption of Cooper pairs is negligible at distances $r \gtrsim 10\,r_s$, and establish connections to the geometric Berry phase. Although direct experimental realization remains beyond current technology due to the vast distances involved, our framework provides quantitative predictions linking quantum coherence to spacetime curvature, complementing recent observations of gravitational AB phases in atom interferometry. | 量子力学と一般相対論の統一は、基礎物理学における最も難解な課題の一つである。 本研究では、強場重力の新しい量子プローブとして、カー時空を伝播するクーパー対の重力磁気アハラノフ・ボーム（AB）効果を調査する。 回転するブラックホール（BH）によって誘起されるフレームドラッグは、非対角計量成分$g_{tφ}$を介して有効ベクトルポテンシャルを発生させ、これが超伝導凝縮体のマクロ位相と結合する。 半径$r_1$と$r_2$のアームを持つ干渉計について、ゲージ不変なAB位相シフト$Δθ= (4πm^* Ma/\hbar)(1/r_2 - 1/r_1)$を導出する。 ここで、$m^* = 2m_e$はクーパー対質量、$a$はBHスピンパラメータである。 驚くべきことに、予測される位相は$|Δθ| Sgr~A*では$\sim 10^{24}$ラジアン、M87*では$\sim 10^{27}$ラジアンとなり、超大質量BH近傍の巨大な重力磁気フラックスを反映している。 我々は干渉計の形状への依存性を解析し、距離$r \gtrsim 10\,r_s$ではクーパー対の潮汐破壊が無視できることを実証し、幾何学的ベリー位相との関連性を確立した。 関係する距離が広大であるため、直接的な実験的実現は現在の技術では困難であるが、我々の枠組みは量子コヒーレンスと時空の曲率を関連付ける定量的な予測を提供し、原子干渉計における重力AB位相の最近の観測を補完するものである。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| As gravitational-wave catalogs grow, they will become increasingly computationally expensive to analyze in their entirety, especially when inferring astrophysical source populations with high-dimensional, flexible models. Bayesian statistics offers a natural remedy, letting us update our knowledge of physical models as new data arrive, without re-analyzing existing data. However, doing so requires the posterior probability density of model parameters for previous observations, which is typically intractable. Here, we use variational neural posterior estimation to rapidly update the inferred population of binary black holes as data are observed in gravitational-wave detectors. We apply this approach to real and simulated catalogs analyzed with both low- and high-dimensional population models, testing the reliability of three update cadences: with new catalogs of sources, month by month during an observing run, and as each new signal arrives. We investigate the success and failure modes of neural sequential updates, finding that the robustness of updating is sensitive to the information contained in each update and that updating is most effective when performed with larger segments of data. We outline one additional scientific application enabled by Bayesian updating: identification of events that are individually informative about the population. Neural Bayesian updates to astrophysical population models also provide efficient likelihood representations for joint analyses with other data, e.g., standard-siren cosmology, and similar methods can be used to perform Bayesian stochastic background searches. | 重力波カタログが大きくなるにつれて、特に高次元で柔軟なモデルを用いて天体物理学的ソース種族を推定する場合、全体を解析するにはますます計算コストが高くなる。 ベイズ統計は自然な解決策を提供し、新しいデータが到着すると、既存のデータを再解析することなく、物理モデルに関する知識を更新できる。 しかし、そのためには以前の観測のモデルパラメータの事後確率密度が必要となり、これは通常扱いにくい。 本研究では、変分ニューラル事後推定を用いて、重力波検出器でデータが観測されると、推定された連星ブラックホール種族を迅速に更新する。 この手法を、低次元と高次元の両方の種族モデルを用いて解析した実際のカタログとシミュレートされたカタログに適用し、3種類の更新周期（新しいソースカタログ、観測実行中の月ごと、および新しい信号が到着するたびに）の信頼性をテストした。 ニューラル・シーケンシャル・アップデートの成功モードと失敗モードを調査し、アップデートの堅牢性は各アップデートに含まれる情報に敏感であり、より大きなデータセグメントでアップデートを実行すると最も効果的であることを発見しました。 ベイズ更新によって可能になるもう一つの科学的応用、すなわち個体群について個別に有益な情報をもたらすイベントの特定についても概説します。 天体物理学的個体群モデルに対するニューラル・ベイズ更新は、標準サイレン宇宙論などの他のデータとの共同解析のための効率的な尤度表現も提供し、同様の手法を用いてベイズ確率的背景探索を行うこともできます。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We construct a new class of perturbative asymptotically Anti-de Sitter pp-wave spacetimes by performing a long-wavelength expansion of Kaigorodov metrics in arbitrary spacetime dimensions. Holographically, these spacetimes are described by a null fluid hydrodynamic expansion around null states in the conformal field theory, which can be obtained as zero temperature and infinite momentum limits of finite temperature states. Building on this, we explicitly show that special cases of this null fluid/gravity correspondence can be obtained as an ultra-relativistic limit of the usual fluid/gravity correspondence in which the temperature tends to zero while the flow approaches the speed of light. We also extend these results to the context of the blackfold approach in which the corresponding pp-wave spacetimes are asymptotically flat and can be obtained as infinite temperature limits of boosted black branes. | 我々はカイゴロドフ計量の長波長展開を任意の時空次元で実行することにより、新しいクラスの摂動漸近反ド・ジッターpp波時空を構築する。 ホログラフィックには、これらの時空は共形場理論におけるヌル状態の周りのヌル流体流体力学的展開によって記述され、これは有限温度状態の零温度極限および無限運動量極限として得られる。 これに基づいて、このヌル流体/重力対応の特殊なケースが、通常の流体/重力対応の超相対論的極限として得られることを明示的に示す。 この極限では、流れが光速に近づくにつれて温度が零に近づく。 また、これらの結果をブラックフォールドアプローチのコンテキストに拡張し、対応するpp波時空が漸近的に平坦になり、ブーストされたブラックブレーンの無限温度極限として得られる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We construct a pseudo-Newtonian potential (PNP) corresponding to a rotating black hole solution in a modified gravity (MGR) framework using a metric-based prescription. The motivation is to enable realistic accretion disk studies in MGR, where full relativistic MHD simulations remain computationally prohibitive. Effective potentials and the underlying Newtonian-like forces are derived for both massive and massless particles in the equatorial plane, relevant for disk dynamics. The reliability of the PNP is tested by comparing key orbital properties -- marginally stable, marginally bound, photon orbits and energies at marginally stable orbit radii -- with exact MGR predictions. The PNP reproduces the marginally stable and photon orbits exactly, while marginally bound orbits and specific energies deviate by less than about 7-10%. The influence of the MGR parameter on particle dynamics and effective potentials is analyzed, revealing non-trivial departures from simple Newtonian intuition. The study demonstrates that the proposed PNP accurately captures essential spatial properties of MGR spacetime and provides an efficient, physically consistent tool for investigating accretion phenomena and strong-gravity astrophysics beyond general relativity. | 我々は、計量ベースの処方を用いて、修正重力（MGR）フレームワークにおける回転ブラックホール解に対応する擬ニュートンポテンシャル（PNP）を構築する。 その目的は、完全な相対論的MHDシミュレーションが計算的に困難であるMGRにおいて、現実的な降着円盤研究を可能にすることである。 円盤ダイナミクスに重要な、赤道面内の質量を持つ粒子と質量を持たない粒子の両方について、有効ポテンシャルと基礎となるニュートン力（有効ポテンシャルと基礎となるニュートン力）を導出する。 PNPの信頼性は、主要な軌道特性（限界安定、限界束縛、光子軌道、限界安定軌道半径におけるエネルギー）をMGRの厳密な予測と比較することで検証される。 PNPは限界安定軌道と光子軌道を正確に再現する一方、限界束縛軌道と比エネルギーは約7～10%未満の偏差を示す。 MGRパラメータが粒子ダイナミクスと有効ポテンシャルに与える影響を分析し、単純なニュートン的直感からの非自明な逸脱を明らかにする。 この研究は、提案された PNP が MGR 時空の本質的な空間特性を正確に捉え、一般相対性理論を超えた降着現象や強重力天体物理学を調査するための効率的で物理的に一貫性のあるツールを提供することを実証しています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate the extent to which pseudo-Newtonian gravitational potentials can reproduce classic tests of general relativity without resorting to full general relativistic formalisms. This is useful for the researchers seeking intuitive insight into relativistic gravity. Focusing on the perihelion precession of Mercury, gravitational redshift, and gravitational light bending, we derive analytical expressions for orbital precession and demonstrate that, with suitable physically acceptable parameters, pseudo-Newtonian approaches can accurately reproduce the observed perihelion advance and gravitational redshift. However, we confirm that no single potential consistently captures all relativistic effects. In particular, while certain parameters yield agreement with general relativity for planetary motion and redshift, they fail to reproduce gravitational lensing over a broad range of impact parameters. Our results highlight both the usefulness and limitations of pseudo-Newtonian methods in modeling gravitational phenomena. Although the pseudo-Newtonian approach cannot serve as universal substitutes for general relativity, especially in strong-field regimes, it provides valuable semi-analytical insight and pedagogical simplicity. Our results indicate the usefulness of the pseudo-Newtonian approach to uncover more complicated phenomena involved with strong field gravity in possibly modification to general relativity. | 我々は、擬ニュートン重力ポテンシャルが、一般相対論的な形式論に完全に依存することなく、一般相対論の古典的な検証をどの程度再現できるかを調査する。 これは、相対論的重力への直感的な洞察を求める研究者にとって有用である。 水星の近日点歳差運動、重力赤方偏移、重力による光の曲がりに焦点を当て、軌道歳差運動の解析的表現を導出し、物理的に許容可能な適切なパラメータを用いると、擬ニュートン的アプローチが観測された近日点前進と重力赤方偏移を正確に再現できることを示す。 しかし、単一のポテンシャルですべての相対論的効果を一貫して捉えられるものは存在しないことも確認した。 特に、特定のパラメータは惑星の運動と赤方偏移に関して一般相対論と一致するものの、広範囲の影響パラメータにわたる重力レンズ効果を再現できない。 我々の結果は、重力現象のモデル化における擬ニュートン的方法の有用性と限界の両方を浮き彫りにする。 擬ニュートン的アプローチは、特に強磁場領域においては一般相対論の普遍的な代替物としては機能しないものの、貴重な半解析的洞察と教育的な簡便性を提供する。 我々の研究結果は、一般相対論の修正の可能性を含め、強磁場重力に関連するより複雑な現象を明らかにする上で擬ニュートン的アプローチの有用性を示している。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We extend the first order dissipative relativistic hydrodynamics model of Bemfica-Disconzi-Noronha- Kovtun (BDNK) in order to include the charge number current in full first order expansion with out-of-equilibrium contribution proportional to the evolution equation of the ideal fluid. We obtain a fully second order system of partial differential equation (PDE) that can be casted in a fully conservative way. We analyze the hyperbolicity of this model coupled to Einstein field equations using a newly developed technique that allows for hyperbolicity studies without explicit first order reduction. Furthermore, we identify a frame choice where our formulation is causal, stable and with positive entropy generation for a wide range of equations of state (EoS). Our analysis shows that the inclusion of an out-of-equilibrium correction to the charge current, plays an important role in guaranteeing the strong hyperbolicity and, therefore, the well-posedness of the system. If such correction is not applied, an extra frame restriction must be added to the present in the literature in order to obtain a strongly hyperbolic system. | 我々は、Bemfica-Disconzi-Noronha-Kovtun (BDNK) の一次散逸相対論的流体モデルを拡張し、理想流体の発展方程式に比例する非平衡寄与を持つ完全な一次展開で電荷数電流を含める。 我々は、完全に保存的な方法でキャストできる完全な二次偏微分方程式 (PDE) 系を得る。 我々は、明示的な一次縮約なしで双曲性研究を可能にする新しく開発された技術を使用して、アインシュタイン場の方程式に結合されたこのモデルの双曲性を解析する。 さらに、我々の定式化が因果的で安定であり、広範囲の状態方程式 (EoS) に対して正のエントロピー生成を持つフレーム選択を識別する。 我々の解析は、電荷電流への非平衡補正を含めることが、強い双曲性、ひいてはシステムの適切性を保証する上で重要な役割を果たすことを示している。 このような補正を適用しない場合は、強い双曲型システムを得るために、文献に示されたフレーム制約に追加の制約を追加する必要があります。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Quantum field theory predicts that dynamical curved spacetimes can spontaneously excite particle pairs from the quantum vacuum, a phenomenon extensively studied in expanding universes and in scenarios involving gravitational collapse. In this article, we explore particle creation driven by radial oscillations of 3+1-dimensional spherically symmetric compact objects, such as neutron stars, using a massless, minimally coupled scalar field as a reference model. We employ a toy model to describe the oscillatory dynamics and its coupling to the field modes, focusing on the resulting effects in the exterior spacetime of the star. The Bogoliubov coefficients relating the in and out vacua are computed non-perturbatively using high-precision numerical methods, without relying on weak-field, small-amplitude or small-velocity expansions. This allows us to determine the full particle spectrum and the total particle number in the strong-field and fully relativistic regime. Our analysis confirms the existence of particle creation in this setting and, crucially, reveals a distinct resonance structure in the spectrum. | 量子場の理論は、動的に曲がった時空が量子真空から粒子対を自発的に励起すると予測しており、この現象は膨張宇宙や重力崩壊を伴うシナリオにおいて広く研究されている。 本稿では、質量ゼロで最小結合のスカラー場を参照モデルとして用い、中性子星などの3+1次元球対称コンパクト天体の動径振動によって駆動される粒子生成について考察する。 我々は、振動ダイナミクスとその場のモードとの結合を記述するためにトイモデルを用い、星の外部時空における結果として生じる効果に焦点を当てる。 出入り真空に関連するボゴリュボフ係数は、弱場展開、小振幅展開、または小速度展開に依存せず、高精度数値解析を用いて非摂動的に計算される。 これにより、強場展開および完全相対論的領域における完全な粒子スペクトルと粒子総数を決定することができる。 私たちの分析は、この設定での粒子生成の存在を確認し、重要なことに、スペクトル内に明確な共鳴構造を明らかにしました。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Light crossing dark domain walls that source a top form coupled to gauge Chern--Simons terms mixing visible and dark $U(1)$ gauge fields generically converts into dark photons. The effect is entirely localized on the wall and requires no additional ingredients. The conversion rate is a sharp function of the photon frequency in the wall rest frame, vanishing above the ultraviolet cutoff of the top form sector. Partial cloaking may also induce a rotation of the polarization of transmitted light of order $Δ\vartheta \sim 10^{-3}$ radians, modify the cosmic microwave background power spectrum, and violate Etherington's reciprocity relation at low frequencies. These effects can impact cosmological determinations of the Hubble rate. | 可視光と暗黒$U(1)$ゲージ場を混合するゲージチャーン-サイモンズ項に結合したトップフォームの源となるダークドメインウォールを通過する光は、一般的にダーク光子に変換されます。 この効果はウォール上に完全に局在し、追加の要素を必要としません。 変換率はウォールレストフレームにおける光子周波数の鋭い関数であり、トップフォームセクターの紫外線カットオフを超えると消失します。 部分的なクローキングは、透過光の偏光を$Δ\vartheta \sim 10^{-3}$ラジアン程度回転させ、宇宙マイクロ波背景放射のパワースペクトルを変化させ、低周波数においてエザリントンの相反関係に反する可能性もあります。 これらの効果は、ハッブル宇宙望遠鏡によるハッブル宇宙望遠鏡の観測結果からハッブル宇宙望遠鏡の観測結果に影響を及ぼす可能性があります。 |