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| Original Text | 日本語訳 |
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We consider three-dimensional Einstein gravity in Euclidean signature with a finite boundary of torus topology endowed with an induced metric of fixed conformal class and a constant trace of extrinsic curvature $K$. For vanishing, positive, and negative cosmological constant $Λ$, we analytically determine boundaries enclosing different patches of locally flat, de Sitter (dS$_3$), and Anti-de Sitter (AdS$_3$) spaces. We find solutions that depend non-trivially on either cycle of the torus, noting that some of them exhibit self-intersections. Adapting the Gibbons-Hawking prescription of interpreting the Euclidean gravitational path integral as a thermal partition function, we explore the rich semi-classical thermodynamic phase space of the problem. While most saddles are found to be either thermally unstable or metastable compared to those with uniform boundaries, we find inhomogeneous solutions that are thermodynamically favourable in the case of $Λ< 0$ and $2| 我々は、固定された共形クラスの誘導計量と一定の外曲率トレース $K$ を備えたトーラス位相の有限境界を持つ、ユークリッド符号の 3 次元アインシュタイン重力を考察する。 宇宙定数 $Λ$ がゼロ、正、負の場合について、局所的に平坦な空間、ド・ジッター空間 (dS$_3$)、および反ド・ジッター空間 (AdS$_3$) の異なるパッチを囲む境界を解析的に決定する。 我々は、トーラスのいずれかのサイクルに非自明に依存する解を見つけ、それらのいくつかが自己交差を示すことに注意する。 ユークリッド重力経路積分を熱分配関数として解釈するというギボンズ・ホーキングの処方箋を適用して、我々はこの問題の豊かな半古典的熱力学的位相空間を探求する。 ほとんどの鞍点は、均一な境界を持つ鞍点と比較して熱的に不安定または準安定であることがわかっていますが、$Λ< 0$ および $2 | |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We consider quantum gravity corrections to the maximum entropic force that arise from several gravitational uncertainty principles. These include the Generalized Uncertainty Principle (GUP), the Extended Uncertainty Principle (EUP), the Generalized Extended Uncertainty Principle (GEUP), and the Linear-Quadratic GUP (LQGUP). We find that the modified entropic force depends on the dimensionless parameters of the uncertainty principles and, thus, on the underlying quantum gravity theory. Furthermore, the entropic force, which is quantum gravity corrected in the framework of the extended uncertainty principles, also depends on the number of Planck areas that made the ``EUP area". | 本稿では、いくつかの重力不確定性原理から生じる最大エントロピー力に対する量子重力補正について考察する。 これらの原理には、一般化不確定性原理（GUP）、拡張不確定性原理（EUP）、一般化拡張不確定性原理（GEUP）、および線形二次GUP（LQGUP）が含まれる。 修正されたエントロピー力は、不確定性原理の無次元パラメータ、ひいては基礎となる量子重力理論に依存することがわかった。 さらに、拡張不確定性原理の枠組みで量子重力補正されたエントロピー力は、「EUP領域」を構成するプランク領域の数にも依存する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Gravitational-wave memory is a low-frequency, non-oscillatory signal that provides a promising probe of strong-field gravity. We present the first computation of memory from full inspiral--merger--ringdown waveforms in a theory beyond GR, focusing on scalar Gauss--Bonnet gravity. We find percent-level deviations from GR, mainly driven by modified merger dynamics, while scalar-induced contributions to tensor memory are strongly suppressed. We found that including memory greatly enhances the mismatch between GR and beyond-GR waveforms, highlighting its potential as a complementary observable for tests of gravity with next-generation detectors. | 重力波メモリは、低周波で非振動的な信号であり、強重力場の有望なプローブとなる。 本稿では、スカラーガウス・ボンネ重力に焦点を当て、一般相対性理論（GR）を超える理論において、完全なインスパイラル・マージ・リングダウン波形からメモリを初めて計算した結果を示す。 修正されたマージダイナミクスが主な原因でGRから数パーセントのずれが見られる一方、テンソルメモリへのスカラー誘起寄与は強く抑制されている。 メモリを含めることでGR波形とGRを超える波形との不一致が大幅に増大することが分かり、次世代検出器を用いた重力検証における補完的な観測量としての可能性が示された。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We propose a novel phenomenological model of quantum gravitational collapse inspired by loop quantum gravity that ensures a completely regular spacetime evolution. By incorporating quantum gravitational modifications based on local rather than average energy density, our model simultaneously resolves both the central singularity and the shell-crossing singularities. Numerical simulations reveal that the interplay between local quantum repulsion and gravitational attraction leads to the formation of a stable, outgoing solitary matter wave, supported by a dynamical local anti-trapped region. This mechanism allows for a time-like ejection of the entire stellar mass -- a \emph{fuzzy-nova} -- which signals the end of macroscopic black holes. By providing a concrete dynamical mechanism for matter to escape the trapped region, our work sets a new stage for resolving the information paradox and opens a realistic observational window into quantum gravity. | 我々は、ループ量子重力に着想を得た、時空の完全な規則的進化を保証する量子重力崩壊の新たな現象論的モデルを提案する。 平均エネルギー密度ではなく局所エネルギー密度に基づく量子重力修正を取り入れることで、我々のモデルは中心特異点とシェル交差特異点の両方を同時に解決する。 数値シミュレーションにより、局所的な量子斥力と重力引力の相互作用が、動的な局所反トラップ領域によって支えられた、安定した外向きの孤立物質波の形成につながることが明らかになった。 このメカニズムにより、恒星質量全体が時間的に放出される――いわゆる「ファジー新星」――ことが可能となり、巨視的ブラックホールの終焉を告げる。 物質がトラップ領域から脱出するための具体的な動的メカニズムを提供することで、我々の研究は情報パラドックスの解決に向けた新たな舞台を整え、量子重力への現実的な観測窓を開く。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Gravitational memory provides a distinctive low-frequency probe of gravity, but explicit merger studies beyond general relativity remain limited. In this work, we investigate memory from binary black hole mergers in Ricci-coupled scalar-Gauss-Bonnet gravity, a natural extension of scalar-Gauss-Bonnet theory that admits an additional scalar breathing polarization. Based on numerical-relativity waveforms of binary black hole coalescences, we show that the change in the scalar charge of the system across merger generates a significant scalar-memory contribution. For a GW150914-like system, this effect modifies the memory signal in a gravitational-wave detector on the same observable timescale and by an amount comparable to the pure scalar-Gauss-Bonnet correction to tensor memory. Thus, it can substantially enhance the total deviation from the general-relativity prediction over a broad range of source and detector configurations. We argue that this identifies a general mechanism: whenever a compact-binary merger changes the asymptotic charge of an additional gravitational field, and that field sources an observable extra polarization, the resulting memory can provide a leading low-frequency signature of new gravitational physics. | 重力メモリは重力の低周波領域における特徴的なプローブとなるが、一般相対性理論を超えた明示的な合体研究は依然として限られている。 本研究では、スカラー・ガウス・ボンネ理論の自然な拡張であり、追加のスカラー呼吸偏極を許容するリッチ結合スカラー・ガウス・ボンネ重力における連星ブラックホール合体からのメモリを調査する。 連星ブラックホール合体の数値相対論波形に基づき、合体に伴う系のスカラー電荷の変化が、重要なスカラーメモリ寄与を生み出すことを示す。 GW150914のような系の場合、この効果は重力波検出器におけるメモリ信号を、同じ観測可能な時間スケールで、テンソルメモリに対する純粋なスカラー・ガウス・ボンネ補正に匹敵する量だけ変化させる。 したがって、広範囲の光源および検出器構成において、一般相対性理論の予測からの全偏差を大幅に増大させる可能性がある。 我々は、これが一般的なメカニズムを特定するものであると主張する。 すなわち、コンパクト連星の合体によって追加の重力場の漸近電荷が変化し、その場が観測可能な余分な分極を生み出す場合、結果として生じる記憶は、新しい重力物理学の主要な低周波シグネチャを提供する可能性がある。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We consider the simplest quadratic extension of MacDowell-Mansouri pre-geometric gravity preserving the topological pre-volume form symmetry. After symmetry breaking, it becomes $(\mathrm{Lovelock})^2$ gravity, dual to a Galileon-like Horndeski scalar-tensor theory. The gravitational Higgs mechanism forces the Gauss-Bonnet coupling to be inversely proportional to the bare cosmological constant. The quadratic correction renders the gravitational $θ$-angle dynamical in the form of a gravi-axion, whose effective mass sets the dark energy scale, thus naturally realizing a dynamical dark energy. The model fits DESI's BAO+FS data exceptionally well ($χ^2_{\rm red} = 1.394$), deviating from $Λ\mathrm{CDM}$ by only a few percent in the gravitational slip parameter $γ(z)$ with stable tensor perturbations. This analysis establishes a concrete, testable bridge between pre-geometric gravity and cosmic acceleration. | 我々は、位相的プレボリューム形式対称性を保持する、マクダウェル・マンスーリのプレ幾何学的重力の最も単純な二次拡張を考察する。 対称性の破れの後、それはガリレオン型ホーンデスキ・スカラーテンソル理論と双対な$(\mathrm{Lovelock})^2$重力となる。 重力ヒッグス機構は、ガウス・ボンネ結合定数が裸の宇宙定数に反比例するように強制する。 二次補正により、重力$θ$角は重力アクシオンの形で動的になり、その有効質量がダークエネルギーのスケールを決定し、それによって動的ダークエネルギーが自然に実現される。 このモデルはDESIのBAO+FSデータに非常に良く適合し（$χ^2_{\rm red} = 1.394$）、安定したテンソル摂動を伴う重力滑りパラメータ$γ(z)$において、$Λ\mathrm{CDM}$からわずか数パーセントしかずれていない。 この分析は、幾何学以前の重力と宇宙の加速との間に、具体的で検証可能な架け橋を確立するものである。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We extend the restricted phase space formalism for spherically symmetric black hole solutions of Einstein-Maxwell theory to the quasi-local regime, with the static observers located at a finite radial distance. The first law and Euler relation for the RN and RN-AdS black holes are proved to hold, but only with the inclusion of an extra pair of thermodynamic variables, i.e. the pressure and the area of the codimension-2 hypersurface on which the observers reside. For the RN black holes, the quasi-local behavior is analyzed in detail. It turns out that the RN black holes in the quasi-local description behaves significantly different from itself in the asymptotic description, but is extremely similar to the RN-AdS black holes in the asymptotic description, e.g. allowing for isocharge temperature-entropy phase transitions and lack of isovoltage temperature-entropy phase transitions. In the neutral limit, the Hawking-Page-like transitions appear in the quasi-local description which is absent in the asymptotic description. | アインシュタイン・マクスウェル理論の球対称ブラックホール解に対する制限位相空間形式を、静的観測者が有限の半径距離に位置する準局所領域に拡張します。 RNブラックホールとRN-AdSブラックホールの第一法則とオイラー関係が成り立つことが証明されますが、これは観測者が存在する余次元2超曲面の圧力と面積という一対の熱力学的変数を追加した場合に限られます。 RNブラックホールについては、準局所的な振る舞いを詳細に分析します。 準局所的な記述におけるRNブラックホールは、漸近的な記述におけるそれ自身とは大きく異なる振る舞いをしますが、漸近的な記述におけるRN-AdSブラックホールとは非常に類似しており、例えば、等電荷温度-エントロピー相転移を許容し、等電圧温度-エントロピー相転移を欠くことがわかります。 中性極限においては、準局所的な記述にはホーキング・ページ型遷移が現れるが、漸近的な記述には現れない。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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We investigate static and spherically symmetric traversable wormhole solutions in the framework of $f(Q)$ gravity by considering a power-law model of the form $f(Q)=γ(-Q)^m$. By adopting an anisotropic matter distribution and imposing an equation of state relating the radial pressure and energy density, we obtain an analytic shape function that satisfies the geometric requirements for a traversable wormhole. The model parameter is constrained to $0| $f(Q)$重力理論の枠組みにおいて、$f(Q)=γ(-Q)^m$のべき乗則モデルを考慮することで、静的かつ球対称な通過可能なワームホール解を調査する。 異方性物質分布を採用し、半径方向の圧力とエネルギー密度を関連付ける状態方程式を課すことで、通過可能なワームホールの幾何学的要件を満たす解析的な形状関数を得る。 モデルパラメータは$0 | |
| Original Text | 日本語訳 |
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| This paper presents a high-precision gravitational redshift test using the China Space Station (CSS) Laser Time Transfer (CLT) system. We develop a comprehensive observation equation based on a c^{-3} order relativistic model for space-ground clock comparison. While the CSS optical clock system is currently in the orbital debugging phase, our simulation using actual CSS orbit data achieves a gravitational redshift verification precision of (1.8 \pm 47)*10^{-7} -- approximately one order of magnitude improvement over previous experiments. Our work represents the first application of laser-based time transfer for gravitational redshift verification at such precision, and the first use of the CSS CLT link for testing this fundamental aspect of General Relativity. Unlike microwave-based methods, our laser approach avoids ionospheric effects and first-order Doppler shifts. Residual analysis identifies tropospheric delay variations and atmospheric turbulence as the primary remaining uncertainty contributors. The achieved precision enables gravitational potential difference measurements with 0.1 m^2/s^2 precision -- offering new capabilities for both fundamental physics investigations and geodetic applications including intercontinental height transfer. This work establishes a new benchmark for high-precision tests of relativistic physics and demonstrates the transformative potential of space-based optical time transfer. | 本論文では、中国宇宙ステーション（CSS）のレーザー時刻伝送（CLT）システムを用いた高精度重力赤方偏移検証について述べる。 我々は、宇宙・地上時計比較のためのc⁻³次相対論モデルに基づく包括的な観測方程式を開発した。 CSS光時計システムは現在軌道デバッグ段階にあるが、実際のCSS軌道データを用いたシミュレーションでは、(1.8 ± 47)×10⁻⁷という重力赤方偏移検証精度を達成した。 これは、これまでの実験に比べて約1桁の改善である。 本研究は、このような精度での重力赤方偏移検証にレーザーを用いた時刻伝送を初めて適用したものであり、一般相対性理論のこの基本的側面を検証するためにCSS CLTリンクを初めて使用したものである。 マイクロ波を用いた方法とは異なり、我々のレーザー方式は電離層効果と一次ドップラーシフトを回避できる。 残差解析により、対流圏遅延変動と大気乱流が主な不確実性要因であることが明らかになった。 この精度により、0.1 m²/s²の精度で重力ポテンシャル差を測定できるようになり、基礎物理学の研究と、大陸間高度伝送を含む測地学の応用分野の両方に新たな可能性がもたらされます。 この研究は、相対論的物理学の高精度検証における新たな基準を確立し、宇宙空間における光学的時刻伝送の革新的な可能性を実証するものです。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate bound and periodic timelike geodesics and their associated gravitational-wave (GW) signatures in the spacetime of a regular black hole arising in asymptotically safe gravity (ASG). The geometry incorporates quantum corrections via a running gravitational coupling, encoded in a dimensional scaling parameter $ξ$, that modifies the near-horizon structure while preserving asymptotic flatness. We derive the effective potential for massive test particles and determine the conditions for stable circular and bound motion as functions of $ξ$, including the shift in the innermost stable circular orbit (ISCO). The three topological integers $(z,w,v)$, which represent the number of zooms, whirls, and vertices per radial cycle, are used to categorize the test particles' periodic orbits using Levin's zoom -- whirl taxonomy. Moreover, we employ the rational frequency ratio $q = \frac{ω_φ}{ω_r} - 1$ to find closed orbits, where $ω_φ$ and $ω_r$ stand for the azimuthal and radial frequencies, respectively. We examine how the orbital frequency spectrum is altered, whirl behaviour is enhanced, and deviations from the Schwarzschild limit are produced by the quantum parameter $ξ$. The GW forms for extreme mass-ratio inspirals (EMRIs) are calculated within the quadrupole approximation. We find that as $ξ$ increases, the signals that are released exhibit detectable amplitude modulations and phase shifts. The corresponding typical strain spectra fall within the anticipated sensitivity limits of space-based detectors such as LISA, Taiji, and TianQin, as they peak in the millihertz frequency band. Peak strain increases monotonically with $ξ$, indicating that observational restrictions on quantum-gravity-induced deviations from classical general relativity in the strong-field domain can be obtained from precise measurements of zoom -- whirl dynamics in EMRIs. | 漸近的に安全な重力 (ASG) で発生する正則ブラックホールの時空における束縛された周期的な時間的測地線とそれに関連する重力波 (GW) シグネチャを調査する。 この幾何学は、漸近的な平坦性を維持しながら地平線近傍の構造を修正する、次元スケーリングパラメータ $ξ$ に符号化された実行重力結合を介した量子補正を取り入れている。 質量のあるテスト粒子の有効ポテンシャルを導出し、最も内側の安定円軌道 (ISCO) のシフトを含め、$ξ$ の関数として安定な円運動と束縛運動の条件を決定する。 半径方向のサイクルあたりのズーム、渦巻き、頂点の数を表す 3 つの位相整数 $(z,w,v)$ は、Levin のズーム - 渦巻き分類法を使用してテスト粒子の周期軌道を分類するために使用される。 さらに、閉軌道を見つけるために、有理周波数比 $q = \frac{ω_φ}{ω_r} - 1$ を使用します。 ここで、$ω_φ$ と $ω_r$ はそれぞれ方位角周波数と半径方向周波数を表します。 量子パラメータ $ξ$ によって、軌道周波数スペクトルがどのように変化し、渦巻き挙動がどのように強化され、シュワルツシルト限界からのずれがどのように生じるかを調べます。 極端質量比の合体 (EMRI) の重力波の形状は、四重極近似内で計算されます。 $ξ$ が増加するにつれて、放出される信号は検出可能な振幅変調と位相シフトを示すことがわかりました。 対応する典型的な歪みスペクトルは、ミリヘルツ周波数帯域でピークを示すため、LISA、Taiji、TianQin などの宇宙ベースの検出器の予想される感度限界内に収まります。 ピーク歪みは$ξ$とともに単調に増加し、これは、EMRIにおけるズーム・ワールダイナミクスの精密な測定から、強磁場領域における量子重力によって誘発される古典的一般相対性理論からの逸脱に対する観測的制約が得られることを示している。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Gravitational-wave observations have renewed interest in the black-hole mass gap and in the maximum mass of first-generation black holes below its lower edge. The \(^{12}{\rm C}(α,γ)^{16}{\rm O}\) reaction plays a central role in this problem because it determines the carbon-to-oxygen ratio after core-helium burning and thereby affects the later evolution of massive stars toward pulsational pair instability and pair-instability supernovae. Recent attempts to constrain \(S(300~{\rm keV})\) from gravitational-wave population inferences face important limitations, because the lower edge of the black-hole mass gap is not directly measured. It is inferred model dependently from assumptions about stellar evolution, metallicity, mass loss, rotation, binary evolution, hierarchical mergers, selection effects, priors, and the adopted population model. Therefore, values of \(S(300~{\rm keV})\) inferred from black-hole populations must remain consistent with independent nuclear-physics constraints. In this work we reanalyze the low-energy \(^{12}{\rm C}(α,γ)^{16}{\rm O}\) \(S\) factor using updated information on the subthreshold \(1^{-}\) and \(2^{+}\) ANCs and on the ground-state ANC of \(^{16}{\rm O}\), together with direct capture data. These constraints favor a lower \(S(300~{\rm keV})\) than the older central evaluation and disfavor very large values required by some black-hole-population interpretations. Using the resulting ANC-constrained \(S(300~{\rm keV})\) range and the transformed relation between this quantity and the lower edge of the pair-instability mass gap, we estimate \[ \frac{M_{\rm BH}}{M_\odot}\simeq 61\text{--}75 . \] Thus, the present nuclear-physics constraints favor a relatively high lower edge of the first-generation black-hole mass gap. | 重力波観測によって、ブラックホールの質量ギャップ、およびその下限値以下の第一世代ブラックホールの最大質量に対する関心が再び高まっている。 この問題において、\(^{12}{\rm C}(α,γ)^{16}{\rm O}\)反応は中心的な役割を果たす。 なぜなら、この反応は中心核ヘリウム燃焼後の炭素酸素比を決定し、それによって大質量星の脈動型対不安定性や対不安定性超新星への進化に影響を与えるからである。 重力波集団推定から\(S(300~{\rm keV})\)を制約しようとする最近の試みは、ブラックホールの質量ギャップの下限値が直接測定されていないため、重要な制約に直面している。 これは、恒星進化、金属量、質量損失、自転、連星進化、階層的合体、選択効果、事前分布、および採用された集団モデルに関する仮定に基づいて、モデル依存的に推定されるものである。 したがって、ブラックホール集団から推定される\(S(300~{\rm keV})\)の値は、独立した核物理学的制約と整合していなければなりません。 本研究では、閾値以下の\(1^{-}\)および\(2^{+}\)の原子核数（ANC）と\(^{16}{\rm O}の基底状態ANCに関する最新情報、および直接捕獲データを用いて、低エネルギー\(^{12}{\rm C}(α,γ)^{16}{\rm O}\)の\(S\)因子を再解析します。 これらの制約は、従来の中心的な評価よりも低い\(S(300~{\rm keV})\)を支持し、一部のブラックホール集団解釈で要求される非常に大きな値を支持しません。 結果として得られた ANC 制約 \(S(300~{\rm keV})\) の範囲と、この量と対不安定性質量ギャップの下限との間の変換された関係を使用して、\[ \frac{M_{\rm BH}}{M_\odot}\simeq 61\text{--}75 \] を推定します。 したがって、現在の核物理学の制約は、第一世代ブラックホール質量ギャップの比較的高い下限を支持しています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The event horizon of a black hole is arguably the most dramatic manifestation of the fact that in General Relativity, causal structure is dynamical and spacetimes can be separated into distinct regions by causal boundaries. Causal set quantum gravity is an approach to quantum gravity in which causal relations between spacetime points constitute the basic structure on which the theory is based. This raises the question how a discrete horizon can be identified in a causal set. In our paper, we first construct a local diagnostic to approximate a global concept, namely the event horizon, based on discrete timelike curves. We then turn to the concept of an apparent horizon, which is based on local properties of geodesics, rather than global properties of the entire spacetime. We undertake first steps towards detecting apparent horizons in causal sets, using so-called ladders as tracers of null geodesics. We find that a discrete counterpart of the expansion changes sign across the black-hole horizon, as it should. Finally, we introduce the notion of a fuzzy ladder, which enables us to track null geodesics for larger intervals of the affine parameter. Thereby, we construct a portion of a discrete horizon in a toy-model for a black-hole spacetime in 1+1 dimensions. | ブラックホールの事象の地平線は、一般相対性理論において因果構造が動的であり、時空が因果境界によって異なる領域に分割できるという事実を最も劇的に表していると言えるでしょう。 因果集合量子重力は、時空点間の因果関係を理論の基本構造とする量子重力へのアプローチです。 これは、因果集合において離散的な地平線をどのように識別できるかという疑問を提起します。 本論文では、まず離散的な時間的曲線に基づいて、事象の地平線という大域的な概念を近似するための局所的な診断法を構築します。 次に、時空全体の大域的な性質ではなく、測地線の局所的な性質に基づく見かけの地平線の概念に着目します。 ヌル測地線のトレーサーとしていわゆるラダーを用いることで、因果集合における見かけの地平線を検出するための第一歩を踏み出します。 その結果、膨張の離散的な対応物が、ブラックホールの地平線を境に符号を反転することが分かりました。 最後に、アフィンパラメータのより広い範囲でヌル測地線を追跡できるファジーラダーの概念を導入します。 これにより、1+1次元のブラックホール時空の簡易モデルにおいて、離散的な事象の地平線の一部を構築します。 |