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| Original Text | 日本語訳 |
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| We analyze a class of linear Ricci--trace deformations of Einstein's field equations in which the relative weight between the Ricci tensor and the scalar-curvature trace sector is modified while the metric remains the only gravitational field. The purpose of the analysis is structural rather than phenomenological: we classify the corresponding field-equation class, fix the parameter dictionaries commonly used in the Rastall-gravity literature, and identify which equivalence statements survive after Newtonian calibration. We show that two frequently used parametrizations, \[ (1-ε)R_{μν}-\frac12 g_{μν}R=κ_εT_{μν}, \qquad R_{μν}-\frac{1-λ}{2}g_{μν}R=κ_λT_{μν}, \] are algebraically isomorphic only if both the deformation parameter and the bare gravitational coupling are transformed simultaneously. This algebraic equivalence, however, is not automatically an operational equivalence. Once the same laboratory stress tensor and the same measured Newton constant are fixed, the parameter map is a passive reparametrization only at the Einstein point. We further identify the \(λ\)-representative with the standard Rastall equation, clarify the role of the conserved effective source, derive the corresponding FLRW perfect-fluid sector, and discuss degenerate cases including vacuum, trace-free matter, radiation, dust, and the singular traceless point. Finally, we distinguish the Ricci--trace class from Unimodular Gravity (UG): although both involve the trace sector, UG follows from a restricted variational principle and produces the cosmological constant as an integration constant, rather than from an algebraic Ricci--trace deformation. The result is a compact operational classification of Rastall-type Ricci--trace models. | 我々は、アインシュタイン場の方程式の線形リッチ・トレース変形のクラスを解析する。 この変形では、リッチテンソルとスカラー曲率トレースセクター間の相対的な重みが変更されるが、計量は唯一の重力場として残る。 解析の目的は現象論的ではなく構造的である。 すなわち、対応する場の方程式クラスを分類し、ラスタル重力文献で一般的に使用されているパラメータ辞書を固定し、ニュートン較正後にどの等価性ステートメントが残るかを特定する。 我々は、頻繁に使用される2つのパラメータ化、\[ (1-ε)R_{μν}-\frac12 g_{μν}R=κ_εT_{μν}、\qquad R_{μν}-\frac{1-λ}{2}g_{μν}R=κ_λT_{μν}、\]が代数的に同型であるのは、変形パラメータと裸の重力結合の両方が同時に変換される場合のみであることを示す。 しかし、この代数的等価性は、自動的に操作的等価性になるわけではありません。 同じ実験室応力テンソルと測定されたニュートン定数が固定されると、パラメータマップはアインシュタイン点でのみ受動的な再パラメータ化になります。 さらに、\(λ\)-代表を標準的なラスタル方程式と同一視し、保存される有効ソースの役割を明確にし、対応するFLRW完全流体セクターを導出し、真空、トレースフリー物質、放射、塵、および特異なトレースレス点を含む縮退ケースについて議論します。 最後に、リッチトレースクラスをユニモジュラー重力（UG）から区別します。 どちらもトレースセクターを含みますが、UGは制限された変分原理から導かれ、代数的なリッチトレース変形からではなく、積分定数として宇宙定数を生成します。 その結果、ラスタル型リッチトレースモデルのコンパクトな操作的分類が得られます。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The second data release of the European Pulsar Timing Array (EPTA) collaboration provides evidence for the presence of a gravitational-wave (GW) background. In this work, we explore a potential cosmological interpretation of this signal in terms of inflationary scenarios. We parametrize the tensor power spectrum in terms of the tensor-to-scalar ratio $r$, the tensor spectral index $n_t$, the reheating temperature $T_{\text{rh}}$, and the cut-off frequency $f_{\text{end}}$. We incorporate all relevant observational constraints, including those from the Cosmic Microwave Background, Big Bang Nucleosynthesis, and LIGO-Virgo-KAGRA observations. We demonstrate that imposing these constraints consistently reduces the region of parameter space that provides a viable interpretation of the EPTA signal, to $-11.66 \lesssim \log_{10}r \lesssim -1.45$, $1.32 \lesssim n_t \lesssim 2.47$, $1.78\text{ MeV} \lesssim T_{\text{rh}} \lesssim 28.2\text{ GeV}$, and $75.86\text{ nHz} \lesssim f_{\text{end}} \lesssim 14.45\text{ Hz}$ at the 95% confidence level. This favours the scenario in which the GW spectrum in the EPTA frequency band originates from tensor modes that re-entered the Hubble radius during the radiation-dominated era, allowing for a higher $r$ and a flatter spectrum. However, $T_{\text{rh}}$ must take very low values, which are challenging to explain theoretically. | 欧州パルサータイミングアレイ（EPTA）コラボレーションの第2次データリリースは、重力波（GW）背景の存在を示す証拠を提供する。 本研究では、インフレーションシナリオの観点から、この信号の潜在的な宇宙論的解釈を探求する。 テンソルパワースペクトルを、テンソル対スカラー比$r$、テンソルスペクトル指数$n_t$、再加熱温度$T_{\text{rh}}$、およびカットオフ周波数$f_{\text{end}}$でパラメータ化する。 宇宙マイクロ波背景放射、ビッグバン元素合成、およびLIGO-Virgo-KAGRA観測からの制約を含む、関連するすべての観測制約を取り入れる。 これらの制約を課すことで、EPTA 信号の妥当な解釈を提供するパラメータ空間の領域が、95% 信頼水準で $-11.66 \lesssim \log_{10}r \lesssim -1.45$、$1.32 \lesssim n_t \lesssim 2.47$、$1.78\text{ MeV} \lesssim T_{\text{rh}} \lesssim 28.2\text{ GeV}$、および $75.86\text{ nHz} \lesssim f_{\text{end}} \lesssim 14.45\text{ Hz}$ に一貫して縮小することを示します。 これは、EPTA 周波数帯域の GW スペクトルが、放射優勢時代にハッブル半径に再突入したテンソルモードに由来し、より高い $r$ とより平坦なスペクトルを可能にするシナリオを支持します。 しかし、$T_{\text{rh}}$は非常に低い値をとらなければならず、それを理論的に説明するのは難しい。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Evaporating black holes can leave distinct imprints on gravitational wave (GW) backgrounds. We show that black hole populations with finite width mass distributions exhibit a universal late time evolution governed by the evaporation dynamics rather than the details of the initial mass distribution, leading to a characteristic power law suppression of the induced GWs. We demonstrate this for a broad class of mass functions in primordial black hole (PBH) scenarios featuring an early Universe matter-dominated era, and identify the suppression of PBH-induced GWs found for critical collapse distributions as a manifestation of this general phenomenon. Our results establish a direct connection between the asymptotic GW spectrum and the underlying law of black hole evaporation. | 蒸発するブラックホールは、重力波（GW）の背景に明確な痕跡を残すことがあります。 本研究では、有限幅の質量分布を持つブラックホール集団は、初期質量分布の詳細ではなく、蒸発ダイナミクスによって支配される普遍的な後期進化を示し、誘導されるGWの典型的なべき乗則抑制につながることを示します。 初期宇宙の物質優勢時代を特徴とする原始ブラックホール（PBH）シナリオにおける幅広い質量関数についてこれを実証し、臨界崩壊分布で見られるPBH誘導GWの抑制を、この一般的な現象の現れとして特定します。 本研究の結果は、漸近GWスペクトルとブラックホール蒸発の根底にある法則との間に直接的な関連性を確立します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We study static neutron stars in an algebraic sector of Poincaré gauge gravity with parity-even and parity-odd quadratic torsion invariants. Since torsion is non-propagating, the contorsion equation is algebraic and can be solved in terms of the spin current. For a Weyssenhoff fluid satisfying the Frenkel condition, the metric field equations reduce to ordinary Riemannian Einstein equations sourced by an effective fluid containing spin-squared corrections. We derive the effective energy density, radial pressure, and tangential pressure, allowing both isotropic and anisotropic spin correlations. In contrast with Einstein--Cartan theory, the coefficient of the effective spin-spin interaction is not fixed, but depends on the dimensionless quadratic-torsion couplings. In the Einstein--Cartan limit, using the metric definition of the stress-energy tensor, the unpolarized spin contribution gives $w_{\mathrm{spin}}=-1/3$. We then derive the corresponding modified Tolman--Oppenheimer--Volkoff equations and solve them numerically using the DD2 equation of state. For the positive effective spin-spin coupling branch considered here, the torsion correction makes the stellar configurations more compact, lowers the maximum mass, and reduces the binding energy relative to the general-relativistic sequence. For the smooth weak-polarization profiles considered, spin-correlation anisotropy has only a negligible effect on the mass--radius relation. | パリティ偶数およびパリティ奇数の二次ねじれ不変量を持つポアンカレゲージ重力の代数セクターにおける静的中性子星を研究する。 ねじれは伝播しないため、ねじれ方程式は代数的であり、スピン電流で解くことができる。 フレンケル条件を満たすワイセンホフ流体の場合、計量場方程式は、スピン二乗補正を含む有効流体によってソースされる通常のリーマンアインシュタイン方程式に帰着する。 等方性および異方性のスピン相関の両方を許容して、有効エネルギー密度、半径方向圧力、および接線方向圧力を導出する。 アインシュタイン-カルタン理論とは対照的に、有効スピン-スピン相互作用の係数は固定されておらず、無次元の二次ねじれ結合に依存する。 アインシュタイン・カルタン極限では、応力エネルギーテンソルの計量定義を用いると、非偏極スピン寄与は $w_{\mathrm{spin}}=-1/3$ となる。 次に、対応する修正トルマン・オッペンハイマー・ボルコフ方程式を導出し、DD2 状態方程式を用いて数値的に解く。 ここで考慮した正の有効スピン-スピン結合ブランチでは、ねじれ補正により恒星配置がよりコンパクトになり、最大質量が低下し、一般相対論的系列に比べて結合エネルギーが減少する。 考慮した滑らかな弱偏極プロファイルでは、スピン相関異方性は質量-半径関係にほとんど影響を与えない。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We develop a general framework for investigating the influence of topological defects on the local characteristics of a quantum scalar field in a warped geometry background. The Ricci tensor and curvature scalar are decomposed into contributions from the warp factor, the radial geometry and the angular defect structure. For an arbitrary curvature coupling parameter, the field equation is separated into independent radial, angular and warp-coordinate parts. A complete set of normalized mode functions is obtained for general values of the angular deficit parameters. The general formalism is applied to several specific cases, such as conformally flat warped spacetimes, generalized cosmic strings, global monopoles and anti-de Sitter (AdS)-type warped geometries. The Hadamard two-point function is then evaluated for a global monopole in AdS spacetime using the obtained mode functions. | 本稿では、歪んだ幾何学的背景における量子スカラー場の局所的特性に対する位相欠陥の影響を調査するための一般的な枠組みを開発する。 リッチテンソルと曲率スカラーは、ワープ因子、半径方向の幾何学、および角度欠陥構造からの寄与に分解される。 任意の曲率結合パラメータに対して、場の方程式は独立した半径方向、角度方向、およびワープ座標部分に分離される。 角度欠損パラメータの一般的な値に対して、正規化されたモード関数の完全なセットが得られる。 この一般的な形式は、共形的に平坦な歪んだ時空、一般化された宇宙ひも、グローバルモノポール、および反ド・ジッター（AdS）型歪んだ幾何学など、いくつかの特定のケースに適用される。 次に、得られたモード関数を用いて、AdS時空におけるグローバルモノポールのアダマール2点関数を評価する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Using the finite-temperature heat kernel method, we compute the gauge-invariant effective Lagrangian up to dimension-six for massive hot scalar QED. We propose two complementary methods: integrating out heavy modes at finite temperature, and deriving the finite-temperature heat kernel coefficients from the zero-temperature ones. We show that in the static limit, both lead to the same three-dimensional effective operators. We also compute the gauge-invariant Coleman-Weinberg effective potential for a constant background at finite temperature. We further examine how the Polyakov loop modifies the matching coefficients and assess its impact together with the higher-dimensional operators on the thermodynamics of cosmological first-order phase transitions, which in turn can affect an associated gravitational-wave spectrum. | 有限温度熱核法を用いて、質量を持つ高温スカラーQEDの6次元までのゲージ不変有効ラグランジアンを計算します。 我々は、有限温度で重いモードを積分消去する方法と、ゼロ温度の熱核係数から有限温度の熱核係数を導出する方法という、2つの相補的な方法を提案します。 静的極限では、どちらの方法も同じ3次元有効演算子になることを示します。 また、有限温度で一定の背景に対するゲージ不変コールマン・ワインバーグ有効ポテンシャルも計算します。 さらに、ポリャコフループが整合係数をどのように変更するかを調べ、高次元演算子とともに、宇宙論的1次相転移の熱力学への影響を評価します。 これは、関連する重力波スペクトルにも影響を与える可能性があります。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this work, we study a model problem involving a point particle inspiraling into a non-rotating black hole in higher-derivative theories of gravity. In such theories, both the background spacetime and the generation and propagation of gravitational waves differ from those in General Relativity. We develop a modified Teukolsky formalism to describe gravitational waves sourced by the point particle and, as an illustrative example, compute the resulting fluxes to the black hole horizon and null infinity for a cubic gravity theory. The formalism is constructed in a way that can be naturally extended to rotating black holes. These results represent essential steps to build extreme mass-ratio-inspiral waveforms in modified gravity theories, which may also be rescaled to approximate waveforms from comparable-mass binary black hole systems, analogous to existing approaches in General Relativity. | 本研究では、高階微分重力理論において、点粒子が非回転ブラックホールに螺旋状に落下するモデル問題を研究する。 このような理論では、背景時空と重力波の発生および伝播は、一般相対性理論とは異なる。 我々は、点粒子から発生する重力波を記述するための修正テウコルスキー形式を開発し、例として、三次重力理論におけるブラックホール事象の地平線とヌル無限遠へのフラックスを計算する。 この形式は、回転ブラックホールにも自然に拡張できるように構築されている。 これらの結果は、修正重力理論において極端な質量比の螺旋状波形を構築するための重要なステップであり、一般相対性理論における既存のアプローチと同様に、同程度の質量の連星ブラックホール系からの近似波形に再スケーリングすることもできる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Domain walls provide an excellent fit to Pulsar Timing Array (PTA) data. A distinctive feature of the associated gravitational-wave (GW) spectrum is its ultraviolet (UV) tail, which can extend into the mHz band and thereby make cross-detection with space-based interferometers such as LISA and Taiji possible. In this work, we explore the PTA-compatible parameter space of domain-wall models and study both the reconstruction prospects at LISA and Taiji and the information gain achievable through joint PTA--LISA and PTA--Taiji analyses. We find that LISA and Taiji can probe an extended region of parameter space yielding an ultraviolet tail in the milli-Hz band, even in the presence of astrophysical foregrounds. Within the PTA-supported region, however, the genuinely informative regime is more restricted and concentrated toward the high-signal edge. In the space-based-detector-only analysis, the posterior is strongly degenerate in the underlying model parameters, although one principal parameter combination can be reconstructed with high precision where the signal is sufficiently strong. When PTA-informed priors are incorporated, the additional information gain is localized to the same high-signal region: there the space-based data produce a non-negligible posterior update and strongly suppress the catastrophic LISA(Taiji)-only degeneracy, while the final posterior often retains an axis ratio comparable to that of PTA alone. Our analysis is based on a 10-dimensional Bayesian inference with two domain-wall signal parameters and eight nuisance parameters describing instrumental noise and astrophysical foregrounds. We use 49 grid injections for the LISA-only and Taiji-only analyses and 65 injections from the PTA-supported region for the joint analyses, with Clough--Tocher interpolation used to construct posterior heat maps. | ドメインウォールは、パルサータイミングアレイ（PTA）データに優れた適合性を示します。 関連する重力波（GW）スペクトルの特徴は、紫外線（UV）テールであり、これはミリヘルツ帯まで広がり、LISAや太極などの宇宙ベースの干渉計との相互検出を可能にします。 本研究では、ドメインウォールモデルのPTA互換パラメータ空間を探索し、LISAと太極での再構成の見込みと、PTA-LISAおよびPTA-太極の共同解析によって達成可能な情報利得の両方を研究します。 LISAと太極は、天体物理学的前景が存在する場合でも、ミリヘルツ帯の紫外線テールをもたらすパラメータ空間の広い領域を調査できることがわかりました。 ただし、PTAがサポートする領域内では、真に情報量の多い領域はより限定され、高信号端に集中しています。 宇宙ベースの検出器のみの解析では、事後分布は基礎となるモデルパラメータに関して強く縮退していますが、信号が十分に強い場所では、1 つの主要なパラメータの組み合わせを高精度で再構築できます。 PTA の情報に基づく事前分布を組み込むと、追加の情報利得は同じ高信号領域に局在します。 そこでは、宇宙ベースのデータが無視できない事後分布の更新を生成し、壊滅的な LISA (Taiji) のみの縮退を強く抑制しますが、最終的な事後分布は多くの場合、PTA のみの場合と同程度の軸比を保持します。 私たちの解析は、2 つのドメイン ウォール信号パラメータと、機器ノイズと天体物理学的前景を記述する 8 つの不要パラメータを持つ 10 次元ベイズ推論に基づいています。 LISA のみおよび Taiji のみの解析には 49 個のグリッド注入を使用し、共同解析には PTA がサポートする領域から 65 個の注入を使用し、Clough-Tocher 補間を使用して事後ヒート マップを構築します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate the scalar clouds around a rotating Kalb-Ramond (KR) BTZ black hole under Robin boundary conditions. The clouds are obtained as stationary bound states at the superradiant threshold $ω=mΩ_H$, where the KR parameter, the rotation and the Robin boundary jointly determine their existence. It is shown that the KR parameter qualitatively changes the existence lines of clouds. For a nonpositive KR parameter, the lines remain monotonic, whereas for a positive KR parameter they can become nonmonotonic, so that a fixed boundary condition may admit clouds in disconnected regions of parameter space. Quasinormal modes (QNMs) and horizon fluxes are further used as consistency checks, confirming that the cloud solutions correspond to non-damping modes at the superradiant threshold where the energy flux changes sign. The KR parameter also shifts the critical Robin parameter at which the clouds exist. These results establish stationary scalar clouds as sensitive probes of the interplay between the Robin boundary conditions and KR gravity. | ロビン境界条件の下で回転するカルブ・ラモンド（KR）BTZブラックホールの周囲のスカラー雲を調査する。 雲は超放射閾値$ω=mΩ_H$における定常束縛状態として得られ、その存在はKRパラメータ、回転、およびロビン境界条件によって共同で決定される。 KRパラメータは雲の存在線を質的に変化させることが示される。 非正のKRパラメータの場合、存在線は単調のままであるが、正のKRパラメータの場合は非単調になる可能性があり、固定境界条件によってパラメータ空間の不連続領域に雲が存在する可能性がある。 準正規モード（QNM）と地平線フラックスを整合性チェックとして使用し、雲の解がエネルギーフラックスの符号が変化する超放射閾値における非減衰モードに対応することを確認する。 KRパラメータは、雲が存在する臨界ロビンパラメータも変化させる。 これらの結果は、定常スカラー雲がロビン境界条件とKR重力の相互作用を敏感に探るプローブであることを示している。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Stochastic inflation can be used to study large inflationary perturbations. This paper presents such a study for a quadratic hilltop potential, corresponding to constant-roll inflation. I solve the perturbation distribution using the spectral method, with detailed solutions of the eigenvalues and eigenfunctions of the Fokker-Planck operator. Contrary to previous studies of stochastic constant-roll inflation, the solution allows trajectories that cross the hilltop and get stuck near a reflecting boundary on the other side, tunneling out slowly in a way dictated by the lowest eigensolution. Despite their rarity, these trajectories turn out to dominate the mean first-passage time. For this reason, I argue the mean does not properly describe the inflationary background. Using the median instead, I compute the distribution of the coarse-grained $ΔN$ distribution and show that its well-known exponential tail first flattens out and then forms a peak near a maximal $ΔN$ value. I argue similar intricacies arise in primordial black hole models. | 確率的インフレーションは、大規模なインフレーション摂動の研究に利用できます。 本論文では、定常ロールインフレーションに対応する二次ヒルトップポテンシャルについて、そのような研究を提示します。 スペクトル法を用いて摂動分布を解き、フォッカー・プランク演算子の固有値と固有関数の詳細な解を求めます。 これまでの確率的定常ロールインフレーションの研究とは異なり、この解では、ヒルトップを横切り、反対側の反射境界付近で立ち往生し、最低固有値解によって規定される方法でゆっくりとトンネルアウトする軌道が許容されます。 これらの軌道はまれであるにもかかわらず、平均初回通過時間を支配することがわかっています。 このため、平均値はインフレーションの背景を適切に記述していないと主張します。 代わりに中央値を用いて、粗視化されたΔN分布の分布を計算し、そのよく知られた指数関数的な裾野が最初に平坦化し、最大ΔN値付近でピークを形成することを示します。 私は、同様の複雑な問題が原始ブラックホールモデルにも生じると主張する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We examine the impact of progenitor age-dependent luminosity evolution of Type Ia supernovae on a cosmographic measurement of the deceleration parameter $q_0$. Our recent redshift tomographic analysis showed that locally $q_0$ has a strong dipole anisotropy aligned approximately with the bulk flow, and only a small monopole component remains at distances exceeding a few hundred Mpc. Applying redshift-dependent corrections for progenitor age to the Pantheon+ catalogue, we find that this shifts the monopole component of $q_0$ to positive values (i.e. deceleration), while leaving the local dipole component essentially unchanged. | 我々は、Ia型超新星の始祖年齢に依存する光度進化が、減速パラメータ$q_0$の宇宙論的測定に与える影響を調べた。 我々の最近の赤方偏移トモグラフィー解析では、局所的に$q_0$はバルクフローとほぼ一致する強い双極子異方性を持ち、数百Mpcを超える距離では小さな単極子成分のみが残ることが示された。 始祖年齢に対する赤方偏移依存補正をPantheon+カタログに適用すると、局所的な双極子成分は実質的に変化しない一方で、$q_0$の単極子成分は正の値（すなわち減速）にシフトすることがわかった。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We revisit quantum field theory in curved spacetime (QFTCS) as a semi-classical framework for quantum matter on classical geometries, emphasizing its limitations, including vacuum ambiguity and background dependence. We briefly review major approaches to quantum gravity (QG), including Loop Quantum Gravity (LQG), string theory, and asymptotic safety, highlighting their conceptual challenges. Motivated by these issues, we outline a teleparallel framework based on coframe and spin-connection variables, where gravity is encoded in torsion rather than curvature. This framework naturally incorporates local Lorentz symmetry and fermionic couplings while displaying a gauge-like structure. We argue that the coframe/spin-connection pair provides an alternative and geometrically refined description of gravitational variables, which may serve as a useful starting point for future investigations of QG. The purpose of this work is not to provide a complete quantization of teleparallel gravity but to identify the geometric and conceptual ingredients that such a formulation would require. | 本稿では、古典幾何学上の量子物質の半古典的枠組みとして、曲がった時空における量子場理論（QFTCS）を再検討し、真空の曖昧性や背景依存性といったその限界を強調する。 ループ量子重力（LQG）、弦理論、漸近安全性など、量子重力（QG）への主要なアプローチを簡単に概説し、それらの概念的な課題を明らかにする。 これらの課題に触発され、重力が曲率ではなくねじれに符号化される、共フレーム変数とスピン接続変数に基づくテレパラレルフレームワークの概要を示す。 このフレームワークは、ゲージのような構造を示しながら、局所的なローレンツ対称性とフェルミオン結合を自然に組み込む。 共フレーム／スピン接続ペアは、重力変数の代替的かつ幾何学的に洗練された記述を提供し、将来のQG研究の有用な出発点となる可能性があると主張する。 本研究の目的は、テレパラレル重力の完全な量子化を提供することではなく、そのような定式化に必要な幾何学的および概念的な要素を特定することである。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We revisit the effective coupling of the scalaron to gauge fields in $f(R)$ gravity minimally coupled to the Standard Model, focusing on the scalaron decay into two photons. Treating the scalaron as an intrinsic component of the Jordan-frame metric, we analyse quantum effects arising from its coupling to the energy--momentum tensor. In this framework, the trace anomaly contributes to the scalaron--gauge boson interaction. Using Fujikawa's method, we derive the anomaly-induced contribution, associated with the transformation of matter fields between the Jordan and Einstein frames, first in QED and then in the full Standard Model. The resulting effective scalaron--photon interaction agrees with direct perturbative calculations that include the trace anomaly and differs from the result obtained when only the classical trace of the energy--momentum tensor is taken into account. In the limit where the scalaron mass is much smaller than the masses of particles circulating in the loop, the diagrammatic contribution cancels the anomaly-induced term, leading to a vanishing effective coupling and a strong suppression of the scalaron decay rate into photons. These results clarify the origin of discrepancies in the literature concerning the effective scalaron coupling to massless gauge fields. The discrepancies arise from inequivalent prescriptions for implementing quantum loop effects in $f(R)$ gravity, leading to different scalaron--gauge field interactions with direct implications for scalaron dark-matter phenomenology. | 標準模型に最小限に結合したf(R)重力理論における、スカラロンとゲージ場の有効結合について再検討し、特にスカラロンが2つの光子に崩壊する過程に焦点を当てる。 スカラロンをジョルダンフレーム計量の固有成分として扱い、エネルギー・運動量テンソルとの結合から生じる量子効果を解析する。 この枠組みでは、トレース異常がスカラロンとゲージボソンの相互作用に寄与する。 藤川の方法を用いて、まずQEDにおいて、次に標準模型全体において、ジョルダンフレームとアインシュタインフレーム間の物質場の変換に伴う異常による寄与を導出する。 得られた有効スカラロン・光子相互作用は、トレース異常を考慮した直接的な摂動計算と一致し、エネルギー・運動量テンソルの古典的なトレースのみを考慮した場合の結果とは異なる。 スカラロンの質量がループ内を循環する粒子の質量よりもはるかに小さい極限では、図式的な寄与が異常項を打ち消し、有効結合が消失し、スカラロンの光子への崩壊率が強く抑制される。 これらの結果は、質量ゼロのゲージ場への有効スカラロン結合に関する文献上の矛盾の原因を明らかにする。 これらの矛盾は、$f(R)$重力における量子ループ効果の実装方法が等価でないことに起因し、異なるスカラロンとゲージ場の相互作用をもたらし、スカラロン暗黒物質の現象論に直接的な影響を与える。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Dark photons are a gauge boson of a hypothetical dark sector, representing one of the most-studied minimal extensions of the Standard Model, with wide-ranging theoretical and observational implications. Here, we consider scenarios in which an initially unpopulated dark photon sector is populated via resonant photon to dark photon conversions. This process leads to observable spectral distortions in the cosmic microwave background (CMB), that can be used to constrain these models. We extend previous spectral distortion studies of the monopole spectrum to anisotropic spectral distortions, using the newly developed Frequency Hierarchy (FH) framework of CosmoTherm. We illustrate the physics by presenting detailed computations of the photon transfer functions and distortion cross power spectra throughout the dark photon parameter space. We find that the dark photon mass explicitly controls the shape (i.e., multipole-dependence) of the signal power spectra, while the overall amplitude of the signal is determined by the kinetic mixing parameter of the model. Using these results, we place complementary limits on the minimal dark photon model using data from Planck, finding that the constraints are only marginally weaker than those obtained with COBE/FIRAS data for the average (monopole) distortion. In addition, we compute the corrections to the standard temperature field, arguing that conversions at redshifts larger than $2\times 10^6$ may add iso-curvature type perturbations, which could lead to novel constraints in regimes where distortion anisotropies thermalize. | ダークフォトンは、仮説上のダークセクターのゲージボソンであり、標準模型の最も研究されている最小拡張の1つを表し、理論的にも観測的にも幅広い意味合いを持っています。 ここでは、初期状態ではダークフォトンが存在しないセクターが、共鳴光子からダークフォトンへの変換によって満たされるシナリオを検討します。 このプロセスは、宇宙マイクロ波背景放射（CMB）に観測可能なスペクトル歪みをもたらし、これらのモデルを制約するために使用できます。 私たちは、新たに開発されたCosmoThermの周波数階層（FH）フレームワークを使用して、単極スペクトルのスペクトル歪みに関するこれまでの研究を異方性スペクトル歪みに拡張します。 私たちは、ダークフォトンパラメータ空間全体にわたる光子伝達関数と歪みクロスパワースペクトルの詳細な計算を示すことで、その物理を説明します。 私たちは、ダークフォトンの質量が信号パワースペクトルの形状（すなわち、多重極依存性）を明示的に制御し、信号の全体的な振幅はモデルの運動学的混合パラメータによって決定されることを発見しました。 これらの結果を用いて、プランク衛星のデータから最小ダークフォトンモデルに対する補完的な制約を課したところ、平均的な（単極子）歪みに対する制約は、COBE/FIRASデータから得られた制約と比べてわずかに弱いだけであることがわかった。 さらに、標準温度場に対する補正を計算し、2×10⁶を超える赤方偏移での変換が等曲率型の摂動を加える可能性があり、歪み異方性が熱平衡化する領域で新たな制約をもたらす可能性があることを論じた。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We study the possibility of significant PBH production from a slow first-order phase transition with delayed reheating. Since delayed reheating results in an early matter-dominated phase between percolation and reheating, we developed a peak-theoretic approach to PBH formation during this phase based on the non-Gaussian distribution of overdensity arising from the transition. To obtain the collapse probability, we performed large-scale Monte Carlo simulations and employed the hoop-conjecture criterion. We include tidal-torque terms to investigate the initial spin of the PBHs and find that the average spin parameter is $\mathcal{O}(10^{-3})$. Furthermore, we obtain an emergent overdensity threshold for collapse that depends on the phase transition properties and reheating efficiency. We find that the resulting PBH abundance is extremely sensitive to the reheating efficiency, with order-unity changes in efficiency leading to variations of many orders of magnitude in the collapse fraction. We identify regions of parameter space where the resulting PBHs can account for the entirety of the dark matter abundance. Finally, we also constrain the phase transition and reheating properties from current data on (non-)observations of PBHs. | 我々は、遅延再加熱を伴う緩やかな一次相転移による原始ブラックホール（PBH）の有意な生成の可能性を研究した。 遅延再加熱は、パーコレーションと再加熱の間に物質優勢相をもたらすため、我々は、この相におけるPBH形成に対するピーク理論的アプローチを、相転移から生じる過密度の非ガウス分布に基づいて開発した。 崩壊確率を得るために、大規模なモンテカルロシミュレーションを実行し、フープ予想基準を採用した。 潮汐トルク項を含めてPBHの初期スピンを調べたところ、平均スピンパラメータは$\mathcal{O}(10^{-3})$であることがわかった。 さらに、相転移特性と再加熱効率に依存する、崩壊のための新たな過密度閾値を得た。 結果として生じるPBHの存在量は再加熱効率に極めて敏感であり、効率が1桁変化すると、崩壊率が何桁も変動することがわかった。 我々は、結果として生じる原始ブラックホールが暗黒物質の存在量全体を説明できるようなパラメータ空間の領域を特定する。 最後に、原始ブラックホールの（非）観測に関する現在のデータから、相転移と再加熱の特性を制約する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We present a full-relativistic waveform model for extreme mass-ratio inspirals (EMRIs) by self-consistently combining the effective one-body (EOB) formalism with the Teukolsky equation. The model incorporates analytical, mass-ratio-informed geodesic solutions within a deformed Kerr metric into the source term of the Teukolsky equation, establishing a direct connection between finite-mass-ratio orbital dynamics and gravitational-wave emission. The resulting frequency-domain formulation is coupled to a high-performance solver for the homogeneous Teukolsky equation, enabling rapid evaluation of the tens of thousands of modes required for accurate EMRI waveforms. We generate waveforms and radiation fluxes for generic Kerr orbits and investigate the influence of finite-mass-ratio corrections beyond the test-particle limit. The results show that mass-ratio-dependent deformations produce measurable modifications to radiation fluxes, and accumulated waveform phases over observationally relevant timescales. Our framework provides a generic-orbit EOB--Teukolsky waveform model for future space-based GW data analysis. | 本稿では、有効1体（EOB）形式とテウコルスキー方程式を自己無撞着に組み合わせることにより、極端質量比インスパイラル（EMRI）に対する完全相対論的波形モデルを提示する。 このモデルは、変形したカー計量内の解析的かつ質量比を考慮した測地線解をテウコルスキー方程式のソース項に組み込み、有限質量比軌道力学と重力波放射との直接的な関係を確立する。 得られた周波数領域の定式化は、均質テウコルスキー方程式の高性能ソルバーと結合され、正確なEMRI波形に必要な数万のモードを迅速に評価することを可能にする。 我々は、一般的なカー軌道の波形と放射束を生成し、テスト粒子限界を超えた有限質量比補正の影響を調査する。 結果は、質量比に依存する変形が、観測的に関連のある時間スケールにわたって、放射束と蓄積された波形位相に測定可能な変化をもたらすことを示している。 私たちのフレームワークは、将来の宇宙ベースの重力波データ解析のための、汎用軌道EOB-テウコルスキー波形モデルを提供します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate late-Universe dynamics in which the dark matter component is described by axion particles. The proposed framework departs from the standard $Λ$CDM paradigm due to a small fraction of axions driving the system away from thermal equilibrium. We analyze the evolution of the axion energy density using both a kinetic and a classical field approach, yielding an identical macroscopic evolution equation for the dark matter density. The resulting scenario modifies $Λ$CDM dynamics in the late Universe (specifically at $z \lesssim 1$), while asymptotically recovering the standard baseline at earlier cosmic epochs. We compare the theoretical predictions of our formulation against a comprehensive suite of late-Universe datasets. Our statistical analysis reveals that when the SH0ES local calibration is included, the collisional axion model becomes significantly favored over $Λ$CDM, yielding a best-fit Hubble constant of $H_0 \simeq 73~{\rm km\,s^{-1}\,Mpc^{-1}}$. Ultimately, this cosmological scenario successfully accommodates local distance-ladder measurements while maintaining excellent agreement with Baryon Acoustic Oscillation data from the DESI Collaboration. | 本研究では、暗黒物質成分がアクシオン粒子によって記述される後期宇宙のダイナミクスを調査する。 提案する枠組みは、アクシオンのごく一部がシステムを熱平衡から遠ざけるため、標準的なΛCDMモデルとは異なる。 運動論的アプローチと古典場アプローチの両方を用いてアクシオンエネルギー密度の進化を解析し、暗黒物質密度の巨視的進化方程式を導出する。 この結果得られるシナリオは、後期宇宙（特にz \lesssim 1）におけるΛCDMダイナミクスを修正する一方、それ以前の宇宙時代では漸近的に標準的なベースラインを回復する。 本理論の予測を、包括的な後期宇宙データセットと比較する。 統計分析の結果、SH0ESの局所較正を含めると、衝突型アクシオンモデルがΛCDMモデルよりも有意に有利となり、ハッブル定数の最適値はH_0 \simeq 73~{\rm km\,s^{-1}\,Mpc^{-1}}$となることが明らかになりました。 最終的に、この宇宙論的シナリオは、DESIコラボレーションによるバリオン音響振動データとの優れた一致を維持しながら、局所的な距離梯子測定をうまく説明できます。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| Diffeomorphism invariance is a central feature of general relativity. Without external reference structures, matter and geometry must be specified relationally, with respect to internal subsystems serving as reference frames. In quantum gravity, these reference systems must themselves be treated as quantum, motivating the use of quantum reference frames. In this work, we address how such a relational description could be formulated within linearized quantum gravity. To this purpose, we introduce quantum reference fields, i.e. sets of four dynamical scalar fields whose stress-energy tensors enter the gravitational constraints. These fields extend the notion of quantum reference frames to local field-theoretic reference systems, allowing matter and gravitational degrees of freedom to be described relationally with respect to physical quantum systems. By generalizing the perspective-neutral construction of quantum reference frames, we show that relational, gauge invariant observables admit reduced descriptions in the perspective of each quantum reference field, and we derive the unitary transformations relating them. The resulting unitary maps implement local quantum coordinate changes between different internal perspectives, and act on the linearized gravitational field with an analogous structure to a linearized diffeomorphism, but with the classical gauge parameter replaced by a physical quantum field. Finally, we construct a relational von Neumann-type measurement scheme, showing how the corresponding reduced observables can be accessed operationally from the perspective of a quantum reference field. | 微分同相不変性は、一般相対性理論の中心的な特徴です。 外部参照構造がない場合、物質と幾何学は、参照フレームとして機能する内部サブシステムに関して、関係的に指定する必要があります。 量子重力では、これらの参照システム自体を量子として扱う必要があり、量子参照フレームの使用を促します。 本研究では、線形化された量子重力内で、このような関係的記述をどのように定式化できるかを検討します。 この目的のために、量子参照場、すなわち、応力エネルギーテンソルが重力制約に含まれる4つの動的スカラー場の集合を導入します。 これらの場は、量子参照フレームの概念を局所的な場の理論的参照システムに拡張し、物質と重力の自由度を物理的な量子システムに関して関係的に記述することを可能にします。 量子参照フレームの視点中立的な構成を一般化することにより、関係的でゲージ不変な観測量が各量子参照場の視点において縮約された記述を許容することを示し、それらを関連付けるユニタリ変換を導出します。 結果として得られるユニタリー写像は、異なる内部視点間の局所的な量子座標変換を実現し、線形化された重力場に対して、線形化された微分同相写像と同様の構造で作用するが、古典的なゲージパラメータは物理的な量子場に置き換えられる。 最後に、関係的なフォン・ノイマン型測定スキームを構築し、対応する縮約された観測量が量子参照場の観点から操作的にどのようにアクセスできるかを示す。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate the implications of the behavior of geodesics in static, cylindrically symmetric spacetimes with a non-zero cosmological constant. We consider the symmetries of these spacetimes to restrict admissible ranges of the metric parameters and to formulate an intuitively plausible interpretation of the coordinates. | 本研究では、非ゼロの宇宙定数を持つ静的で円筒対称な時空における測地線の挙動がもたらす影響を調査する。 これらの時空の対称性によって計量パラメータの許容範囲が制限され、座標の直感的に妥当な解釈が定式化されると考える。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Extreme mass ratio inspirals (EMRIs) are among the primary targets for space-based gravitational-wave (GW) detectors, providing valuable opportunities to study stellar-mass compact objects orbiting supermassive black holes (SMBHs) and to probe gravity in the strong-field regime. As the LISA, TAIJI, and TianQin missions are expected to operate around 2035, joint observations by multiple detectors may provide enhanced measurement capabilities compared to individual missions. In this work, we investigate the detectability and parameter-constraint prospects for EMRIs using global detector networks composed of LISA, TianQin, and two alternative TAIJI orbital configurations. Employing Fisher information matrix analysis, we find that joint observations improve source localization relative to a standalone LISA mission, with sky-localization uncertainties reduced by up to two orders of magnitude for a one-month observation period. We further find that a three-detector network (LISA-TAIJI-TianQin) operating for one month yields parameter constraints comparable to, and in some cases tighter than, those obtained from a one-year observation by LISA alone. This result indicates that network observations can partially compensate for shorter observation durations in parameter inference. Furthermore, we evaluate measurement uncertainties in concurrent dual-signal scenarios: (i) two EMRIs orbiting the same SMBH and (ii) two EMRIs with identical intrinsic parameters but different sky locations and orientations. The results indicate that differences in the detector responses associated with the source geometries reduce correlations between overlapping signals, allowing the sources to remain distinguishable even for a standalone mission. The inclusion of multiple detector constellations further improves source localization and tightens parameter constraints in these concurrent-source scenarios. | 極端質量比インスパイラル（EMRI）は、宇宙重力波（GW）検出器の主要なターゲットの一つであり、超大質量ブラックホール（SMBH）を周回する恒星質量コンパクト天体を研究し、強重力場領域における重力を調査する貴重な機会を提供する。 LISA、TAIJI、TianQinミッションは2035年頃に運用開始が予定されており、複数の検出器による共同観測は、個々のミッションと比較して測定能力を向上させる可能性がある。 本研究では、LISA、TianQin、および2つの代替TAIJI軌道構成からなるグローバル検出器ネットワークを使用して、EMRIの検出可能性とパラメータ制約の見通しを調査する。 フィッシャー情報行列解析を用いて、共同観測は単独のLISAミッションと比較して光源の位置特定を改善し、1か月の観測期間で天球上の位置特定不確実性が最大2桁減少することを発見した。 さらに、1か月間運用される3つの検出器ネットワーク（LISA-TAIJI-TianQin）は、LISA単独による1年間の観測から得られるものと同等、場合によってはそれよりも厳しいパラメータ制約を与えることがわかった。 この結果は、ネットワーク観測がパラメータ推定における観測期間の短さを部分的に補うことができることを示している。 さらに、同時デュアル信号シナリオにおける測定不確実性を評価した。 （i）同じSMBHを周回する2つのEMRI、および（ii）固有パラメータは同一だが天球上の位置と向きが異なる2つのEMRI。 結果は、光源の幾何学的形状に関連する検出器応答の違いが、重なり合う信号間の相関を低下させ、単独ミッションであっても光源を区別できることを示している。 複数の検出器コンステレーションを含めることで、これらの同時光源シナリオにおける光源の位置特定がさらに改善され、パラメータ制約が厳しくなる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Ultra-light dark matter fields induce nearly monochromatic signals in gravitational-wave detectors through their coupling to the Standard Model. Their spectral morphology exhibits features caused by sidereal modulation that, for frequencies below $\sim 30~$Hz, enable discrimination between spin-1 and spin-2 ultra-light dark matter signals, provided sufficient signal-to-noise ratio. In the context of LIGO--Virgo--KAGRA search techniques, we show that incorporating these spectral features can improve current excess-power constraints at low frequencies by up to $\sim36\%$. Additionally, we propose an optimised implementation of the cross-correlation statistics within the Band-Sampled-Data framework, enhancing the sensitivity of cross-correlation searches across nearly the entire frequency range, reaching up to $\sim42\%$ at low frequencies and $\sim35\%$ at high frequencies. | 超軽量暗黒物質場は、標準模型との結合を通じて、重力波検出器にほぼ単色信号をもたらします。 そのスペクトル形態は、恒星時変調によって引き起こされる特徴を示し、約30Hz以下の周波数では、十分な信号対雑音比があれば、スピン1とスピン2の超軽量暗黒物質信号を区別することができます。 LIGO-Virgo-KAGRA探索技術の文脈において、これらのスペクトル特徴を取り入れることで、低周波数における現在の過剰電力制約を最大約36%改善できることを示します。 さらに、バンドサンプリングデータフレームワーク内で相互相関統計を最適化する実装を提案し、ほぼ全周波数範囲にわたって相互相関探索の感度を高め、低周波数では最大約42%、高周波数では最大約35%に達するようにします。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The canonical Weyl form for four-dimensional static axisymmetric vacuum metrics is obtained by identifying the area function of the two Killing orbits with a harmonic coordinate on the twodimensional orbit space. This construction is valid in Ricci-flat vacuum, but it is no longer available in Einstein spaces with nonzero cosmological constant. In this paper, we consider the generalized orthogonally transitive static axisymmetric line element and derive the reduced Einstein- $Λ$ field equations. We show that the canonical Weyl choice $W=ρ$ is locally admissible if and only if $Λ=0$. The Kottler metric gives the simplest explicit example of the resulting equation for the area function. Thus, the statement that "Weyl metrics do not allow $Λ\neq 0$ " is precise only when the metric is assumed to be in canonical Weyl coordinates. The issue is not staticity or axisymmetry, but rather the fact that the area function is no longer harmonic. | 4 次元静的軸対称真空計量の正準ワイル形式は、2 つのキリング軌道の面積関数を 2 次元軌道空間上の調和座標と同一視することによって得られます。 この構成はリッチ平坦真空では有効ですが、非ゼロの宇宙定数を持つアインシュタイン空間ではもはや利用できません。 本論文では、一般化された直交推移的静的軸対称線要素を考察し、縮約されたアインシュタイン - $Λ$ 場の方程式を導出します。 正準ワイル選択 $W=ρ$ が局所的に許容されるのは $Λ=0$ の場合のみであることを示します。 コットラー計量は、面積関数に対する結果方程式の最も単純な明示的な例を与えます。 したがって、「ワイル計量では $Λ\neq 0$ は許容されない」という記述は、計量が正準ワイル座標にあると仮定した場合にのみ正確です。 問題は静的性や軸対称性ではなく、面積関数がもはや調和的ではないという事実です。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In a recent work \href{https://doi.org/10.1103/PRXQuantum.2.010325}{PRX QUANTUM 2 (2021) 010325}, a new way of investigating quantum gravity signatures using quantum information theoretic techniques, have been proposed. The primary result of this analysis revealed that non-Gaussianity can arise only through the consideration of a quantum model for the gravity part. Compared to classical gravity, only quantum gravity can result in non-quadratic operators in the Hamiltonian which leads to the non-Gaussian behavior. In our current analysis, we have considered a more realistic scenario taking into effect leading order post-Newtonian corrections in the analysis. We have stayed with the same model of a Bose-Einstein condensate placed inside a harmonic trap potential which indeed works as the detector of the non-Gaussianity generated due to quantum gravitational effects. Bose-Einstein condensates are experimentally well studied; apart from being a single quantum system, they include Feshbach resonances, which helps tuning the strength of the electromagnetic interactions which in principle can be set to zero. This is important since it can help distinguish quantum gravity from electromagnetic interactions without affecting gravitational interactions, and any non-Gaussianity can then be solely attributed to quantum gravity. We observe that the signal to noise ratio gets slightly damped due to the post-Newtonian effects taken under consideration. | 最近の論文 \href{https://doi.org/10.1103/PRXQuantum.2.010325}{PRX QUANTUM 2 (2021) 010325} では、量子情報理論的手法を用いて量子重力のシグネチャを調査する新しい方法が提案されています。 この分析の主な結果は、非ガウス性は重力部分の量子モデルを考慮することによってのみ発生する可能性があるということです。 古典重力と比較すると、量子重力のみがハミルトニアンに非二次演算子をもたらし、非ガウス的振る舞いにつながります。 現在の分析では、分析において主要なポストニュートン補正を考慮に入れた、より現実的なシナリオを検討しました。 調和トラップポテンシャル内に配置されたボーズ・アインシュタイン凝縮体の同じモデルを維持しており、これは実際に量子重力効果によって生成された非ガウス性の検出器として機能します。 ボーズ・アインシュタイン凝縮体は実験的によく研究されています。 単一量子系であることに加えて、フェッシュバッハ共鳴が含まれており、原理的にはゼロに設定できる電磁相互作用の強度を調整するのに役立ちます。 これは、重力相互作用に影響を与えることなく量子重力と電磁相互作用を区別するのに役立つため重要であり、非ガウス性は量子重力のみに起因するものとすることができます。 考慮されているポストニュートン効果により、信号対雑音比がわずかに減衰することが観察されます。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Calibration of gravitational-wave detectors reconstructs the strain h(t) from the detector output, and bias and uncertainty in this reconstruction directly affect downstream analyses. In ground-based interferometers, time-dependent correction factors (TDCFs) are estimated from calibration lines to track temporal variations of the detector response, while the underlying model parameters are periodically updated using broadband swept-sine calibration measurements (SSCMs). However, if a model-measurement bias exists between the measured transfer function and the reference model, the TDCFs inferred from calibration lines can introduce a systematic deviation into the reconstructed strain. We propose a statistical framework to estimate and correct this bias using repeated measurement-to-model ratios at the calibration-line frequencies. The bias correction factors are estimated with a rolling random-effects model based on restricted maximum likelihood (REML) and incorporated into the TDCF estimation, with their uncertainty propagated to the reconstructed response. Applying the method to KAGRA O4c data, we find that the uncorrected response shows deviations of up to approximately 7% in magnitude and 5 degrees in phase relative to the SSCM-based reference in representative examples. The correction reduces these deviations, with a modest increase in the propagated uncertainty due to the included correction-factor uncertainty. This framework provides a practical way to combine broadband reference models with calibration-line-based tracking when model-measurement bias is present. | 重力波検出器の校正では、検出器出力から歪みh(t)を再構成しますが、この再構成におけるバイアスと不確実性は、下流の解析に直接影響します。 地上設置型干渉計では、検出器応答の時間的変動を追跡するために、校正線から時間依存補正係数（TDCF）が推定され、基礎となるモデルパラメータは広帯域スイープ正弦波校正測定（SSCM）を用いて定期的に更新されます。 しかし、測定された伝達関数と参照モデルの間にモデル測定バイアスが存在する場合、校正線から推測されるTDCFは、再構成された歪みに系統的な偏差をもたらす可能性があります。 本稿では、校正線周波数における繰り返し測定対モデル比を用いてこのバイアスを推定および補正する統計的フレームワークを提案します。 バイアス補正係数は、制限付き最尤法（REML）に基づくローリングランダム効果モデルで推定され、TDCF推定に組み込まれ、その不確実性は再構成された応答に伝播されます。 この手法をKAGRA O4cデータに適用したところ、代表的な例では、補正前の応答はSSCMベースの参照値に対して、振幅で最大約7%、位相で最大5度のずれを示すことがわかりました。 補正によりこれらのずれは低減されますが、補正係数の不確実性が含まれるため、伝播される不確実性はわずかに増加します。 このフレームワークは、モデル測定バイアスが存在する場合に、広帯域参照モデルと較正線ベースの追跡を組み合わせる実用的な方法を提供します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Birefringence in test mass substrates is an emerging limitation for current and future laser-interferometric gravitational-wave detectors, particularly as detectors move toward higher circulating power, cryogenic operation, and crystalline optical materials. Spatially varying birefringence alters both the polarization state and spatial mode content of the intracavity field, reducing interference contrast and coupling into length and alignment control signals. Accurate modeling of these effects is complicated by the fact that most frequency-domain simulation tools employ scalar modal propagation and lack native support for polarization and two-dimensional substrate maps. In this work, we present a practical and general method for simulating inhomogeneous birefringence without modifying existing simulation frameworks. The approach represents the two polarization components as independent scalar fields and introduces their coupling through an equivalent triple-Mach-Zehnder construction that reproduces the Jones matrix of a birefringent medium. We demonstrate the method using realistic birefringence maps of the KAGRA sapphire input test masses. The technique is compatible with any frequency-domain interferometer model and enables efficient birefringence studies for next-generation gravitational-wave detectors. | 試験質量基板における複屈折は、現在および将来のレーザー干渉型重力波検出器にとって新たな制約要因となっており、特に検出器がより高い循環電力、極低温動作、および結晶光学材料へと移行するにつれて、その傾向は顕著になります。 空間的に変化する複屈折は、共振器内場の偏光状態と空間モード成分の両方を変化させ、干渉コントラストを低下させ、長さおよびアライメント制御信号への結合を阻害します。 これらの効果を正確にモデル化することは、ほとんどの周波数領域シミュレーションツールがスカラーモード伝搬を採用しており、偏光および2次元基板マップに対するネイティブサポートが欠如しているという事実によって複雑化しています。 本研究では、既存のシミュレーションフレームワークを変更することなく、不均一な複屈折をシミュレートするための実用的かつ汎用的な手法を提案します。 この手法では、2つの偏光成分を独立したスカラー場として表現し、複屈折媒質のジョーンズ行列を再現する等価なトリプルマッハツェンダー構成を介してそれらの結合を導入します。 KAGRAサファイア入力試験質量の現実的な複屈折マップを用いて、この手法を実証します。 この技術はあらゆる周波数領域干渉計モデルに対応しており、次世代重力波検出器のための効率的な複屈折研究を可能にする。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We show that generic Maxwell fields can be represented within the matter-space framework by introducing two independent matter-space flows. In the one-flow formulation the electromagnetic field strength is the pull-back of a two-form on a three-dimensional matter space and therefore satisfies $F\wedge F=0$, so that a single flow captures only a degenerate, helicity-carrying sector. The minimal completion is obtained by writing $$F=G^{(1)}+G^{(2)},$$ where each sector field $G^{(I)}$ is the pull-back of a matter-space two-form from an independent flow. Each sector is individually degenerate, $G^{(I)}\wedge G^{(I)}=0$, while the full field satisfies $F\wedge F=2G^{(1)}\wedge G^{(2)}$; the invariant excluded by the one-flow theory is thus recovered as an inter-flow quantity. We interpret this structure in terms of mutual helicity: the total helicity decomposes into two self-helicity contributions and a mutual term whose exterior derivative is $F\wedge F$. Hence a configuration with vanishing mutual helicity lies in the degenerate sector, whereas a nondegenerate Maxwell field necessarily carries a nontrivial mutual helicity. A variational principle for the total field recovers the sourced Maxwell equation, the two matter-space variations combining into the full equation whenever the sector kernels intersect trivially. Generic electromagnetism is thereby reconstructed as the minimal coupled completion of two individually degenerate matter-space sectors. | 我々は、2 つの独立した物質空間フローを導入することにより、一般的な Maxwell 場が物質空間の枠組み内で表現できることを示す。 1 つのフローの定式化では、電磁場の強度は 3 次元物質空間上の 2 形式の引き戻しであり、したがって $F\wedge F=0$ を満たすため、単一のフローは縮退したヘリシティを持つセクターのみを捉える。 最小の完全性は、$$F=G^{(1)}+G^{(2)},$$ と書くことによって得られる。 ここで、各セクター場 $G^{(I)}$ は、独立したフローからの物質空間 2 形式の引き戻しである。 各セクターは個別に縮退しており、$G^{(I)}\wedge G^{(I)}=0$ であるが、完全な場は $F\wedge F=2G^{(1)}\wedge G^{(2)}$ を満たす。 したがって、1 つのフロー理論によって除外された不変量は、フロー間の量として回復される。 この構造は相互ヘリシティの観点から解釈される。 すなわち、全ヘリシティは2つの自己ヘリシティ寄与と、外微分が$F\wedge F$となる相互項に分解される。 したがって、相互ヘリシティがゼロとなる配置は縮退セクターに属し、非縮退のマクスウェル場は必然的に非自明な相互ヘリシティを持つ。 全場に対する変分原理は、ソース付きマクスウェル方程式を復元し、セクター核が自明に交差する場合には、2つの物質空間変分が完全な方程式に結合する。 これにより、一般的な電磁気学は、個別に縮退した2つの物質空間セクターの最小結合完了として再構成される。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In Scalar-Tensor-Vector Gravity (STVG, also known as MOG), a massive vector field $φ_μ$ generates a repulsive fifth force that endows rotating black holes with a gravitational charge $Q \propto \sqrtα\,M$, modifying the near-horizon geometry through a single deformation parameter $α$. We investigate how this vector-field coupling imprints itself on the thermal continuum emission of geometrically thin, optically thick accretion disks in the Kerr-MOG black hole. By re-deriving the innermost stable circular orbit (ISCO), the Novikov-Thorne radiative flux, the relativistic energy shift, and the null geodesic structure for the Kerr-MOG spacetime, we compute fully relativistic disk spectra across a broad range of spins, inclinations, and fifth-force strengths using a dedicated \textsc{xspec} spectral model (\texttt{kmspec}). We find that the fifth-force charge pushes the ISCO outward, lowers the peak disk temperature, and systematically softens the thermal continuum relative to its Kerr black hole counterpart at the same spin, with the deviation amplified at high observer inclinations. The resulting spectral modification closely mimics a reduction of spin in the pure Kerr black hole framework, indicating that independent spin measurements from, e.g., iron-line reflection spectroscopy are indispensable for disentangling the vector-field contribution. All results recover the standard Kerr black hole predictions when $α= 0$, and the model is validated against independent analytic and numerical benchmarks to machine precision. Application to a 69.6~ks \textit{XMM-Newton} observation of LMC~X-1 yields $α< 0.044$ at 90\% confidence, consistent with the Kerr metric and general relativity. | スカラー・テンソル・ベクトル重力（STVG、別名MOG）では、質量のあるベクトル場$φ_μ$が反発する第5の力を生成し、回転するブラックホールに重力電荷$Q \propto \sqrtα\,M$を与え、単一の変形パラメータ$α$を通して地平線近傍の幾何学的構造を変化させます。 我々は、このベクトル場結合が、Kerr-MOGブラックホールの幾何学的に薄く光学的に厚い降着円盤の熱連続放射にどのように影響を与えるかを調べます。 Kerr-MOG時空の最も内側の安定円軌道（ISCO）、Novikov-Thorne放射束、相対論的エネルギーシフト、およびヌル測地線構造を再導出することにより、専用の\textsc{xspec}スペクトルモデル（\texttt{kmspec}）を使用して、広範囲のスピン、傾斜角、および第5の力の強さにわたる完全相対論的な円盤スペクトルを計算します。 我々は、第 5 の力の電荷が ISCO を外側に押し出し、ピーク ディスク温度を下げ、同じスピンのカー ブラック ホールの対応物と比較して熱連続体を系統的に軟化させ、その偏差が観測者の傾斜角が大きいほど増幅されることを発見した。 結果として生じるスペクトルの変化は、純粋なカー ブラック ホール フレームワークにおけるスピンの減少を非常によく模倣しており、例えば鉄線反射分光法からの独立したスピン測定がベクトル場の寄与を分離するために不可欠であることを示している。 すべての結果は $α= 0$ の場合の標準的なカー ブラック ホールの予測を再現し、モデルは独立した解析的および数値的ベンチマークに対してマシン精度で検証されている。 69.6~ks の \textit{XMM-Newton} による LMC~X-1 の観測に適用すると、90% の信頼度で $α< 0.044$ が得られ、カー メトリックと一般相対性理論と一致する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We construct an exact rotating vacuum of the NS--NS sector, equivalently a Double Field Theory vacuum. The construction applies compact $\mathbf{SO}(2)$ S-duality to a rotating Einstein--scalar seed. The solution has four independent parameters $\{\mathfrak{m},j,\mathfrak{q},ζ\}$. To our knowledge, this is the first explicit rotating solution of the pure NS--NS vacuum equations with all three NS--NS fields $\{g,B,φ\}$ determined analytically, independent dilaton and $H$-flux charges, and no Maxwell sector. The static limit is obtained by taking the rotation parameter $j\to 0$. In this limit the geometry is not the spherical Burgess--Myers--Quevedo solution. Instead, it is an axial Zipoy--Voorhees branch carrying $H$-flux, so an oblate deformation remains after rotation is switched off. This geometric memory is absent in pure general relativity and in Einstein--Maxwell--dilaton--axion. The two static branches nevertheless share the same $\ell=0$ parametrized post-Newtonian data $\{MG,β_{\mathrm{PPN}},γ_{\mathrm{PPN}},h\}$. They give two inequivalent NS--NS geometries at identical monopole charges, with the degeneracy lifted at $\ell=2$. At the Kerr horizon locus the outer shell is generically singular in curvature. Above the threshold $|\mathfrak{q}|>\sqrt{\mathfrak{m}^{2}-j^{2}}$, polar geodesics are repelled outward and the rotation axis becomes regular in curvature at the shell. On that axis the inverse metric $g^{μν}$ stays finite while the lower-index Riemannian metric components diverge, whereas off the axis the inverse metric itself diverges. This axis-local degeneracy may offer a setting for non-Riemannian geometry in Double Field Theory, where $g_{μν}$ is not fundamental and the $\mathbf{O}(D,D)$ variables $\{d,\mathcal{H}_{AB}\}$ remain well defined. | 我々は、NS-NSセクターの正確な回転真空、すなわち二重場理論真空を構築する。 この構築では、回転するアインシュタイン-スカラーシードにコンパクトな$\mathbf{SO}(2)$ S双対性を適用する。 解は、$\{\mathfrak{m},j,\mathfrak{q},ζ\}$という4つの独立したパラメータを持つ。 我々の知る限り、これは、3つのNS-NS場$\{g,B,φ\}$すべてが解析的に決定され、独立したダイラトンおよび$H$-フラックス電荷を持ち、マクスウェルセクターを持たない、純粋なNS-NS真空方程式の最初の明示的な回転解である。 静的極限は、回転パラメータ$j\to 0$を取ることによって得られる。 この極限では、幾何学は球状のバージェス-マイヤーズ-ケベド解ではない。 代わりに、$H$-フラックスを運ぶ軸方向のジポイ-ヴォーヒーズ分岐であるため、回転をオフにした後も扁平変形が残る。 この幾何学的記憶は、純粋な一般相対性理論とアインシュタイン-マックスウェル-ダイラトン-アクシオンには存在しない。 しかしながら、2 つの静的ブランチは、$\ell=0$ でパラメーター化されたポストニュートンデータ $\{MG,β_{\mathrm{PPN}},γ_{\mathrm{PPN}},h\}$ を共有する。 これらは、同一のモノポール電荷で 2 つの非等価な NS-NS 幾何学を与え、縮退は $\ell=2$ で解消される。 カー地平線軌跡では、外殻は一般的に曲率が特異である。 閾値 $|\mathfrak{q}|>\sqrt{\mathfrak{m}^{2}-j^{2}}$ を超えると、極測地線は外向きに反発され、回転軸は殻で曲率が正則になる。 その軸上では逆計量 $g^{μν}$ は有限のままですが、低位指数のリーマン計量成分は発散します。 一方、軸外では逆計量自体が発散します。 この軸局所的な縮退は、二重場理論における非リーマン幾何学の枠組みを提供する可能性があります。 そこでは $g_{μν}$ は基本的ではなく、$\mathbf{O}(D,D)$ 変数 $\{d,\mathcal{H}_{AB}\}$ は明確に定義されます。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Direct detections of gravitational waves provide a unique opportunity to probe the astrophysical origin of compact binary mergers. The formation channels of these systems remain highly debated, and a fraction may originate in dynamical environments or active galactic nuclei. Binaries formed in such environments are expected to experience line-of-sight acceleration from their surroundings, which can imprint characteristic signatures on the observed gravitational-wave signal. Here, we re-derive the line-of-sight acceleration effects and implement them in state-of-the-art quasi-circular waveform models with precession and higher-order modes. We also implement the corrections in eccentric waveform models, applying them consistently to all contributing harmonics. Using this model, we investigate the impact of these effects on the inference of line-of-sight acceleration and analyze a few interesting GWTC events observed during the third observing run of LIGO and Virgo. We find no substantial evidence for line-of-sight acceleration in these events. We also show that an inconsistent treatment of line-of-sight acceleration between higher harmonics can lead to biased conclusions. Our model provides a robust framework for uncovering line-of-sight acceleration in current and future gravitational-wave observations, enabling more accurate probes of environmental signatures in compact-binary formation. | 重力波の直接検出は、コンパクト連星合体の天体物理学的起源を探るユニークな機会を提供する。 これらの系の形成経路は依然として議論の的となっており、一部は力学的環境や活動銀河核に由来する可能性がある。 このような環境で形成された連星は、周囲からの視線方向の加速を受けると予想され、観測される重力波信号に特徴的な痕跡を残す可能性がある。 本稿では、視線方向の加速効果を再導出し、歳差運動と高次モードを備えた最先端の準円形波形モデルにそれを実装する。 また、偏心波形モデルにも補正を実装し、寄与するすべての高調波に一貫して適用する。 このモデルを用いて、これらの効果が視線方向の加速の推論に与える影響を調査し、LIGOとVirgoの第3観測期間中に観測されたいくつかの興味深いGWTCイベントを分析する。 これらのイベントでは、視線方向の加速の実質的な証拠は見つからなかった。 また、高調波間の視線方向加速度の扱いが不整合だと、結論に偏りが生じる可能性があることも示しています。 私たちのモデルは、現在および将来の重力波観測における視線方向加速度を明らかにするための堅牢な枠組みを提供し、コンパクト連星形成における環境シグネチャのより正確な探査を可能にします。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We study the post-inflationary open-string Hagedorn phase in perturbatively moduli stabilized brane-antibrane inflation. In this class of models, the volume modulus is stabilized by perturbative corrections rather than by non-perturbative effects to the superpotential, thereby avoiding the standard brane-antibrane $η$-problem. Since inflation ends through tachyon condensation and brane-antibrane annihilation, the endpoint is intrinsically stringy and need not be described immediately by an ordinary radiation bath. We analyze whether the energy released at annihilation can drive the visible sector into an open-string Hagedorn phase, and study the consequences for dark radiation. If the Standard Model (SM) branes lie in the same throat as where the annihilation occurs, we find that a modest fraction of the released energy deposited into surviving visible open strings is sufficient to enter the Hagedorn regime and can suppress the effective number of relativistic species $ΔN_{\rm eff}$ below current observational bounds. If the SM lies in a different throat, the result depends on inter-throat energy transfer: prompt or delayed transfer can still yield a visible Hagedorn phase. However, the mechanism is most efficient when the local string scale in the SM throat is lower than or comparable to that in the annihilation throat. | 我々は、摂動的にモジュラスが安定化されたブレーン・反ブレーンインフレーションにおける、インフレーション後の開弦ハゲドーン相を研究する。 この種のモデルでは、体積モジュラスは超ポテンシャルへの非摂動効果ではなく摂動補正によって安定化されるため、標準的なブレーン・反ブレーンη問題を回避する。 インフレーションはタキオン凝縮とブレーン・反ブレーン消滅によって終了するため、終点は本質的に弦状であり、通常の放射浴で直ちに記述する必要はない。 我々は、消滅時に放出されるエネルギーが可視セクターを開弦ハゲドーン相に駆動できるかどうかを分析し、ダーク放射への影響を研究する。 標準模型（SM）ブレーンが消滅が起こるのと同じスロートにある場合、放出されたエネルギーのごく一部が生き残った可視の開弦に蓄積され、ハゲドーン領域に入るのに十分であり、相対論的種の有効数ΔN_{\rm eff}$を現在の観測限界以下に抑制できることがわかります。 SMが異なるスロートにある場合、結果はスロート間のエネルギー伝達に依存します。 即時または遅延した伝達でも、可視のハゲドーン位相が生じる可能性があります。 ただし、このメカニズムは、SMスロート内の局所弦スケールが消滅スロート内の弦スケールよりも小さいか同程度である場合に最も効率的です。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We apply the mesoscopic coarse-graining framework of~\cite{OsanoMeso,OsanoExtensivity,OsanoPerturbation} to three problems in Cosmological Perturbation Theory and the backreaction debate. \textbf{(i)}~A non-perturbative lower bound on the kinematic backreaction $\QD$ in the Buchert equations, derived from the Gibbs--Bogoliubov inequality: $\QD$ cannot be suppressed below its linear-perturbation-theoryvalue, regardless of the degree of non-linearity, provided the system satisfies stability and temperedness. \textbf{(ii)}~The radius of convergence of the mesoscopic cumulant expansion equals $O(\kNL^{-1})$, the non-linear scale of the matter power spectrum, providing a KAM-theorem explanation for why standard perturbation theory fails at $k>\kNL$. \textbf{(iii)}~For a Gaussian matter field, the inter-cell mutual information is exactly $I(i,j)=-\tfrac{1}{2}\ln(1-r_{ij}^2)$, gauge-invariant at linear order and computable directly from the observed $P(k)$; for $Λ$CDM at $\ell=50\,\mathrm{Mpc}\,h^{-1}$, $I_{\rm NN}\approx 0.10$.The total mutual information gives a data-computable measure of the backreaction correction to the FRW free energy. The gauge proof holds at linear order; the KAM identification is exact; the backreaction bound rests on a stated conjecture. | 我々は、宇宙論的摂動論とバックリアクション論争の 3 つの問題に、~\cite{OsanoMeso,OsanoExtensivity,OsanoPerturbation} のメゾスコピック粗視化フレームワークを適用する。 \textbf{(i)}~ギブス-ボゴリューボフ不等式から導出された、ブッヘルト方程式の運動学的バックリアクション $\QD$ の非摂動的な下限: システムが安定性とテンパリングを満たす限り、非線形性の程度に関係なく、$\QD$ はその線形摂動論の値より下に抑制することはできない。 \textbf{(ii)}~メゾスコピックキュムラント展開の収束半径は、物質パワースペクトルの非線形スケールである $O(\kNL^{-1})$ に等しく、標準的な摂動論が $k>\kNL$ で失敗する理由を KAM 定理で説明する。 \textbf{(iii)}~ガウス物質場の場合、セル間の相互情報は正確に $I(i,j)=-\tfrac{1}{2}\ln(1-r_{ij}^2)$ であり、線形オーダーでゲージ不変であり、観測された $P(k)$ から直接計算できます。 $\ell=50\,\mathrm{Mpc}\,h^{-1}$ の $Λ$CDM の場合、$I_{\rm NN}\approx 0.10$ です。 全相互情報は、FRW 自由エネルギーに対するバックリアクション補正のデータ計算可能な尺度を与えます。 ゲージ証明は線形オーダーで成り立ちます。 KAM の識別は正確です。 バックリアクションの境界は、明示された予想に基づいています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We make use of the free data formalism developed in \cite{CK25} to construct solutions of the Einstein vacuum constraint equations by integrating in the forward direction. This, together with a new gauge condition based on effective uniformization, allows us to construct general solutions with limited decay at spacelike infinity. In particular, we construct solutions with minimal and even borderline decay, as considered in \cite{Shen23}, \cite{Shen24} in connection with the stability of the Minkowski space. In a forthcoming paper, we make use of the techniques we develop here to identify and construct a general class of short-pulse Cauchy data that lead to the formation of trapped surfaces, extending the well-known result of \cite{LiYu}. | 我々は、順方向積分によってアインシュタイン真空拘束方程式の解を構築するために、[CK25]で開発された自由データ形式論を利用する。 これは、有効一様化に基づく新しいゲージ条件と相まって、空間的無限遠で限定的な減衰を持つ一般解を構築することを可能にする。 特に、ミンコフスキー空間の安定性に関連して[Shen23]、[Shen24]で検討されているように、最小限の減衰、さらには境界的な減衰を持つ解を構築する。 今後の論文では、ここで開発した手法を用いて、トラップ面の形成につながる短パルスコーシーデータの一般クラスを特定し構築し、[LiYu]のよく知られた結果を拡張する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We study Hawking radiation of the Dymnikova regular black hole. This model replaces the central singularity by a smooth de Sitter core while remaining Schwarzschild-like far from the hole, and its black-hole branch ends in a cold extremal remnant. We compute the greybody factors of the Standard Model test fields and gravitons, compare the precise numerical scattering results with WKB estimates, and use the resulting spectra to estimate an adiabatic evaporation history. The main effect is not a dramatic change in the transmission probabilities: the greybody thresholds move only slightly as the geometry approaches the remnant. Instead, the rapid decrease of the Hawking temperature strongly suppresses the total luminosity. The photon, light-fermion and graviton channels all fade near the endpoint, with the gravitational contribution remaining subdominant. The residual massless flux becomes increasingly fermion dominated because the photon channel is suppressed more efficiently. The black hole approaches the cold remnant only asymptotically, so the quoted lifetime estimates should be interpreted as cutoff times to near-extremal configurations rather than as complete evaporation times. | 我々は、ディムニコワ正則ブラックホールのホーキング放射を研究する。 このモデルは、中心特異点を滑らかなド・ジッター・コアに置き換え、ブラックホールから遠く離れた場所ではシュワルツシルト型を維持し、ブラックホール分岐は低温極限残骸で終わる。 我々は、標準模型のテスト場と重力子のグレイボディ因子を計算し、精密な数値散乱結果をWKB近似と比較し、得られたスペクトルを用いて断熱蒸発履歴を推定する。 主な効果は、透過確率の劇的な変化ではない。 グレイボディ閾値は、幾何学が残骸に近づくにつれてわずかに移動するだけである。 その代わりに、ホーキング温度の急速な低下が全光度を強く抑制する。 光子、光フェルミオン、重力子チャネルはすべて終点付近で減衰し、重力寄与は依然として副次的である。 光子チャネルがより効率的に抑制されるため、残余質量ゼロフラックスはますますフェルミオン優勢になる。 ブラックホールは冷たい残骸に漸近的にしか近づかないため、引用されている寿命の推定値は、完全な蒸発時間ではなく、極限に近い状態への到達時間の区切りとして解釈されるべきである。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The recent black hole shadow observations by the Event Horizon Telescope provide a unique opportunity to probe both the strong gravity regime and the environment surrounding supermassive black holes. Since dark matter halos are expected to exist around galactic-center black holes, they may leave observable signatures on black hole shadows. In this work, we investigate the spacetime structure, photon dynamics, and shadow properties of a rotating black hole immersed in a generalized double power law dark matter halo. Starting from a static dark matter black hole solution, we employ the Newman--Janis algorithm to construct its rotating counterpart and obtain a Kerr-like metric with a dark matter-modified mass function. We analyze the horizon structure, ergosphere, and unstable spherical photon orbits, and find that the dark matter halo generally enlarges the horizon, shifts the photon shell outward, and modifies the black hole shadow. The effects become more pronounced for rapidly rotating black holes. Using the shadow observation of Sgr A*, we further constrain the dark matter halo parameter space and identify correlations among the halo parameters, black hole spin, and observer inclination angle. Our results suggest that black hole shadow observations provide a promising probe of dark matter distributions near supermassive black holes. | イベントホライズンテレスコープによる最近のブラックホールシャドウ観測は、強重力領域と超大質量ブラックホールを取り巻く環境の両方を調査するユニークな機会を提供します。 銀河中心ブラックホールの周囲にはダークマターハローが存在すると予想されるため、ブラックホールシャドウに観測可能な痕跡を残す可能性があります。 本研究では、一般化された二重べき乗則ダークマターハローに浸された回転ブラックホールの時空構造、光子ダイナミクス、およびシャドウ特性を調査します。 静的なダークマターブラックホール解から出発して、ニューマン-ジャニスアルゴリズムを使用してその回転対応物を構築し、ダークマター修正質量関数を持つカー型計量を取得します。 地平線構造、エルゴ球、および不安定な球状光子軌道を解析し、ダークマターハローが一般的に地平線を拡大し、光子シェルを外側にシフトし、ブラックホールシャドウを修正することを発見しました。 これらの効果は、高速回転ブラックホールでより顕著になります。 Sgr A*のシャドウ観測を用いることで、ダークマターハローのパラメータ空間をさらに制約し、ハローパラメータ、ブラックホールのスピン、観測者の傾斜角間の相関関係を特定しました。 私たちの結果は、ブラックホールのシャドウ観測が、超大質量ブラックホール近傍のダークマター分布を調べる有望な手段であることを示唆しています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Markovian open quantum theory assumes evolution with respect to an external classical time parameter, yet no preferred notion of time exists fundamentally in relativistic physics. We resolve this tension by formulating relativistic open quantum dynamics relationally through finite-resolution quantum clocks. Using the Schwinger-Tomonaga formalism, we derive a covariant master equation directly on spacetime hypersurfaces and show that the resulting reduced dynamics is generically non-Markovian even for local interactions. Environmental correlations and clock fluctuations jointly generate the memory kernel, while the Gorini-Kossakowski-Lindblad-Sudarshan (GKLS) structure emerges only after relational coarse-graining, implying that exact Markovian evolution is effective rather than fundamental. In the sharp-clock limit, the formalism reduces to the Anastopoulos-Hu gravitational decoherence equation. | マルコフ型開放量子理論は、外部の古典的な時間パラメータに関して進化することを前提としているが、相対論的物理学には根本的に特定の時間概念は存在しない。 我々は、有限分解能の量子時計を通して相対論的開放量子ダイナミクスを関係的に定式化することで、この矛盾を解消する。 シュウィンガー・朝永形式を用いて、時空超曲面上で共変マスター方程式を直接導出し、結果として得られる縮約ダイナミクスは、局所的な相互作用であっても一般的に非マルコフ的であることを示す。 環境相関と時計のゆらぎが共同で記憶カーネルを生成する一方、ゴリーニ・コサコフスキー・リンドブラッド・スダルシャン（GKLS）構造は関係的な粗視化の後にのみ出現し、厳密なマルコフ進化は根本的なものではなく、有効なものであることを示唆している。 シャープクロック極限では、この形式はアナストプロス・フー重力デコヒーレンス方程式に帰着する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The high-frequency gravitational waves emitted by a binary neutron star merger remnant carry information on matter at densities and temperatures beyond those reached in isolated neutron stars. We quantify how tightly current multi-messenger constraints already determine the dominant post-merger frequency $f_{2,\rm mean}$. Adopting a set of cold equations of state (EOSs) constrained jointly by gravitational-wave tidal deformability, NICER mass--radius measurements, massive-pulsar masses, chiral effective field theory at low density, and perturbative QCD at asymptotically high density, for each binary mass we select the softest and stiffest models of the multi-messenger posterior and follow their coalescence with fully general-relativistic hydrodynamics simulations. Together with a broad set of EOSs drawn from the literature ($82$ models in total), these simulations show that, once the binary mass and a single measure of the stellar compactness ($Λ$ or $R$) are held fixed, the residual spread of $f_{2,\rm mean}$ is only $\sim 100\,{\rm Hz}$, a factor of several below the $\gtrsim 500\,{\rm Hz}$ range spanned by an EOSs set including those already disfavored by the data. This tight calibration of the cold-matter prediction implies that a future high-frequency detection departing from it would point directly to additional physics, such as a hadron--quark transition occurring at finite temperature. We further confirm the quasi-universal relation $(f_1+f_3)/2 \approx f_{2,\rm mean}$ to within $\sim 116\,{\rm Hz}$, which provides a model-independent estimate of $f_{2,\rm mean}$ from the secondary spectral peaks. | 連星中性子星合体残骸から放出される高周波重力波は、孤立中性子星で到達する密度と温度を超える物質に関する情報を運びます。 我々は、現在のマルチメッセンジャー制約が合体後の主要な周波数 $f_{2,\rm mean}$ をどの程度厳密に決定しているかを定量化します。 重力波潮汐変形性、NICER質量半径測定、大質量パルサー質量、低密度でのカイラル有効場理論、漸近的に高密度での摂動的QCDによって共同で制約される一連の低温状態方程式（EOS）を採用し、各連星質量に対して、マルチメッセンジャー事後分布の最も柔らかいモデルと最も硬いモデルを選択し、それらの合体を完全に一般相対論的流体力学シミュレーションで追跡します。 文献から抽出した幅広いEOS（合計$82$モデル）と合わせて、これらのシミュレーションは、連星質量と恒星コンパクトネスの単一の尺度（$Λ$または$R$）を固定すると、$f_{2,\rm mean}$の残差のばらつきはわずか$\sim 100\,{\rm Hz}$であり、データによって既に否定されているものを含むEOSセットによってカバーされる$\gtrsim 500\,{\rm Hz}$の範囲より数倍小さいことを示しています。 この冷物質予測の厳密な較正は、将来、この予測から逸脱する高周波検出があった場合、有限温度で発生するハドロン-クォーク遷移などの追加の物理現象を直接示唆することを意味します。 さらに、準普遍的な関係 $(f_1+f_3)/2 \approx f_{2,\rm mean}$ を $\sim 116\,{\rm Hz}$ の範囲内で確認し、二次スペクトルピークからモデルに依存しない $f_{2,\rm mean}$ の推定値を提供します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate how a negative cosmological constant affects the Gauss-Bonnet (GB) scalarization in the Einstein-Maxwell-scalar-Gauss-Bonnet theory with a scalar coupling constant $η$ to GB term. We focus on the instability of Reissner-Nordström-AdS (RN-AdS) black holes under a scalar perturbation governed by an effective mass $μ^2_{\text{eff}}$ sourced by the GB term. Unlike the asymptotically flat spacetime case, the onset of scalarization is not merely determined by $μ^2_{\text{eff}} < 0$, but it is constrained by the Breitenlohner-Freedman (BF) bound. In case that the BF bound is violated ($η>2.25$ with $Λ=-0.5$), one may find AdS-tachyoinic instability. We find that for $0<η<2.25$, the GB$^+$ scalarization may be performed through spontaneous scalarization, while for $η<0$ the GB$^-$ scalarization is found to give the single branch of scalarized AdS black holes. For the GB$^+$ scalarization in $η_{th}\leη<2.25$ with $η_{th}$ threshold instability, we obtain the single branch ($n=0$ fundamental branch) of scalarized AdS black holes, contradicting to infinite branches. Finally, it is observed from Gibbs free energy that a phase transition from scalarized AdS black holes to RNAdS black hole occur natually and it is confirmed to be second-order. | 負の宇宙定数が、スカラー結合定数 $η$ を持つアインシュタイン・マックスウェル・スカラー・ガウス・ボンネ理論におけるガウス・ボンネ (GB) スカラー化にどのように影響するかを、GB 項とのスカラー結合定数について調査します。 GB 項によって生じる有効質量 $μ^2_{\text{eff}}$ によって支配されるスカラー摂動の下でのライスナー・ノルドシュトロム AdS (RN-AdS) ブラックホールの不安定性に焦点を当てます。 漸近的に平坦な時空の場合とは異なり、スカラー化の開始は単に $μ^2_{\text{eff}} < 0$ によって決定されるのではなく、ブライテンローナー・フリードマン (BF) 境界によって制約されます。 BF 境界が破られる場合 ($Λ=-0.5$ で $η>2.25$)、AdS タキオイニック不安定性が発生する可能性があります。 $0<η<2.25$の場合、GB$^+$スカラー化は自発的スカラー化によって実行できることがわかりますが、$η<0$の場合、GB$^-$スカラー化によってスカラー化されたAdSブラックホールの単一ブランチが得られることがわかりました。 $η_{th}\leη<2.25$における$η_{th}$閾値不安定性を伴うGB$^+$スカラー化では、無限ブランチとは矛盾する、スカラー化されたAdSブラックホールの単一ブランチ（$n=0$基本ブランチ）が得られます。 最後に、ギブス自由エネルギーから、スカラー化されたAdSブラックホールからRNAdSブラックホールへの相転移が自然に発生し、それが2次相転移であることが確認されました。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We study Frenet-Serret equations for timelike worldlines in Minkowski spacetime with proper-time-dependent curvature and torsion. This corresponds to relativistic motion with non-uniform proper acceleration and, when torsion is included, to trajectories whose Frenet-Serret frame rotates beyond the acceleration plane. Using the Gram-Schmidt construction of the tetrad from the four-velocity and its derivatives, we relate the intrinsic Frenet-Serret parameters to kinematic quantities such as proper acceleration, four-jerk, and four-snap. We then consider simple analytic cases for the jerk invariant and torsion, obtaining explicit curvature profiles and reduced Frenet-Serret equations. These examples clarify how non-constant acceleration and torsion modify the geometry of accelerated relativistic motion. | 本研究では、固有時間依存曲率とねじれを持つミンコフスキー時空における時間的世界線に対するフレネ・セレ方程式を考察する。 これは、固有加速度が一様でない相対論的運動に対応し、ねじれが含まれる場合は、フレネ・セレ座標系が加速度面を超えて回転する軌道に対応する。 4元速度とその導関数からテトラッドをグラム・シュミット構成法を用いて構築し、固有フレネ・セレパラメータを固有加速度、4元ジャーク、4元スナップなどの運動学的量と関連付ける。 次に、ジャーク不変量とねじれに関する単純な解析的ケースを考察し、明示的な曲率プロファイルと簡略化されたフレネ・セレ方程式を得る。 これらの例により、非定常加速度とねじれが加速相対論的運動の幾何学をどのように変化させるかが明らかになる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We revisit Hawking radiation from two black-hole families that can approach macroscopic wormhole configurations: the Simpson--Visser black-bounce geometry and the Casadio--Fabbri--Mazzacurati braneworld geometry. The earlier analysis of these backgrounds relied on WKB greybody factors. Here we replace that approximation by direct numerical scattering for the photon and massless Dirac channels and then recompute the emission spectra and integrated luminosities. The qualitative picture remains the same: as the wormhole endpoint is approached the black holes cool, the total flux is strongly suppressed, and the residual emission becomes increasingly fermion dominated. The quantitative picture, however, changes substantially. Close to the Schwarzschild limit the WKB estimates are reasonably accurate, but far from that limit the error can be large, and near the cold endpoint it can reach orders of magnitude. In particular, the WKB calculation can substantially overestimate the remaining luminosity precisely in the regime where the evaporation rate is most sensitive to the low-frequency tail of the greybody factors. In a fixed-parameter Simpson--Visser half-decay estimate, the direct-greybody luminosities increase the WKB lifetime coefficient by a factor of about 85. These results show that reliable evaporation rates for black holes evolving toward wormhole-like endpoints require direct numerical greybody factors rather than barrier-top WKB estimates alone. | 我々は、巨視的なワームホール構成に近づくことができる 2 つのブラックホール族、すなわち Simpson-Visser ブラックバウンス幾何学と Casadio-Fabbri-Mazzacurati ブレーンワールド幾何学からのホーキング放射を再検討する。 これらの背景の以前の解析は WKB グレイボディ因子に依存していた。 ここでは、その近似を光子と質量のない Dirac チャネルの直接数値散乱に置き換え、放射スペクトルと積分光度を再計算する。 定性的な見方は同じままである。 ワームホールの終点に近づくにつれてブラックホールは冷え、全フラックスは強く抑制され、残余放射はますますフェルミオンが支配的になる。 しかし、定量的な見方は大きく変わる。 シュワルツシルト限界に近いところでは WKB 推定値は妥当な精度であるが、その限界から遠く離れると誤差は大きくなる可能性があり、冷たい終点の近くでは桁違いになる可能性がある。 特に、WKB計算では、蒸発率がグレイボディ因子の低周波テールに最も敏感な領域において、残存光度を大幅に過大評価してしまう可能性がある。 固定パラメータのシンプソン・ビッサー半減期推定では、直接グレイボディ光度によってWKB寿命係数が約85倍に増加する。 これらの結果は、ワームホールのような終点に向かって進化するブラックホールの信頼できる蒸発率を求めるには、障壁頂部のWKB推定値だけではなく、直接的な数値グレイボディ因子が必要であることを示している。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Neutron stars consist of cold, dense, neutron-rich nuclear matter under charge neutrality and $β$-equilibrium. In most nuclear equation of state (EOS) studies, the isospin dependence of asymmetric nuclear matter is described using the conventional quadratic/parabolic approximation to the nuclear symmetry energy. However, its validity in the highly neutron-rich inner core of neutron stars remains uncertain. In this work, we systematically investigate the role of higher-order isospin corrections to the symmetry energy within the framework of Skyrme-like effective nuclear interactions. We first analyze the standard SLy4 parametrization and quantify deviations arising from successive higher-order terms in the expansion of the energy per nucleon with respect to the isospin asymmetry parameter. We then extend the analysis to a large population of physically viable Skyrme EOSs sampled over a broad parameter space constrained by conventional nuclear saturation density bounds, thermodynamic stability, and causality, as well as the requirement to support astrophysical neutron-star mass observations exceeding $2\text{M}_{\odot}$. We find that higher-order isospin corrections become increasingly important at supra-nuclear densities and can significantly modify composition-sensitive quantities under $β$-equilibrium, including the neutron-proton chemical potential difference, proton fraction, leptonic sector properties, and the direct-Urca process. In contrast, the $β$-equilibrated EOS, energy density, pressure, and sound speed remain comparatively insensitive to these corrections for most viable EOSs. Our results demonstrate that while the quadratic approximation captures bulk thermodynamic behavior reasonably well, higher-order isospin contributions play a non-negligible role in determining the detailed composition and microscopic properties of dense matter in neutron-star interiors. | 中性子星は、電荷中性かつβ平衡状態にある、冷たく高密度の中性子過剰核物質から構成されています。 ほとんどの核状態方程式（EOS）研究では、非対称核物質のアイソスピン依存性は、核対称エネルギーに対する従来の二次/放物線近似を使用して記述されています。 しかし、中性子星の非常に中性子過剰な内部コアにおけるその妥当性は依然として不確実です。 本研究では、スカイム型有効核相互作用の枠組み内で、対称エネルギーに対する高次アイソスピン補正の役割を体系的に調査します。 まず、標準的なSLy4パラメータ化を分析し、核子あたりのエネルギーのアイソスピン非対称パラメータに対する展開における連続する高次項から生じる偏差を定量化します。 次に、従来の核飽和密度境界、熱力学的安定性、因果律、および 2 M☉ を超える天体物理学的中性子星質量観測をサポートするという要件によって制約された広いパラメータ空間からサンプリングされた、物理的に実行可能な多数の Skyrme EOS に解析を拡張します。 高次のアイソスピン補正は、核密度を超えるとますます重要になり、中性子-陽子化学ポテンシャル差、陽子分率、レプトンセクター特性、および直接 Urca プロセスなど、β 平衡下で組成に敏感な量を大きく変更する可能性があることがわかりました。 対照的に、β 平衡状態の EOS、エネルギー密度、圧力、および音速は、ほとんどの実行可能な EOS に対して、これらの補正に対して比較的鈍感なままです。 我々の結果は、二次近似がバルクの熱力学的挙動をかなりよく捉えている一方で、高次のアイソスピン寄与が中性子星内部の高密度物質の詳細な組成と微視的特性を決定する上で無視できない役割を果たしていることを示している。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Swampland and compactification data tell us where EFT control can fail; stochastic cosmology asks which histories survive near that edge. We turn this question into a survival problem for fluctuating moduli over cosmological time scales. Hard loss surfaces, soft degradation profiles, finite horizons, and a stochastic generator define a survival probability, whose logarithm is the survival action. The Doob transform then converts this logarithmic survival cost into the drift of the ensemble conditioned to remain on the controlled side. Near a regular hard boundary with nonzero normal diffusion, the answer is universal: surviving histories develop an inward wall response fixed only by proper distance and normal diffusion. In this way, tower/species cutoffs, weak-coupling limits, string and Kaluza-Klein thresholds, and potential-based diagnostics acquire stochastic boundary layers without becoming microscopic forces. The inverse map tests when a conditioned drift is compatible with a scalar operational loss surface and reconstructs its boundary-normal Doob class. The construction therefore gives a stochastic survival interface between quantum-gravity control data and the histories that remain on the landscape side of control. | 湿地帯とコンパクト化のデータは、EFT制御がどこで失敗するかを示しています。 確率的宇宙論は、その境界付近でどの履歴が生き残るかを問います。 私たちはこの問題を、宇宙論的時間スケールにわたる変動するモジュライの生存問題に変換します。 ハード損失面、ソフト劣化プロファイル、有限の地平線、および確率的生成器は生存確率を定義し、その対数が生存作用となります。 ドゥーブ変換は、この対数的な生存コストを、制御側に留まるように条件付けられたアンサンブルのドリフトに変換します。 非ゼロの法線拡散を持つ規則的なハード境界付近では、答えは普遍的です。 生き残る履歴は、適切な距離と法線拡散のみによって決定される内向きの壁応答を発達させます。 このようにして、タワー/種カットオフ、弱結合限界、弦とカルツァ＝クライン閾値、およびポテンシャルベースの診断は、微視的な力になることなく、確率的境界層を獲得します。 逆写像は、条件付きドリフトがスカラー演算損失面と互換性があるかどうかを判定し、その境界法線方向のDoobクラスを再構築する。 したがって、この構成により、量子重力制御データと、制御のランドスケープ側に残る履歴との間に、確率的な生存インターフェースが提供される。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Gravitational-waves from astrophysical sources are characterized by their extreme faintness, which remains a primary obstacle for both current and next generation detectors. While rotating black holes dressed in superradiant clouds of ultralight bosons are recognized as promising probes of physics beyond the Standard Model, their capacity to actively emit and modulate gravitational radiation remains largely unexamined. Here we demonstrate that these gravitational atoms can function as natural amplifiers of gravitational-waves via a stimulated emission mechanism analogous to astrophysical masers. By formalizing the interaction between the bosonic cloud and an ambient stochastic gravitational-wave background, we establish the rigorous selection rules and threshold conditions that govern this amplification. Our analysis reveals that the emission rate depends critically on the boson mass, potentially yielding an enhancement of several orders of magnitude over spontaneous processes. For representative mass ranges, these amplified signals bridge the sensitivity gap between ground-based interferometers and pulsar timing arrays. These findings suggest that superradiant clouds can effectively boost previously undetectable signals, offering a novel observational frontier for exploring ultralight fields and the Kerr spacetime environment. | 天体からの重力波は極めて微弱であるため、現在および次世代の検出器にとって依然として大きな障害となっている。 超軽量ボソンの超放射雲に覆われた回転ブラックホールは、標準模型を超える物理学の有望な探査対象として認識されているが、重力波を能動的に放出・変調する能力については、これまでほとんど研究されてこなかった。 本研究では、これらの重力原子が、天体物理学におけるメーザーと同様の誘導放出機構を介して、重力波の自然な増幅器として機能することを示す。 ボソン雲と周囲の確率的重力波背景との相互作用を定式化することで、この増幅を支配する厳密な選択則と閾値条件を確立する。 解析の結果、放出率はボソンの質量に大きく依存し、自発的な過程に比べて数桁の増幅をもたらす可能性があることが明らかになった。 代表的な質量範囲では、これらの増幅された信号は、地上干渉計とパルサータイミングアレイの感度ギャップを埋めるものである。 これらの発見は、超放射雲がこれまで検出できなかった信号を効果的に増幅できることを示唆しており、超光場やカー時空環境を探求するための新たな観測領域を提供するものである。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The so called Harada gravity with non conserved energy-momentum tensor is here taken into account. It includes Rastall gravity as a special case. The field equations are written as Einstein equations where the source is supplemented by a divergence-free conformal Killing tensor and a tensor proportional to the metric, linear in the scalar curvature and the trace of the energy-momentum tensor. These terms can be natural candidates for dark sector and give rise to a coupling of the dark sector with the matter content. The field equations are the conformal Killing extension of Rastall gravity, and include Unimodular gravity. In a Friedmann-Robertson-Walker background, the Cosmic Microwave Background restricts parameters so that the dark sector only couples with the trace of the energy-momentum tensor. The explicit form of the tensor for the dark sector is found, and the Friedmann and continuity equations are presented, with a standard cosmological analysis. The sum of energy-momentum tensors of dust matter and of dark fluid is conserved, and the dust energy density evolves with the scale function with exponent -3/(1+tau), modified by the coupling tau with the dark fluid. | ここでは、エネルギー・運動量テンソルが保存されないいわゆる原田重力が考慮される。 これは、特殊な場合としてラスタル重力を含む。 場の方程式は、ソースに発散のない共形キリングテンソルと、スカラー曲率とエネルギー・運動量テンソルのトレースに線形な計量に比例するテンソルを加えたアインシュタイン方程式として記述される。 これらの項はダークセクターの自然な候補となり、ダークセクターと物質内容との結合を生み出す。 場の方程式はラスタル重力の共形キリング拡張であり、ユニモジュラー重力を含む。 フリードマン・ロバートソン・ウォーカー背景では、宇宙マイクロ波背景放射がパラメータを制限し、ダークセクターはエネルギー・運動量テンソルのトレースとのみ結合する。 ダークセクターのテンソルの明示的な形式が見つかり、標準的な宇宙論的解析とともにフリードマン方程式と連続方程式が示される。 ダスト物質とダーク流体のエネルギー運動量テンソルの合計は保存され、ダストのエネルギー密度は、ダーク流体との結合τによって修正された指数-3/(1+τ)のスケール関数で進化します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We extended the higher-dimensional quantum Oppenheimer-Snyder model to the case with a cosmological constant. For AdS case, we discuss its thermodynamic properties in extend phase space formalism and make comparison with classical black holes. For quantum-corrected small black holes in AdS spacetime, the temperature no longer diverges but tends to zero. Additionally, the heat capacity exhibits characteristic behavior indicative of an extra phase transition induced by quantum corrections, highlighting the profound impact of quantum effects on black hole thermodynamics. | 我々は、高次元量子オッペンハイマー・スナイダーモデルを宇宙定数を含むケースに拡張した。 AdSの場合、拡張位相空間形式論を用いてその熱力学的性質を議論し、古典的なブラックホールと比較した。 AdS時空における量子補正された小さなブラックホールでは、温度はもはや発散せず、ゼロに近づく。 さらに、熱容量は量子補正によって誘発される追加の相転移を示す特徴的な振る舞いを示し、ブラックホールの熱力学に対する量子効果の重大な影響を強調している。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Particle physics models beyond the Standard Model often contain global symmetries to address various unanswered questions. However, a common criticism of theories based on global symmetries is that such symmetries are generally expected to be explicitly violated by gravitational effects at the Planck scale. In the case of a global $U(1)$ symmetry, this explicit breaking can reduce the symmetry to a discrete subgroup of $U(1)$, leading to the formation of cosmic strings attached to multiple domain walls (DWs). These DWs are usually cosmologically problematic, since their slow scaling behavior can eventually dominate the energy density of the Universe, giving rise to the well-known cosmological DW problem, which is strongly constrained by Big Bang Nucleosynthesis. In this letter, we propose a new annihilation mechanism of such DWs in theories with the simplest continuous global symmetry, $U(1)$, in the presence of gravitational effects. The mechanism is as follows: if a fermion coupled to the symmetry-breaking scalar possesses a small bare mass term, radiative corrections can generate a temperature-dependent bias for triggering DW annihilation. As a representative example, we study a majoron framework containing right-handed neutrinos with small bare mass terms, in which a wall-string network can arise once gravitational effects are taken into account. Within this setup, we show that the small bare masses of the right-handed neutrinos provide the origin of the bias responsible for triggering the annihilation of the DW network. | 標準模型を超える素粒子物理学モデルは、さまざまな未解決の疑問に対処するために、しばしば大域対称性を含んでいます。 しかし、大域対称性に基づく理論に対する一般的な批判は、そのような対称性は一般的にプランクスケールでの重力効果によって明示的に破られると予想されることです。 大域 $U(1)$ 対称性の場合、この明示的な破れは、対称性を $U(1)$ の離散部分群に縮小し、複数のドメインウォール (DW) に付着した宇宙ひもの形成につながります。 これらの DW は、その緩やかなスケーリング挙動が最終的に宇宙のエネルギー密度を支配する可能性があるため、通常は宇宙論的に問題があり、ビッグバン元素合成によって強く制約される、よく知られた宇宙論的 DW 問題を引き起こします。 このレターでは、重力効果が存在する場合の、最も単純な連続大域対称性 $U(1)$ を持つ理論における、そのような DW の新しい消滅メカニズムを提案します。 そのメカニズムは次のとおりです。 対称性を破るスカラーに結合したフェルミオンが小さな裸質量項を持つ場合、放射補正によって、DW消滅を誘発する温度依存のバイアスが生成されます。 代表的な例として、重力効果を考慮するとウォールストリングネットワークが発生する可能性のある、小さな裸質量項を持つ右巻きニュートリノを含むマジョロンフレームワークを研究します。 この設定において、右巻きニュートリノの小さな裸質量が、DWネットワークの消滅を誘発するバイアスの起源となることを示します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Weyl conformal geometry is the natural underlying geometry of gauge theories of the Weyl group (of dilatations and Poincaré symmetry), such as Weyl quadratic gravity and its generalisation, Weyl-Dirac-Born-Infeld action (WDBI). These gauge theories are Weyl-anomaly-free candidates for quantum gravity. We describe Weyl gauge symmetry from a more familiar Riemannian view of Weyl gauge invariant dressed fields by the Wilson line of dilatations. Weyl geometry can then be seen as Riemannian geometry of non-local dressed metric ($g_{μν}^*$), at the cost of non-commutativity in the UV, also induced by the Wilson line. Then Weyl quadratic gravity and WDBI actions of Weyl geometry, which are Weyl gauge invariant in $d$ dimensions, have the same expression in Riemannian geometry defined by $g^*_{μν}$. This is a non-local map between the two geometries and actions in the symmetric phase. Unlike for the metric, the equation of motion of the Weyl gauge field ($ω_μ$) does not commute with the dressing of the metric. When $ω_μ$ becomes massive and decouples (broken phase), commutativity and Einstein-Hilbert action are recovered. | ワイル共形幾何学は、ワイル群（膨張とポアンカレ対称性）のゲージ理論、例えばワイル二次重力とその一般化であるワイル・ディラック・ボーン・インフェルド作用（WDBI）の自然な基礎となる幾何学です。 これらのゲージ理論は、量子重力のワイル異常のない候補です。 私たちは、膨張のウィルソン線によるワイルゲージ不変なドレスド場のより馴染みのあるリーマン的視点からワイルゲージ対称性を記述します。 ワイル幾何学は、非局所的なドレスド計量（$g_{μν}^*$）のリーマン幾何学として見ることができますが、その代償として、これもウィルソン線によって誘導される紫外領域での非可換性が生じます。 すると、d次元でワイルゲージ不変であるワイル幾何学のワイル二次重力とWDBI作用は、$g^*_{μν}$で定義されるリーマン幾何学において同じ表現を持ちます。 これは、対称相における2つの幾何学と作用の間の非局所的な写像です。 計量とは異なり、ワイルゲージ場（$ω_μ$）の運動方程式は計量のドレッシングと可換ではありません。 $ω_μ$が質量を持ち、デカップリング（破れた位相）すると、可換性とアインシュタイン・ヒルベルト作用が回復します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| On four-dimensional (pseudo-)Riemannian manifolds $\mathcal{M}$ the curvature tensor (viewed as an endomorphism on 2-forms) admits a chiral $6 \times 6$ matrix representation which decomposes into four $3 \times 3$ blocks. $\mathcal{M}$ is Einstein if and only if the off-diagonal blocks vanish. If the manifold is a warped product $\mathcal{M} = F \times_f B$, then there exists an alternative matrix representation relative to the decomposition of the 2-forms into spaces induced by the exterior algebra on both the base and the fiber. These two representations are not independent and a similarity transformation can be found between them. We construct these matrices and associated transformations for $1+3$, $2+2$ and $3+1$ warped products, giving classifications for the Einstein limits from this algebraic perspective. Using this, one can easily Petrov classify the Einstein warped products for each case considered: $3+1$ are generically type-\RNum{1}, $2+2$ are type-D while $1+3$ are constrained to be type-O. In the closed Riemannian case, there are a number of topological restrictions on these manifolds that we discuss: in the half-conformally flat limit, each of these Einstein warped products must be flat. | 4 次元 (擬似) リーマン多様体 $\mathcal{M}$ では、曲率テンソル (2 形式上の自己準同型とみなした場合) は、4 つの $3 \times 3$ ブロックに分解されるカイラル $6 \times 6$ 行列表現を持ちます。 $\mathcal{M}$ がアインシュタイン多様体であるのは、非対角ブロックがゼロになる場合のみです。 多様体がワープ積 $\mathcal{M} = F \times_f B$ である場合、基底とファイバーの両方で外部代数によって誘導される空間への 2 形式の分解に関して、別の行列表現が存在します。 これら 2 つの表現は独立ではなく、それらの間に相似変換が見つかります。 我々は、$1+3$、$2+2$、および $3+1$ ワープ積に対してこれらの行列と関連する変換を構成し、この代数的観点からアインシュタイン極限の分類を与えます。 これを用いると、検討した各ケースについてアインシュタインのワープ積を容易にペトロフ分類できる。 $3+1$は一般的にタイプ-\RNum{1}であり、$2+2$はタイプ-Dである一方、$1+3$はタイプ-Oに制約される。 閉じたリーマン多様体の場合、これらの多様体にはいくつかの位相的制約があり、それについて議論する。 半共形的に平坦な極限では、これらのアインシュタインのワープ積はそれぞれ平坦でなければならない。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We examine three degenerate spacetime configurations with wormhole topology, obtained via branching coordinate transformations of the Rindler, Minkowski, and Schwarzschild vacuum metrics.These configurations are, respectively, a Rindler wormhole with a planar throat, and the Klinkhamer and Schwarzschild Klinkhamer wormholes with spherical throats. Within the framework of the Einstein Palatini Cartan formulation, we demonstrate that these degenerate configurations are matter free. In this regard, they differ fundamentally from their nondegenerate wormhole counterparts in the thin shell model, which require exotic matter. Nevertheless, the degenerate configurations considered here exhibit distinct physical manifestations, ranging from purely topological structures to genuine gravitational effects. Furthermore, in all three examples, we demonstrate the absence of a limiting transition from the non-degenerate spacetime to the matter free degenerate configuration. This suggests that degenerate geometries constitute an independent sector of the configuration space of general relativity. | 本稿では、リンドラー、ミンコフスキー、シュワルツシルト真空計量の分岐座標変換によって得られる、ワームホールトポロジーを持つ3つの縮退時空構成を考察する。 これらの構成は、それぞれ平面スロートを持つリンドラーワームホール、球状スロートを持つクリンクハマーワームホール、およびシュワルツシルト・クリンクハマーワームホールである。 アインシュタイン・パラティーニ・カルタン定式化の枠組みにおいて、これらの縮退構成は物質を含まないことを示す。 この点において、これらは、エキゾチック物質を必要とする薄膜モデルにおける非縮退ワームホールとは根本的に異なる。 しかしながら、ここで考察する縮退構成は、純粋にトポロジー的な構造から真の重力効果に至るまで、明確な物理的現象を示す。 さらに、3つの例すべてにおいて、非縮退時空から物質を含まない縮退構成への限界遷移が存在しないことを示す。 これは、縮退幾何学が一般相対性理論の構成空間の独立したセクターを構成することを示唆している。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The smeared null energy condition (SNEC) imposes a semilocal bound on the negative energy accumulated along null geodesics. In eternal inflation, rare stochastic upward fluctuations of the inflaton locally increase the Hubble parameter, creating an apparent tension with the SNEC. Focusing on a canonical single-field model, we investigate whether this quantum-induced self-reproduction violates the SNEC. Using the Fokker-Planck equation, we demonstrate that the ensemble drift of the Hubble parameter is parametrically bounded by slow-roll parameters and semiclassical suppression. Furthermore, a complementary single-trajectory analysis reveals a strong timescale hierarchy, $N_{\rm SNEC} \gg N_{\rm BR}$. This indicates that even for rare upward stochastic excursions, gravitational backreaction invalidates the background spacetime assumption long before the SNEC bound can be mathematically approached. We conclude that while standard stochastic diffusion drives eternal inflation, it does not inherently lead to SNEC violations within the semiclassical slow-roll regime. | ぼやけたヌルエネルギー条件（SNEC）は、ヌル測地線に沿って蓄積される負のエネルギーに半局所的な制約を課します。 永遠のインフレーションでは、インフラトンのまれな確率的上昇ゆらぎが局所的にハッブルパラメータを増加させ、SNECとの見かけ上の矛盾を生み出します。 標準的な単一場モデルに焦点を当て、この量子誘起自己複製がSNECに違反するかどうかを調べます。 フォッカー・プランク方程式を用いて、ハッブルパラメータのアンサンブルドリフトがスローロールパラメータと半古典的抑制によってパラメータ的に制限されることを示します。 さらに、補完的な単一軌道解析により、$N_{\rm SNEC} \gg N_{\rm BR}$という強い時間スケール階層が明らかになります。 これは、まれな確率的上昇の場合でも、重力反作用がSNECの制約に数学的に近づくずっと前に背景時空の仮定を無効にすることを示しています。 我々は、標準的な確率的拡散が永遠のインフレーションを引き起こす一方で、それが半古典的スローロール体制内でSNEC違反を本質的に引き起こすわけではないと結論づける。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The study of the large-scale distribution of galaxies provides essential information for testing the standard cosmological model, namely the $Λ$CDM paradigm. This scenario is based upon two foundations: General Relativity as the theory of gravity, and the Cosmological Principle, which states that the Universe is statistically homogeneous and isotropic on large scales -- so that we can measure distances and ages in the Universe assuming the FLRW metric. In this work, we perform a test of the Cosmological Principle by probing the angular homogeneity scale, $θ_H$, using the state-of-the-art observational data of Luminous Red Galaxies (LRGs) from the Dark Energy Spectroscopic Instrument Data Release 1 (DESI DR1). Our analysis is performed exclusively in two dimensions, across narrow redshift ranges inside a larger redshift sample of $0.4 < z < 1.1$, in two different surveyed regions of the sky (North and South Galactic Caps), as we want to minimize a priori dependences on an underlying cosmological model. We obtain that such a scale is indeed identified in all redshift ranges, and that they are consistent with mock simulations assuming the $Λ$CDM model. Moreover, our results are in great agreement with previous measurements using Sloan Digital Sky Survey IV extended Baryon Oscillation Spectroscopic Survey Data Release 16 (SDSS-IV eBOSS DR16), as well as between the north and south galactic caps of the DESI DR1 survey. These findings help underpinning statistical isotropy and homogeneity of the Universe as a physically valid hypothesis in light of upcoming stage-IV redshift surveys, hence are consistent with one of the fundamental pillars of the standard cosmological model. | 銀河の大規模分布の研究は、標準宇宙論モデル、すなわちΛCDMモデルを検証するための重要な情報を提供する。 このモデルは、重力理論としての一般相対性理論と、宇宙は大規模スケールにおいて統計的に均質かつ等方的であるという宇宙原理という2つの基盤に基づいている。 この宇宙原理によれば、FLRW計量を仮定することで、宇宙の距離と年齢を測定することができる。 本研究では、ダークエネルギー分光観測装置データリリース1（DESI DR1）による高輝度赤色銀河（LRG）の最新観測データを用いて、角均質性スケールθ_Hを調べることで、宇宙原理の検証を行う。 本解析は、宇宙論モデルへの事前依存を最小限に抑えるため、0.4 < z < 1.1というより大きな赤方偏移サンプル内の狭い赤方偏移範囲において、2次元のみで実施しました。 対象領域は、北銀河キャップと南銀河キャップの2つです。 その結果、このようなスケールがすべての赤方偏移範囲で確認され、ΛCDMモデルを仮定した模擬シミュレーションと一致することが分かりました。 さらに、本解析結果は、スローン・デジタル・スカイ・サーベイIV拡張バリオン振動分光サーベイデータリリース16（SDSS-IV eBOSS DR16）を用いた過去の測定結果、およびDESI DR1サーベイの北銀河キャップと南銀河キャップ間の測定結果と非常によく一致しています。 これらの知見は、今後実施されるステージIV赤方偏移サーベイを踏まえ、宇宙の統計的等方性と均質性が物理的に妥当な仮説であることを裏付けるものであり、標準宇宙論モデルの根幹をなす要素の一つと整合しています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We define a quasilocal mass of Bartnik type, and establish its positivity and temporal monotonicity properties for two classes of domains associated with black holes. More precisely, we first show that the quasilocal mass is strictly positive for spacelike hypersurfaces that are: compact with apparent horizon boundary or noncompact with asymptotically flat ends and containing an apparent horizon in any admissible extension. Secondly, we show that the quasilocal mass is monotonically nondecreasing in time within evolutionary scenarios related to the two aforementioned settings. | 本稿では、バートニク型の準局所質量を定義し、ブラックホールに関連する2種類の領域について、その正値性と時間的単調性の性質を確立する。 より具体的には、まず、準局所質量が、見かけ上の地平線境界を持つコンパクトな空間的超曲面、または漸近的に平坦な端を持ち、任意の許容可能な拡張において見かけ上の地平線を含む非コンパクトな空間的超曲面に対して、厳密に正であることを示す。 次に、上記の2つの設定に関連する進化シナリオにおいて、準局所質量が時間的に単調非減少であることを示す。 |