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| Original Text | 日本語訳 |
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| The detection of high-frequency gravitational waves (HFGWs) above 10 kHz provides a crucial probe of exotic astrophysical phenomena and new physics. We report the first search for HFGWs via their conversion to electromagnetic radiation through the inverse Gertsenshtein effect in Earth's magnetic field, utilizing radio telescopes including the Very Large Array (VLA) and the Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA). Since no statistically significant signal is observed, we obtain new upper limits on the characteristic strain across the 1 GHz -- 1 THz band, with the most stringent constraint reaching $h_c \lesssim 10^{-18}$, improving upon existing bounds by up to three orders of magnitude. These results significantly advance the exploration of uncharted parameter space for exotic gravitational-wave sources, paving the way for future discoveries with next-generation facilities such as the Square Kilometre Array (SKA). | 10 kHz を超える高周波重力波 (HFGW) の検出は、特異な天体物理現象や新しい物理学を探る上で重要な手がかりとなります。 本稿では、超大型電波望遠鏡群 (VLA) やアタカマ大型ミリ波サブミリ波干渉計 (ALMA) などの電波望遠鏡を用いて、地球磁場における逆ゲルツェンシュタイン効果による電磁波への変換を通して HFGW を初めて探索した結果を報告します。 統計的に有意な信号は観測されなかったため、1 GHz ～ 1 THz 帯域における特性歪みの上限値を新たに求めました。 最も厳しい制約値は $h_c \lesssim 10^{-18}$ に達し、既存の上限値を最大で 3 桁改善しました。 これらの結果は、特異な重力波源の未開拓のパラメータ空間の探索を大きく前進させ、スクエア キロメートル アレイ (SKA) などの次世代施設による将来の発見への道を開くものです。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We develop an affine-null characteristic formulation of the Einstein-Maxwell system coupled to a charged complex scalar field in $n$-dimensional spherical symmetry. By introducing suitable auxiliary variables, the main field equations are cast into a hierarchical system of radial hypersurface equations, supplemented by a transport equation for the scalar field. We discuss the associated characteristic initial-boundary value problem for asymptotic, vertex and null-boundary configurations, and derive the corresponding asymptotic quantities and balance laws. As a consistency check, we recover the scalar-free Reissner-Nordström-Tangherlini family, including both the non-extremal and extremal branches, directly from the hierarchy. The resulting framework provides a systematic setting for the study of charged scalar dynamics and exact black-hole solutions in higher-dimensional affine-null coordinates. | 本稿では、n次元球対称における荷電複素スカラー場と結合したアインシュタイン・マクスウェル系のアフィンヌル特性定式化を展開する。 適切な補助変数を導入することで、主場方程式は、スカラー場の輸送方程式が付加された、階層的な動径超曲面方程式系に変換される。 漸近、頂点、ヌル境界配置における関連する特性初期境界値問題について議論し、対応する漸近量と平衡法則を導出する。 整合性チェックとして、非極値分岐と極値分岐の両方を含む、スカラーフリーのライスナー・ノルドシュトロム・タンゲリーニ族を階層構造から直接復元する。 得られた枠組みは、高次元アフィンヌル座標における荷電スカラーダイナミクスと厳密なブラックホール解の研究のための体系的な設定を提供する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate the construction of regular compact objects in the recently proposed lower-dimensional Einstein--Gauss--Bonnet (EGB) gravity obtained through regularized dimensional reduction. Unlike the standard BTZ black hole, the corresponding vacuum EGB solution develops a genuine curvature singularity at the origin, providing an interesting setting in which higher-curvature corrections deteriorate the ultraviolet behavior of spacetime. To address this issue, we reconstruct matter sectors capable of restoring regularity while preserving the BTZ-like asymptotic structure. First, we derive regular black-hole solutions supported by nonlinear electrodynamics and determine the corresponding electromagnetic Lagrangians directly from the field equations. We then extend the analysis to Simpson--Visser black-bounce geometries, obtaining smooth throat configurations with finite curvature invariants throughout the spacetime. As an alternative regularization mechanism, we formulate a unimodular extension of lower-dimensional EGB gravity and show that standard Maxwell fields can support regular geometries through a dynamical exchange between the vacuum and matter sectors mediated by a spacetime-dependent cosmological function. We further investigate the thermodynamic properties of the regular black-hole and black-bounce solutions, showing that the matter sector modifies the evaporation process, allows for remnant formation, and produces nontrivial phase transitions. In the black-bounce case, the thermodynamic quantities smoothly recover the EGB-BTZ behavior in the appropriate limit. These results demonstrate that lower-dimensional EGB gravity provides a useful laboratory for exploring the interplay between higher-curvature corrections, regular compact objects, nonlinear electrodynamics, and unimodular gravity. | 我々は、最近提案された、正則化次元縮小によって得られる低次元アインシュタイン・ガウス・ボンネ（EGB）重力における正則コンパクトオブジェクトの構築を調査する。 標準的なBTZブラックホールとは異なり、対応する真空EGB解は原点に真の曲率特異点を生じ、高曲率補正が時空の紫外挙動を悪化させる興味深い設定を提供する。 この問題に対処するため、BTZのような漸近構造を維持しながら正則性を回復できる物質セクターを再構築する。 まず、非線形電気力学によって裏付けられた正則ブラックホール解を導出し、対応する電磁ラグランジアンを場の方程式から直接決定する。 次に、解析をシンプソン・ヴィッサーブラックバウンス幾何学に拡張し、時空全体で有限の曲率不変量を持つ滑らかなスロート構成を得る。 代替的な正則化メカニズムとして、低次元EGB重力のユニモジュラー拡張を定式化し、標準的なマクスウェル場が、時空依存の宇宙関数によって媒介される真空セクターと物質セクター間の動的交換を通じて正則な幾何学をサポートできることを示します。 さらに、正則ブラックホール解とブラックバウンス解の熱力学的性質を調査し、物質セクターが蒸発過程を変化させ、残骸の形成を可能にし、非自明な相転移を生み出すことを示します。 ブラックバウンスの場合、熱力学的量は適切な極限でEGB-BTZ挙動を滑らかに回復します。 これらの結果は、低次元EGB重力が、高曲率補正、正則コンパクトオブジェクト、非線形電気力学、およびユニモジュラー重力の相互作用を探求するための有用な実験場を提供することを示しています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We construct a graphical coaction for Friedmann-Robertson-Walker (FRW) integrals at all loop orders in conformally-coupled scalar theories with non-conformal polynomial interactions. Our construction makes use of intersection theory in the context of (partial/relative) twisted (co)homology, which we use to decompose FRW integrals (and their discontinuities and derivatives) into building blocks that can be represented as decorations of the original Feynman diagram. This facilitates a purely graphical description of the coaction, up to rational prefactors that can be read off from the graph. Our construction provides a comprehensive combinatorial framework for dissecting the analytic properties of cosmological observables; in particular, we demonstrate that the combinatorics of the differential equations that govern FRW integrals -- their so-called kinematic flow -- is a natural consequence of our coaction. We have also developed a user-friendly web application that computes the graphical coaction of any graph: https://frwcoaction.ca. Whenever possible, the web application also computes the differentials and discontinuities. A Mathematica notebook with the same functionality is also hosted at on a public GitHub repository. | 本稿では、非共形多項式相互作用を持つ共形結合スカラー理論における、あらゆるループ次数でのフリードマン・ロバートソン・ウォーカー（FRW）積分に対するグラフィカルな共作用を構築する。 この構築では、（部分的／相対的）ねじれ（共）ホモロジーの文脈における交差理論を利用し、FRW積分（およびその不連続項と導関数）を、元のファインマン図の装飾として表現できる構成要素に分解する。 これにより、グラフから読み取れる有理係数を除いて、共作用を純粋にグラフィカルに記述することが可能となる。 本構築は、宇宙論的観測量の解析的性質を分析するための包括的な組み合わせ論的枠組みを提供する。 特に、FRW積分を支配する微分方程式の組み合わせ論、すなわちいわゆる運動学的流れが、本共作用の自然な帰結であることを示す。 また、任意のグラフのグラフ上の相互作用を計算する、ユーザーフレンドリーなウェブアプリケーションも開発しました。 https://frwcoaction.ca このウェブアプリケーションは、可能な限り微分と不連続性も計算します。 同じ機能を持つMathematicaノートブックも、公開されているGitHubリポジトリで公開されています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We develop an on-shell framework for thermal dissipation and radiation by macroscopic objects, whose large degeneracy of internal states is encoded in their entropy. In this framework, equilibrium asymptotic states are represented as on-shell particles, while non-equilibrium processes are described by on-shell transition amplitudes between them. A central observation is that spinning states remain essential even for macroscopically non-rotating objects. Consistency with macroscopic symmetries then implies spin universality, whereby all spinning states are governed by a single universal coupling. A key consequence is that absorption and emission probabilities are controlled by the same coupling, yielding local detailed balance directly from on-shell data. Applied to black holes, our framework reproduces the thermal emission spectrum and relates the Hawking temperature to the condition of maximal absorption consistent with unitary time evolution. | 我々は、巨視的物体による熱散逸と放射のためのオンシェルフレームワークを開発する。 このフレームワークでは、内部状態の大きな縮退がエントロピーに符号化されている。 このフレームワークでは、平衡漸近状態はオンシェル粒子として表現され、非平衡過程はそれらの間のオンシェル遷移振幅によって記述される。 重要な観察結果は、巨視的に回転しない物体であっても、スピン状態が依然として不可欠であるということである。 巨視的対称性との整合性は、スピン普遍性を意味し、すべてのスピン状態は単一の普遍的結合によって支配される。 重要な帰結は、吸収確率と放出確率が同じ結合によって制御され、オンシェルデータから直接局所的な詳細平衡が得られることである。 ブラックホールに適用すると、我々のフレームワークは熱放射スペクトルを再現し、ホーキング温度をユニタリー時間発展と整合する最大吸収条件と関連付ける。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We formulate a local geometric criterion for weak cosmic censorship in black hole overcharging and overspinning thought experiments. Under the null convergence and generic conditions, matter injection turns a horizon cross section into a closed trapped surface. Any final spacetime unable to accommodate this surface is ruled out. This trapped surface criterion excludes superextremal Reissner-Nordström, Reissner-Nordström-de Sitter, and Kerr-Newman final states, as well as Weyl-class naked singularities. Our criterion does not rely on asymptotic charges or on an extremal condition characterizing naked singularities. | ブラックホールの過剰電荷と過剰回転に関する思考実験において、弱い宇宙検閲のための局所的な幾何学的基準を定式化する。 ヌル収束と一般的な条件の下では、物質注入によって事象の地平線の断面が閉じたトラップ面となる。 この面を収容できない最終時空はすべて除外される。 このトラップ面基準は、超極限的なライスナー・ノルドシュトロム、ライスナー・ノルドシュトロム・ド・ジッター、カー・ニューマンの最終状態、およびワイルクラスの裸の特異点を除外する。 我々の基準は、漸近電荷や裸の特異点を特徴付ける極限条件に依存しない。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We study the one-loop correction to the entropy of near-extremal black holes in three-dimensional massive gravity at the special point where the theory exhibits a unique maximally symmetric vacuum and non-constant curvature hairy black holes can achieve extremality even in the static case. Focusing on the near-horizon AdS$_2\times S^1$ geometry, we evaluate the contribution of boundary graviton modes that become exact zero modes in the extremal limit. We show that the resulting one-loop partition function generates logarithmic corrections to the semiclassical entropy, providing a new extension to higher-curvature gravity of what has been recently obtained for near-extremal black holes in General Relativity. | 本研究では、3次元質量重力理論において、理論が唯一最大対称な真空を示し、非定常曲率の毛状ブラックホールが静的な場合でも極値性を達成できるという特殊な点において、極限に近いブラックホールのエントロピーに対する1ループ補正を研究する。 地平線近傍のAdS$_2\times S^1$幾何学に焦点を当て、極限極限で厳密にゼロモードとなる境界重力子モードの寄与を評価する。 結果として得られる1ループ分配関数が半古典的エントロピーに対数補正を生成し、一般相対性理論における極限に近いブラックホールについて最近得られた結果を、より高曲率の重力に拡張する新たな知見を提供することを示す。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| When matter fields are integrated out in a large N approximation, the conformal anomaly induces an effective action up to conformally invariant correction terms. In the present work, we consider the implications on black hole evaporation of such a term involving a conformal invariant found by Fefferman and Graham. Working in an approximation where the spacetime is static, we compute the induced stress tensor around a Schwarzschild black hole. The boundary conditions select an Unruh-like asymptotic sector, but not a unique stress tensor. A new one-parameter family of quantum hair emerges which changes the stress tensor in the near-horizon region. This suggests a new semiclassical mechanism by which information about black hole formation could be encoded outside the horizon. | 物質場を大きな N 近似で積分すると、共形異常は共形不変補正項を除いて有効作用を誘起します。 本研究では、フェファーマンとグラハムによって発見された共形不変量を含むこのような項がブラックホールの蒸発に及ぼす影響を考察します。 時空が静的であるという近似で、シュワルツシルトブラックホールの周りの誘起応力テンソルを計算します。 境界条件は、アンルーのような漸近セクターを選択しますが、一意の応力テンソルは選択しません。 新しい 1 パラメータ族の量子ヘアが現れ、地平線近傍領域の応力テンソルを変化させます。 これは、ブラックホール形成に関する情報が地平線の外側に符号化される新しい半古典的メカニズムを示唆しています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| This paper develops an epistemological constraint on quantum gravity grounded in the empirical meaning of general relativity. The central claim is that a complete recovery of general relativity requires an effective metric, a continuum limit, or Einstein-like dynamics together with the physical conditions under which relational geometrical quantities can be objectively determined. These conditions concern the dynamical stability of measuring devices and reference systems, causal accessibility among physical systems, record formation, and invariance under admissible descriptions. In classical general relativity, they are usually implicit in the use of clocks, rods, light signals, freely falling bodies, detectors, and gauge-invariant observables. In quantum gravity, however, they become non-trivial because spacetime geometry may be emergent, effective, thermodynamic, relational, or frame-dependent. This claim is developed through four cases: Rindler horizons and the Unruh effect, black-hole thermodynamics and Jacobson's equation-of-state derivation, gravitational-wave detection, and Weyl and conformal gravity. The latter is discussed as a critical limiting case in which conformal invariance raises a sharp question about whether scale-dependent measurements of space and time can be physically fixed. Implications for quantum gravity are also discussed using emergent gravity and quantum reference frames as examples. The perspective developed in the study suggests a general epistemological constraint on quantum gravity: any viable approach must recover the physical possibility of objective geometrical measurement together with geometry itself. | 本論文は、一般相対性理論の経験的意味に基づいた量子重力に対する認識論的制約を展開する。 中心的な主張は、一般相対性理論を完全に回復するには、有効な計量、連続体極限、またはアインシュタイン型のダイナミクスと、関係的な幾何学的量を客観的に決定できる物理的条件が必要であるということである。 これらの条件は、測定装置と基準系の動的安定性、物理系間の因果的アクセス可能性、記録形成、および許容可能な記述の下での不変性に関係する。 古典的な一般相対性理論では、これらは通常、時計、棒、光信号、自由落下物体、検出器、およびゲージ不変な観測量の使用に暗黙のうちに含まれている。 しかし、量子重力においては、時空幾何学が創発的、有効、熱力学的、関係的、またはフレーム依存的である可能性があるため、これらの条件は非自明となる。 この主張は、リンドラー地平線とアンルー効果、ブラックホールの熱力学とジェイコブソンの状態方程式の導出、重力波検出、ワイル重力と共形重力という4つの事例を通して展開される。 後者は、共形不変性が空間と時間のスケール依存的な測定値を物理的に固定できるかどうかという鋭い疑問を提起する、重要な極限ケースとして議論される。 創発重力と量子参照系を例として、量子重力への影響についても議論される。 この研究で展開される視点は、量子重力に対する一般的な認識論的制約を示唆している。 すなわち、実行可能なアプローチは、幾何学そのものとともに、客観的な幾何学的測定の物理的可能性を回復しなければならない。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We propose a novel mechanism to trigger a first-order cosmological electroweak phase transition using non-Gaussian primordial fluctuations of a $\mathbb{Z}_2$-symmetric spectator scalar field. We show that the large fluctuations of the spectator field can modify the Higgs thermal mass and enhance the thermal barrier, thereby enabling a strong first-order phase transition. Non-Gaussianities in the primordial fluctuation spectrum significantly increase the probability of large-amplitude fluctuations, allowing a substantial fraction of the Universe to undergo the transition. The spectator field also naturally serves as a cold dark matter candidate through its coherent oscillations, reproducing the observed relic abundance. The resulting stochastic gravitational wave background peaks in the $10^{-3}$-$10^{-1}$ Hz band, making it detectable by future space-based interferometers. | 我々は、$\mathbb{Z}_2$対称な観測者スカラー場の非ガウス的な原始ゆらぎを用いて、宇宙論的電弱相転移の一次を誘発する新しいメカニズムを提案する。 観測者場の大きなゆらぎがヒッグス熱質量を変化させ、熱障壁を増強することで、強い一次相転移を可能にすることを示す。 原始ゆらぎスペクトルの非ガウス性は、大きな振幅のゆらぎの確率を大幅に増加させ、宇宙のかなりの割合が相転移を起こすことを可能にする。 観測者場はまた、そのコヒーレントな振動を通して、観測された残存量を示す冷たい暗黒物質の候補としても自然に機能する。 結果として生じる確率的な重力波背景は、$10^{-3}$～$10^{-1}$ Hz帯でピークを示し、将来の宇宙ベースの干渉計で検出可能となる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Recent advances in multimessenger astronomy, particularly through gravitational-wave observations of compact-object mergers, have significantly improved our understanding of dense matter. Nevertheless, the internal composition of compact stars remains uncertain. Depending on the underlying equation of state (EoS), these objects may be neutron stars composed primarily of nucleons, quark stars made of deconfined quark matter, or hybrid stars containing both hadronic and quark phases. More exotic constituents, such as hyperons, meson condensates, or dark matter, have also been proposed. In this work, we investigate whether the internal composition of compact stars can be inferred from observable quantities, including mass, radius, and tidal deformability. To address this problem, we employ machine-learning and deep-learning techniques trained on a larg dataset of EoSs describing both neutron stars and quark stars. From these EoSs, we generate the corresponding mass radius relations spanning a wide range of stellar configurations. The resulting dataset is used to train and evaluate classification models aimed at identifying the nature of compact objects from their macroscopic properties. Our results indicate that suitable combinations of observables can distinguish neutron stars from quark stars with very high accuracy. These findings demonstrate the potential of machine-learning approaches as tools for probing the composition of dense matter. However, further studies incorporating additional scenarios, including hybrid stars and other exotic forms of matter, are required to establish the robustness and general applicability of this methodology. | 近年のマルチメッセンジャー天文学の進歩、特にコンパクト天体合体の重力波観測による進歩は、高密度物質の理解を大きく向上させてきました。 しかしながら、コンパクト星の内部構成は依然として不明確です。 基礎となる状態方程式（EoS）によっては、これらの天体は主に核子で構成される中性子星、閉じ込められていないクォーク物質で構成されるクォーク星、あるいはハドロン相とクォーク相の両方を含むハイブリッド星である可能性があります。 ハイペロン、メソン凝縮体、暗黒物質などのよりエキゾチックな構成要素も提案されています。 本研究では、質量、半径、潮汐変形率などの観測可能な量からコンパクト星の内部構成を推測できるかどうかを調査します。 この問題に取り組むために、中性子星とクォーク星の両方を記述するEoSの大規模なデータセットでトレーニングされた機械学習と深層学習の手法を採用します。 これらのEoSから、幅広い恒星構成を網羅する対応する質量半径関係を生成します。 得られたデータセットは、コンパクト天体の巨視的特性からその性質を識別することを目的とした分類モデルの学習と評価に用いられます。 我々の結果は、適切な観測量の組み合わせによって、中性子星とクォーク星を非常に高い精度で区別できることを示しています。 これらの知見は、機械学習アプローチが高密度物質の組成を調査するツールとして有望であることを示しています。 しかしながら、この手法の堅牢性と汎用性を確立するためには、ハイブリッド星やその他の特異な形態の物質を含む、さらなるシナリオを取り入れた研究が必要です。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We constrain the cosmological constant $Λ$ using astrometric and spectroscopic observations of the S2, S1, and S14 stars orbiting Sgr A$^*$. The stellar motion is modelled by numerically integrating timelike geodesics in Schwarzschild-de Sitter spacetime, including relativistic redshift and time-delay corrections. Orbital and spacetime parameters are inferred using a Bayesian MCMC analysis. The resulting posterior distributions place upper bounds on the magnitude of $Λ$ at the Galactic Center (GC). Combining the independent constraints from the S2, S1, and S14 orbits yields upper bounds of $Λ\lesssim 6.9\times10^{-48} \mathrm{m}^{-2}$ at 68\% credibility and $Λ\lesssim 1.0\times10^{-38} \mathrm{m}^{-2}$ at 95\% credibility. | 我々は、Sgr A$^*$を周回するS2、S1、S14星の天体位置測定および分光観測を用いて、宇宙定数$Λ$を制約する。 恒星の運動は、相対論的赤方偏移および時間遅延補正を含むシュワルツシルト・ド・ジッター時空における時間的測地線を数値積分することによってモデル化される。 軌道および時空パラメータは、ベイズMCMC解析を用いて推定される。 得られた事後分布は、銀河中心（GC）における$Λ$の大きさの上限値を示す。 S2、S1、S14軌道からの独立した制約を組み合わせると、68%信頼度で$Λ\lesssim 6.9\times10^{-48} \mathrm{m}^{-2}$、95%信頼度で$Λ\lesssim 1.0\times10^{-38} \mathrm{m}^{-2}$の上限値が得られます。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Recently, a new class of deformed black-hole exact solutions was constructed in four-dimensional general relativity. The deformation is controlled by a parameter $B$, which survives after demagnetizing a black hole immersed in an external Bertotti-Robinson magnetic field and changes the global structure of the spacetime into a non-asymptotically flat spindle geometry. Although no astrophysical mechanism for generating such a deformation is currently known, it is natural to ask phenomenologically how large such a geometric deformation could be if it extended over the weak-field solar exterior. Using two classical Solar-System tests, we derive the leading corrections to planetary perihelion precession and to the light travel time in a Shapiro-type configuration. Requiring the \(B\)-induced perihelion advance to be smaller than the observational uncertainties in the supplementary perihelion precessions of planets gives the strongest bounds, \( |B|\lesssim 10^{-24}\text{--}10^{-23}\ {\rm cm}^{-1}\), while a Cassini time delay estimate gives a complementary null-geodesic sensitivity at the level \( |B|\lesssim 10^{-21}\ {\rm cm}^{-1}\). These results show that any such spindle deformation, if extended to the solar exterior geometry, must be extremely suppressed on Solar-System scales. | 最近、4次元一般相対性理論において、変形ブラックホールの厳密解の新しいクラスが構築された。 この変形は、外部ベルトッティ・ロビンソン磁場に浸されたブラックホールの脱磁後も残るパラメータ$B$によって制御され、時空の全体構造を漸近的に平坦でない紡錘形に変化させる。 このような変形を生成する天体物理学的メカニズムは現在知られていないが、このような幾何学的変形が弱い磁場の太陽外部にまで及ぶ場合、その大きさはどの程度になるのかを現象論的に問うのは自然なことである。 2つの古典的な太陽系テストを用いて、シャピロ型構成における惑星の近日点歳差運動と光の伝播時間に対する主要な補正を導出する。 \(B\) によって誘発される近日点前進が、惑星の補助近日点歳差運動の観測誤差よりも小さいことを要求することで、最も強い制約 \( |B|\lesssim 10^{-24}\text{--}10^{-23}\ {\rm cm}^{-1}\) が得られる一方、カッシーニのタイム遅延推定値では、補完的なヌル測地線感度が \( |B|\lesssim 10^{-21}\ {\rm cm}^{-1}\) のレベルで得られる。 これらの結果は、そのような紡錘体の変形が太陽外部の幾何学にまで拡張された場合、太陽系規模では極めて抑制されなければならないことを示している。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this study, we probe the cosmological evolution of the universe within the framework of modified teleparallel gravity by considering a power-law form of the function $f(T)=α(-T)^{n}$. To characterize the expansion dynamics, we employ logarithmic and log-periodic parametrizations of the deceleration parameter. These specific parametrizations provide a flexible and well-structured description of the cosmic expansion history across different cosmological epochs. The corresponding Hubble parameter is obtained as a function of redshift, facilitating a systematic investigation of the background dynamics. The model parameters are constrained using cosmic chronometer (CC) and joint (CC+Pantheon) datasets through a Bayesian analysis based on the $χ^{2}$-minimization approach. The evolution of key cosmological quantities, including the deceleration parameter, energy density, pressure, equation of state parameter and energy conditions, is examined in detail. The geometrical diagnostics indicate a clear departure from the standard cosmological constant behavior, pointing toward a dynamically evolving dark energy scenario. Further, the proposed models remain thermodynamically consistent and the estimated age of the universe is found to be compatible with observational constraints, thereby reinforcing the robustness and viability of the framework. | 本研究では、修正テレパラレル重力理論の枠組みの中で、関数 $f(T)=α(-T)^{n}$ のべき乗則形式を考慮することにより、宇宙の宇宙論的進化を検証します。 膨張ダイナミクスを特徴づけるために、減速パラメータの対数および対数周期パラメータ化を用います。 これらの特定のパラメータ化により、異なる宇宙論的時代にわたる宇宙膨張の歴史を柔軟かつ構造的に記述できます。 対応するハッブルパラメータは赤方偏移の関数として得られ、背景ダイナミクスの体系的な調査を容易にします。 モデルパラメータは、$χ^{2}$ 最小化アプローチに基づくベイズ分析により、宇宙クロノメーター (CC) および統合 (CC+Pantheon) データセットを使用して制約されます。 減速パラメータ、エネルギー密度、圧力、状態方程式パラメータ、エネルギー条件などの主要な宇宙論的量の進化を詳細に調べます。 幾何学的診断結果は、標準的な宇宙定数の振る舞いからの明確な逸脱を示しており、動的に進化するダークエネルギーシナリオを示唆している。 さらに、提案されたモデルは熱力学的に整合性を保ち、推定された宇宙の年齢は観測上の制約と一致することが判明しており、この枠組みの堅牢性と妥当性が強化されている。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In the present work, we study the absorption cross section of a Schwarzschild black hole for a massive vector field over arbitrary frequencies. Working in the Frolov-Krtouš-Kubizňák-Santos (FKKS) basis, we show how the conserved flux of the normalized Proca field naturally leads to the usual definitions of the absorption cross section in terms of the reflection and transmission coefficients. We then numerically compute these quantities over arbitrary frequencies. In contrast to the massless (photon) case, massive vector bosons exhibit new features arising from the field mass. In particular, the mass term introduces a longitudinal degree of freedom in addition to the transverse modes. Furthermore, it leads to a scalar-type branch in the even parity transverse modes, thereby breaking the usual degeneracy with the odd parity sector found in the massless case. We illustrate how these characteristics manifest themselves in the transmission and absorption spectrum. Given the recent developments in the study of ultralight bosonic fields in black hole spacetimes, the present analysis of the transmission properties of massive vector bosons bears particular significance. | 本研究では、質量を持つベクトル場に対するシュワルツシルトブラックホールの吸収断面積を、任意の周波数で調べます。 Frolov-Krtouš-Kubizňák-Santos (FKKS) 基底を用いて、正規化されたプロカ場の保存フラックスが、反射係数と透過係数による吸収断面積の通常の定義に自然に導かれることを示します。 次に、これらの量を任意の周波数で数値的に計算します。 質量のない (光子) の場合とは対照的に、質量を持つベクトルボソンは、場の質量に起因する新しい特徴を示します。 特に、質量項は、横方向モードに加えて縦方向の自由度を導入します。 さらに、偶パリティ横方向モードにスカラー型の分岐をもたらし、質量のない場合に見られる奇パリティセクターとの通常の縮退を解消します。 これらの特徴が透過スペクトルと吸収スペクトルにどのように現れるかを示します。 ブラックホール時空における超軽量ボソン場の研究における近年の進展を踏まえると、質量を持つベクトルボソンの透過特性に関する今回の解析は特に重要な意義を持つ。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We derive a class of vacuum regular black holes inspired by effective loop quantum gravity dynamics and extend the construction to asymptotically anti-de Sitter spacetimes. The derivation is based on a deparameterized Lemaître--Tolman--Bondi formulation, where an auxiliary dust field is introduced only to define an internal time and does not act as a matter source. In spherical symmetry, the dynamics reduces to a set of independent radial shells, giving rise to a factorized shell Hamiltonian and to a Birkhoff-type property: for a fixed reconstruction function and cosmological constant, the static geometry is uniquely determined by the mass. Within this framework, we construct several regular black hole models with de Sitter cores and corresponding models with anti-de Sitter cores. We then study their thermodynamics in the extended phase space, with particular emphasis on the Hawking--Page transition. For the class of models considered, the dominant transition is of Hawking--Page type, determined by the crossing of the black hole free energy with the corresponding thermal-AdS background. The regularization affects the quantitative transition temperature by deforming the physical outer-horizon branch, including its endpoint structure. In the large anti-de Sitter radius regime, the de Sitter core solutions exhibit a higher Hawking--Page temperature than their anti-de Sitter-core counterparts, while the ordering can be modified close to the lower admissible range of the AdS scale. Thus, the thermodynamic differences between the two classes are not a consequence of regularity alone, but arise from how the core deformation modifies the horizon branch relative to the thermal-AdS reference background. | 我々は、有効ループ量子重力ダイナミクスに触発された真空正則ブラックホールのクラスを導出し、その構成を漸近的に反ド・ジッター時空に拡張する。 導出は、パラメータ化されていないルメートル・トルマン・ボンディ定式化に基づいており、補助的なダスト場は内部時間を定義するためだけに導入され、物質源としては機能しない。 球対称では、ダイナミクスは独立した半径方向のシェル群に還元され、因数分解されたシェルハミルトニアンとバーコフ型の性質が生じる。 すなわち、固定された再構成関数と宇宙定数に対して、静的な幾何学は質量によって一意に決定される。 この枠組みの中で、我々はド・ジッターコアを持ついくつかの正則ブラックホールモデルと、それに対応する反ド・ジッターコアを持つモデルを構築する。 次に、拡張された位相空間におけるそれらの熱力学を研究し、特にホーキング・ページ遷移に重点を置く。 検討対象のモデル群では、支配的な遷移はホーキング-ページ型であり、ブラックホールの自由エネルギーと対応する熱的AdS背景との交差によって決定される。 正則化は、端点構造を含む物理的な外側地平線分岐を変形させることにより、定量的な遷移温度に影響を与える。 大きな反ド・ジッター半径領域では、ド・ジッターコア解は反ド・ジッターコア解よりも高いホーキング-ページ温度を示すが、AdSスケールの許容下限付近では順序が変化する可能性がある。 したがって、2つのクラス間の熱力学的差異は、正則性のみの結果ではなく、コアの変形が熱的AdS参照背景に対して地平線分岐をどのように変更するかによって生じる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this work, we study non-radial perturbations of AdS bubbles and their tidal Love numbers (TLNs). The odd- and even-parity TLNs are computed up to $l=6$ in the limit $k \to \infty$. The odd-parity TLNs are found to be negative, while the even-parity TLNs are positive for $\upsilon^2_s=-1$. As $l$ increases, the tidal Love numbers approach zero. The TLNs of the even-parity sector up to order $l=41$ are also calculated over the entire parameter space of $k$, from $0$ to $\infty$. We find that in the region where $p/σ>0$, an increasing number of TLNs become negative as $l$ increases. For $l = 41$, the highest order we have examined, the TLNs are negative everywhere except in a narrow region very close to the zero of $p/σ$, which agrees well with the instability criterion in the eikonal limit for self-gravitating membranes proposed by Yang {\it et al.}\ [P. R. L. {\bf 130}, 011402 (2023)]. | この研究では、AdSバブルの非動径摂動とその潮汐ラブ数（TLN）を調べます。 奇パリティと偶パリティのTLNは、極限$k \to \infty$で$l=6$まで計算されます。 奇パリティTLNは負であることがわかりましたが、偶パリティTLNは$\upsilon^2_s=-1$で正です。 $l$が増加すると、潮汐ラブ数はゼロに近づきます。 偶パリティセクターのTLNは、$l=41$までの次数まで、$k$のパラメータ空間全体（$0$から$\infty$まで）で計算されます。 $p/σ>0$の領域では、$l$が増加するにつれて、負になるTLNの数が増加していくことがわかりました。 我々が調べた最高次の $l = 41$ の場合、TLN は $p/σ$ のゼロに非常に近い狭い領域を除いて、どこでも負の値になります。 これは、Yang {\it et al.}\ [P. R. L. {\bf 130}, 011402 (2023)] によって提案された自己重力膜のアイコナール極限における不安定性基準とよく一致しています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Gravitational wave (GW) observations provide an unprecedented laboratory for testing general relativity (GR) in the strong-field, highly dynamic, and relativistic regimes. Within the parameterized post-Newtonian (PN) formalisms, waveform generation tests have conventionally been limited to constraining inspiral coefficients up to the 3.5PN order. Leveraging the recent theoretical breakthrough that extended the analytical compact binary phasing to the 4.5PN order, we present the first observational constraints on these higher-order effects. Our analysis utilizes two exceptional events detected by the LIGO-Virgo-KAGRA (LVK) network: GW250114\_082203, which boasts the highest signal-to-noise ratio (SNR) recorded to date, and GW230627\_015337, which features a uniquely prolonged inspiral phase and the highest inspiral phase SNR to date. By performing Bayesian inference on the dimensionless deviation parameters ($δφ_i$) associated with the 4PN and 4.5PN coefficients, we find that our results are fully consistent with the predictions of GR. While the current 90\% credible intervals for the four deviation parameters are of order $\mathcal{O}(1) \text{-} \mathcal{O}(10)$, the general relativistic null values ($δ\hatφ_a= 0$) are entirely encapsulated within the bounds. This investigation establishes the first empirical baseline for 4PN and 4.5PN inspiral tests of GR, paving the way for high-precision null tests of GR with current and next-generation GW detectors. | 重力波 (GW) 観測は、強重力場、高ダイナミクス、相対論的領域で一般相対性理論 (GR) を検証するための前例のない実験室を提供します。 パラメーター化されたポストニュートン (PN) 形式の中で、波形生成テストは従来、インスパイラル係数を 3.5PN 次まで制約することに限定されていました。 解析的コンパクトバイナリ位相を 4.5PN 次まで拡張した最近の理論的ブレークスルーを利用して、これらの高次効果に対する最初の観測的制約を提示します。 私たちの分析では、LIGO-Virgo-KAGRA (LVK) ネットワークによって検出された 2 つの特別なイベント、これまで記録された中で最高の信号対雑音比 (SNR) を誇る GW250114\_082203 と、他に類を見ないほど長いインスパイラル位相とこれまでで最高のインスパイラル位相 SNR を特徴とする GW230627\_015337 を使用します。 4PNおよび4.5PN係数に関連する無次元偏差パラメータ（$δφ_i$）に対してベイズ推論を実行することにより、我々の結果はGRの予測と完全に一致することがわかった。 4つの偏差パラメータの現在の90%信頼区間は$\mathcal{O}(1) \text{-} \mathcal{O}(10)$のオーダーであるが、一般相対論的ヌル値（$δ\hatφ_a= 0$）は完全にその範囲内に収まっている。 この調査は、GRの4PNおよび4.5PNインスパイラルテストのための最初の経験的ベースラインを確立し、現在および次世代の重力波検出器を用いたGRの高精度ヌルテストへの道を開くものである。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In the Cartan teleparallel formulation of gravity, a scalar field coupled to the torsion tensor can acquire an environment dependent effective mass. This gives rise to a screening effect: Inside dense bodies such as the Sun, the scalar field is suppressed, causing the mass varying neutrino mass to vary with local density. We investigate the impact of this torsion-induced screening on solar neutrino oscillations. The mechanism modifies the standard MSW resonance condition in a distinct way, leading to detectable shift in the flavor conversion probability. Using data from solar neutrino experiments (Super-Kamiokande, Borexino, SNO), we place constraints on the torsion-scalar coupling parameters. Our work provides concrete test of teleparallel gravity through mass varying neutrino oscillations. | カルタンのテレパラレル重力理論では、ねじれテンソルに結合したスカラー場が環境依存の有効質量を獲得することがあります。 これにより遮蔽効果が生じ、太陽のような高密度天体内部ではスカラー場が抑制され、質量が変化するニュートリノの質量が局所密度に応じて変化します。 本研究では、このねじれ誘起遮蔽が太陽ニュートリノ振動に及ぼす影響を調査します。 このメカニズムは、標準的なMSW共鳴条件を独特な方法で修正し、フレーバー変換確率に検出可能な変化をもたらします。 太陽ニュートリノ実験（スーパーカミオカンデ、ボレクシノ、SNO）のデータを用いて、ねじれスカラー結合パラメータに制約を与えます。 本研究は、質量が変化するニュートリノ振動を通して、テレパラレル重力理論の具体的な検証を提供します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this work, we show how the interaction between propagating modes of the quantized gravitational field and two massive particles trapped in a harmonic oscillator potential can cause the two particles to become entangled. To demonstrate this, we employ an operator-based approach within the framework of the Feynman-Vernon influence functional. Through this method, we find that the effect of the gravitational field on the generated entanglement is encoded in the commutation relations of the gravitational field. This result indicates that, within the framework of the model considered, entanglement arises through the quantum contributions of the gravitational field. Furthermore, this work also shows that entanglement is not formed instantaneously after the two particles interact with the gravitational field. Instead, there exists a time delay, proportional to the distance between the particles, before entanglement is established. This result reflects the causal propagation nature of gravitational interactions. In general, the entanglement generated through this mechanism is extremely small. Nevertheless, if the initial quantum states of the two massive particles are chosen to be squeezed states, the amount of generated entanglement can be enhanced, although the resulting effect remains very small. | 本研究では、量子化された重力場の伝播モードと調和振動子ポテンシャルに閉じ込められた2つの質量粒子との相互作用によって、2つの粒子が量子もつれ状態になることを示します。 これを実証するために、ファインマン・ヴァーノン影響関数の枠組み内で演算子ベースのアプローチを採用します。 この方法により、生成された量子もつれに対する重力場の影響は、重力場の交換関係に符号化されていることが分かりました。 この結果は、検討したモデルの枠組み内では、量子もつれは重力場の量子的な寄与によって生じることを示しています。 さらに、本研究では、2つの粒子が重力場と相互作用した後、量子もつれが瞬時に形成されるわけではないことも示しています。 むしろ、量子もつれが確立されるまでには、粒子間の距離に比例する時間遅延が存在します。 この結果は、重力相互作用の因果的伝播の性質を反映しています。 一般に、このメカニズムによって生成される量子もつれは極めて小さいものです。 しかしながら、2つの質量を持つ粒子の初期量子状態をスクイーズド状態に選択すれば、生成されるエンタングルメントの量は増加する可能性があるが、結果として生じる効果は非常に小さいままである。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We consider the deflection of light by a spherically symmetric and electrically charged black hole solution in the Einstein-Maxwell-Dilaton theory with specific values of the dilaton coupling constant where the deflection angle can be represented as elliptic integrals. We show that the deflection angle as a function of two dimensionless variables $(s,z)$, which are related to the background charge and the impact parameter, respectively, satisfies a system of 2nd-order linear partial differential equations called the Picard-Fuchs (PF) equations. For each case of the dilaton coupling, the PF equations lead to 1st-order ordinary differential equations with respect to the variable $s$ for the constants $\bar{a}$ and $\bar{b}$ in the log-formula for the strong deflection limit. Using the Hamiltonian system associated with Painlevé VI equations, which holds as a result of the integrability of the PF equations, we solve the equations for $\bar{a}$ and $\bar{b}$. By requiring consistency with the Schwarzschild case in the zero-charge limit, $\bar{a}$ and $\bar{b}$ for nonzero charge are uniquely determined. | アインシュタイン・マクスウェル・ダイラトン理論における球対称で電荷を帯びたブラックホール解による光の偏向を、ダイラトン結合定数の特定の値で考察する。 偏向角は楕円積分で表すことができる。 偏向角は、背景電荷と衝突パラメータにそれぞれ関連する2つの無次元変数$(s,z)$の関数として、ピカール・フックス（PF）方程式と呼ばれる2階線形偏微分方程式系を満たすことを示す。 ダイラトン結合の各ケースについて、PF方程式は、強い偏向極限の対数公式における定数$\bar{a}$と$\bar{b}$に関する変数$s$に関する1階常微分方程式に導かれる。 PF方程式の積分可能性の結果として成り立つ、Painlevé VI方程式に関連付けられたハミルトニアン系を用いて、$\bar{a}$と$\bar{b}$に関する方程式を解きます。 電荷がゼロの場合のSchwarzschildの場合との整合性を要求することで、電荷がゼロでない場合の$\bar{a}$と$\bar{b}$は一意に決定されます。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We study the capability of future space-based gravitational-wave (GW) detectors to constrain supermassive black hole (SMBH) properties through observations of inspiraling stellar-mass binary black holes (BBHs) orbiting them. Focusing on stable hierarchical triple systems, we model the BBH motion in Kerr spacetime and compute the modulated GW signals using the post Newtonian waveform combined with moving-source transformation. Based on the LISA configuration and second-generation time delay interferometry technology, we estimate parameter uncertainties with the Fisher information matrix. Our results show that the outer semimajor axis has the strongest influence on parameter precision, while the SMBH spin and eccentricity mainly affect their own uncertainties. For high-SNR signals, the SMBH mass and orbital parameters can be measured with relative uncertainties on the order of $10^{-5}$, while the spin magnitude and its orientation can be constrained to within a few percentages. Applying the method to an M87*-like system, GW observations provide more precise measurements of the SMBH mass and spin compared with current electromagnetic observations, highlighting the potential of space-based GW astronomy to probe SMBH properties with high accuracy. | 我々は、将来の宇宙重力波（GW）検出器が、周回する恒星質量連星ブラックホール（BBH）の合体観測を通して、超大質量ブラックホール（SMBH）の特性を制約する能力について研究する。 安定した階層的三重系に焦点を当て、カー時空におけるBBHの運動をモデル化し、ポストニュートン波形と移動源変換を組み合わせて変調されたGW信号を計算する。 LISA構成と第2世代時間遅延干渉計技術に基づいて、フィッシャー情報行列を用いてパラメータの不確実性を推定する。 我々の結果は、外側の軌道長半径がパラメータの精度に最も強い影響を与え、SMBHのスピンと離心率は主に自身の不確実性に影響を与えることを示している。 高SNR信号の場合、SMBHの質量と軌道パラメータは10⁻⁵程度の相対的不確実性で測定でき、スピンの大きさとその向きは数パーセント以内に制約できる。 この手法をM87*のような系に適用すると、重力波観測は現在の電磁波観測と比較して、超大質量ブラックホールの質量とスピンをより正確に測定できることが示され、宇宙ベースの重力波天文学が超大質量ブラックホールの特性を高精度で探査できる可能性が強調される。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Primordial black holes (PBHs) in the asteroid-mass window ($10^{17}$-$10^{22}$ g) can account for all of the dark matter without violating any observational constraint, yet are routinely dismissed as fine-tuned. I put that dismissal to the test by applying three complementary fine-tuning measures uniformly across a broad landscape: three non-inflationary PBH production mechanisms, six classes of inflationary PBH models, and seven particle dark matter benchmarks, all evaluated against the same observable target. Three distinct naturalness universality classes emerge, determined entirely by the analytic structure of the abundance map rather than by the nature of the dark matter candidate. Biased-domain-wall PBHs are as natural as off-resonance weakly interacting massive particles and freeze-in particles; early-matter-domination and first-order phase transition PBH mechanisms occupy an intermediate tier alongside coannihilating WIMPs, unified by a structural identity in which the fine-tuning measure equals the logarithm of the ratio of the formation scale to the matter-radiation equality scale; and single-field ultra-slow-roll inflationary collapse is severely tuned for a distinct reason: a double exponential in which the power spectrum amplitude is itself exponentially sensitive to the inflaton potential coefficients, on top of the exponential collapse sensitivity of the abundance map. My main conclusion is that {\em the claim that PBH dark matter is generically fine-tuned conflates the worst case with a landscape spanning every naturalness tier}. The three-measure protocol also resolves a tension in the recent literature: the Barbieri-Giudice and Iovino-Riotto fine-tuning measures answer complementary questions and are reconciled within the two-layer decomposition developed here. | 小惑星質量範囲 ($10^{17}$-$10^{22}$ g) の原始ブラックホール (PBH) は、観測上の制約に違反することなくすべてのダークマターを説明できますが、微調整されているとして日常的に却下されています。 私は、3 つの補完的な微調整尺度を広範囲にわたって均一に適用することで、その却下を検証しました。 3 つの非インフレーション PBH 生成メカニズム、6 つのインフレーション PBH モデル、および 7 つの粒子ダークマター ベンチマークをすべて同じ観測可能なターゲットに対して評価しました。 3 つの明確な自然普遍性クラスが現れ、それはダークマター候補の性質ではなく、存在量マップの解析構造によって完全に決定されます。 バイアスのかかったドメイン ウォール PBH は、非共鳴弱相互作用質量粒子や凍結粒子と同じくらい自然です。 初期物質優勢と一次相転移PBHメカニズムは、共消滅WIMPと並んで中間層を占め、微調整尺度が形成スケールと物質放射等価スケールの比の対数に等しいという構造的同一性によって統一されています。 また、単一場超スローロールインフレーション崩壊は、別の理由で厳しく調整されています。 それは、存在量マップの指数関数的崩壊感度に加えて、パワースペクトル振幅自体がインフラトンポテンシャル係数に指数関数的に敏感である二重指数関数です。 私の主な結論は、{\em PBH暗黒物質が一般的に微調整されているという主張は、最悪のケースとあらゆる自然度階層にわたるランドスケープを混同している}ということです。 3つの尺度プロトコルは、最近の文献の矛盾も解決します。 Barbieri-GiudiceとIovino-Riottoの微調整尺度は相補的な質問に答え、ここで開発された2層分解内で調和されます。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate the harvesting of quantum steering and its directional asymmetry between two Unruh-DeWitt detectors in a Lorentz-violating BTZ black hole spacetime. Since the detectors are located at different radial positions outside the black hole, they experience inequivalent local environments induced by gravitational redshift, causing Alice to undergo stronger effective thermal noise than Bob. Remarkably, we uncover a counterintuitive phenomenon in which the detector subjected to a higher effective temperature exhibits stronger steerability than the other one, revealing a nontrivial inversion of thermal intuition in curved spacetime. Furthermore, quantum steering survives only within a finite window of detector energy gaps and reaches its maximum within an optimal regime. We find that Lorentz violation suppresses steering most strongly near this optimal energy gap, indicating an enhanced sensitivity of maximal correlation extraction to symmetry breaking effects. Our results demonstrate that Lorentz violation acts as a geometric constraint on the quantum information capacity of spacetime, simultaneously restricting both the strength and the directionality of quantum correlations. | ローレンツ対称性を破るBTZブラックホール時空において、2つのUnruh-DeWitt検出器間の量子ステアリングとその方向性の非対称性を調査しました。 検出器はブラックホールの外側の異なる半径位置にあるため、重力赤方偏移によって誘発される不等な局所環境を経験し、アリスはボブよりも強い実効熱雑音を受けます。 驚くべきことに、より高い実効温度にさらされた検出器がもう一方の検出器よりも強いステアリング能力を示すという、直感に反する現象を発見しました。 これは、曲がった時空における熱的直感の非自明な反転を示しています。 さらに、量子ステアリングは検出器のエネルギーギャップの有限の範囲内でのみ存在し、最適な領域で最大値に達します。 ローレンツ対称性の破れは、この最適なエネルギーギャップ付近でステアリングを最も強く抑制することを発見しました。 これは、最大相関抽出が対称性の破れ効果に対してより敏感であることを示しています。 私たちの結果は、ローレンツ対称性の破れが時空の量子情報容量に対する幾何学的制約として働き、量子相関の強度と方向性の両方を同時に制限することを示しています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate the dynamical and optical properties of a higher-dimensional loop-quantum-corrected black hole in a de Sitter background. The quasinormal modes of massless scalar perturbations are computed using time-domain evolution with Prony extraction, the matrix method, and the WKB approximation, showing good agreement among the three approaches. We find that loop quantum corrections induce moderate shifts in the quasinormal spectrum, whereas the spacetime dimensionality has a much stronger impact, leading to higher oscillation frequencies and damping rates. The negative imaginary parts of all modes indicate dynamical stability against massless scalar perturbations within the explored parameter range. We also analyze null geodesics and construct the corresponding black hole shadow. The shadow radius depends sensitively on the loop quantum parameter, the cosmological constant, and the number of spacetime dimensions, with extra dimensions generally reducing the shadow size. By comparing the theoretical shadow radius with the Event Horizon Telescope constraints for M87$^{\ast}$, we obtain bounds on the parameter space of the model. These results suggest that quasinormal modes and black hole shadow observables can provide complementary probes of loop quantum gravity effects and higher-dimensional spacetime structure in the strong-gravity regime. | 我々は、ド・ジッター背景における高次元ループ量子補正ブラックホールの動的および光学的特性を調査する。 質量ゼロのスカラー摂動の準正規モードは、プロニー抽出を用いた時間領域発展、行列法、およびWKB近似を用いて計算され、3つのアプローチ間で良好な一致が見られた。 ループ量子補正は準正規スペクトルに中程度のシフトをもたらすが、時空の次元ははるかに強い影響を与え、より高い振動周波数と減衰率をもたらすことがわかった。 すべてのモードの負の虚部は、調査したパラメータ範囲内での質量ゼロのスカラー摂動に対する動的安定性を示している。 また、ヌル測地線を解析し、対応するブラックホールの影を構築する。 影の半径は、ループ量子パラメータ、宇宙定数、および時空次元の数に敏感に依存し、余分な次元は一般的に影のサイズを小さくする。 理論的な影の半径をM87$^{\ast}$のイベントホライズンテレスコープの制約と比較することにより、モデルのパラメータ空間の境界を得る。 これらの結果は、準正規モードとブラックホールシャドウ観測量が、強重力領域におけるループ量子重力効果と高次元時空構造を補完的に探る手段となり得ることを示唆している。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We formulate stochastic inflation in an open quantum system framework. The field coarse-grained in a patch of fixed physical size, and the total momentum of that patch, form a canonical pair and act on a one-mode Fock space which we identify as the "bulk". At each time step, new comoving modes join the coarse-grained patch and the bulk has to be redefined. This redefinition produces an entangled mode that is traced over, yielding a non-unitary evolution equation for the bulk's density matrix. For a free test field in de Sitter, one obtains GKLS dynamics, generated by an effective Hamiltonian and a single non-Hermitian Lindblad operator, hence diffusion and Hubble friction originate from the same quantum channel. The Wigner-Weyl transform of the GKLS equation leads to a Fokker-Planck equation for the Wigner function, which matches the one that applies to the classical phase-space distribution of stochastic inflation. We also provide several schemes under which one can unravel the GKLS dynamics into stochastic Schrodinger equations when continuous measurements of the decoupled mode are performed, making contact with Langevin formulations of stochastic inflation. In the light-field regime, an additional overdamped reduction can be performed by integrating out the momentum variable in the Wigner distribution, leading to Starobinsky's slow-roll Fokker-Planck equation. In that regime, the purity of the patch is strongly suppressed. In contrast, for heavy fields, field diffusion is suppressed and the coarse-grained patch remains close to a pure underdamped oscillator, which prevents a classical stochastic treatment. | 我々は、確率的インフレーションを開放量子系フレームワークで定式化する。 固定された物理的サイズのパッチで粗視化された場と、そのパッチの全運動量は、正準ペアを形成し、我々が「バルク」と呼ぶ1モードのフォック空間に作用する。 各時間ステップで、新しい共動モードが粗視化されたパッチに加わり、バルクを再定義する必要がある。 この再定義により、トレースオーバーされるエンタングルモードが生成され、バルクの密度行列に対する非ユニタリー発展方程式が得られる。 ド・ジッター空間の自由テスト場の場合、有効ハミルトニアンと単一の非エルミート・リンドブラッド演算子によって生成されるGKLSダイナミクスが得られ、したがって拡散とハッブル摩擦は同じ量子チャネルから生じる。 GKLS方程式のウィグナー・ワイル変換は、ウィグナー関数に対するフォッカー・プランク方程式につながり、これは確率的インフレーションの古典的な位相空間分布に適用される方程式と一致する。 また、分離モードの連続測定が行われる場合、GKLSダイナミクスを確率的シュレディンガー方程式に展開できるいくつかのスキームも提供し、確率的インフレーションのランジュバン定式化と関連付けます。 軽場領域では、ウィグナー分布の運動量変数を積分消去することで、追加の過減衰縮約を実行でき、スタロビンスキーのスローロールフォッカー・プランク方程式が得られます。 この領域では、パッチの純度は強く抑制されます。 対照的に、重場の場合、場の拡散は抑制され、粗視化されたパッチは純粋な減衰不足振動子に近いままであり、古典的な確率的処理を妨げます。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Classical electrodynamics in curved spacetime is formulated within a tetrad-based framework that preserves the direct physical interpretation of the electromagnetic fields measured by an observer. The formalism is applied to Schwarzschild spacetime for two distinct families of observers described in the same coordinate system: static observers and radially free-falling observers. For static observers, Maxwell equations retain their usual spherical structure, while the gravitational field introduces geometrical corrections in the radial and temporal sectors through the metric function. These corrections are interpreted in terms of proper radial distance, proper time, and the radial variation of the lapse function. For radially free-falling observers, additional kinematical contributions arise from the local radial boost relating the free-falling frame to the static one. As a consequence, charge density mixes with radial current, and the electric and magnetic sectors become intertwined in the temporal-radial projections of Maxwell equations, whereas the angular Ampère-Maxwell and Faraday equations retain the same structure found for the static observer. The weak-field and near-horizon regimes are also examined, and the results are discussed through an effective-medium analogy, in which the Schwarzschild geometry behaves as an inhomogeneous geometrical medium at rest for static observers and as a radially moving effective medium in the temporal-radial sector for free-falling observers. | 曲がった時空における古典電磁気学は、観測者によって測定された電磁場の直接的な物理的解釈を保持するテトラッドベースの枠組みの中で定式化される。 この形式は、同じ座標系で記述される2つの異なる観測者ファミリー（静止観測者と半径方向に自由落下する観測者）に対してシュワルツシルト時空に適用される。 静止観測者の場合、マクスウェル方程式は通常の球面構造を維持するが、重力場は計量関数を通して半径方向と時間方向に幾何学的補正を導入する。 これらの補正は、固有半径距離、固有時間、およびラプス関数の半径方向の変化によって解釈される。 半径方向に自由落下する観測者の場合、自由落下フレームと静止フレームを関連付ける局所的な半径方向ブーストから追加の運動学的寄与が生じる。 その結果、電荷密度は半径方向の電流と混ざり合い、マクスウェル方程式の時間半径方向射影では電場と磁場が絡み合う一方、角度方向のアンペール・マクスウェル方程式とファラデー方程式は、静止観測者の場合と同じ構造を維持する。 弱場領域と地平線近傍領域も検討され、その結果は有効媒質の類推を通して議論される。 この類推では、シュワルツシルト幾何学は、静止観測者にとっては静止した不均質な幾何学的媒質として、自由落下観測者にとっては時間半径方向セクターで半径方向に移動する有効媒質として振る舞う。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We propose a generic, largely inflaton-potential-independent mechanism in which a light axion spectator, initialized near the hilltop of its potential, reshapes inflationary observables through purely gravitational multi-field dynamics. During inflation the axion is frozen and the background follows an effectively single-field trajectory. After inflation ends, the axion rolls, inducing a turn in field space and transient tachyonic phases of the isocurvature mode. The resulting ``tachyonic encore'' occurs entirely on super-horizon scales. These phases generate a nearly scale-invariant enhancement of the curvature power spectrum, suppressing the tensor-to-scalar ratio and shifting the scalar tilt to a weighted combination of adiabatic and entropic tilts at horizon crossing. We show that these effects can reconcile otherwise disfavored inflaton potentials with current CMB constraints. The same dynamics predict local non-Gaussianity, $f_{\rm NL}^{\rm loc.}\sim \mathcal{O}(1)$, within reach of upcoming surveys. | 我々は、インフレーションポテンシャルにほぼ依存しない一般的なメカニズムを提案する。 このメカニズムでは、ポテンシャルの頂上付近で初期化された軽いアクシオンの観測者が、純粋に重力的な多場ダイナミクスを通してインフレーション観測量を再構築する。 インフレーション中はアクシオンは凍結され、背景は実質的に単一場の軌道をたどる。 インフレーション終了後、アクシオンは回転し、場空間のターンと等曲率モードの一時的なタキオン位相を誘発する。 結果として生じる「タキオンアンコール」は、完全に超地平線スケールで発生する。 これらの位相は、曲率パワースペクトルのほぼスケール不変の増強を生成し、テンソル対スカラー比を抑制し、地平線交差時にスカラー傾斜を断熱傾斜とエントロピー傾斜の加重組み合わせにシフトさせる。 我々は、これらの効果が、それまで好ましくないとされてきたインフレーションポテンシャルと現在のCMB制約を調和させることができることを示す。 同じ力学は、今後の調査で到達可能な範囲で局所的な非ガウス性、$f_{\rm NL}^{\rm loc.}\sim \mathcal{O}(1)$を予測します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We develop a new grid-based multi-grid Poisson solver in numerical relativity. We report the performance of the multi-grid Poisson solver in the initial value problems for two-puncture black holes, a static spherical neutron star, a uniformly rotating neutron star in equilibrium, and a gravitationally collapsing massive star. As a demonstration, we conduct a numerical-relativity neutrino-radiation-transfer hydrodynamics simulation of the gravitational collapse of the $9M_\odot$ massive star in Ref.~\cite{Aguilera-Dena:2020mfh} up to the core bounce. During the simulation, we employ the constraint-preserving regird prescription with the newly developed multi-grid Poisson solver to improve the resolution. It shows that the baryonic mass, the Arnowit-Deser-Misner (ADM) mass, and the ADM-like angular momentum are, respectively, preserved with $O(10^{-3})\%$ and $O(10^{-2})$--$O(10^{-1})$\% accuracy. | 数値相対論において、新しいグリッドベースのマルチグリッドポアソンソルバーを開発しました。 このマルチグリッドポアソンソルバーの性能を、2つの穴を持つブラックホール、静的な球状中性子星、平衡状態にある一様に回転する中性子星、および重力崩壊する大質量星の初期値問題で報告します。 実証として、文献[~\cite{Aguilera-Dena:2020mfh}]の$9M_\odot$大質量星の重力崩壊を、コアバウンスまで数値相対論ニュートリノ放射伝達流体力学シミュレーションで実行しました。 シミュレーション中、解像度を向上させるために、新しく開発したマルチグリッドポアソンソルバーで制約保存グリッド処方を使用しました。 これは、バリオン質量、アーノウィット・デザー・ミスナー（ADM）質量、およびADMのような角運動量が、それぞれ$O(10^{-3})\%$および$O(10^{-2})$--$O(10^{-1})$\%の精度で保存されることを示している。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Recent efforts to formulate quantum mechanics in a way that treats space and time on a more equal footing have led to a large variety of spacetime-oriented approaches. In this work we present a detailed study of spacetime states, the objects that play the role of quantum states in the recently introduced framework of spacetime quantum mechanics, and show that the main proposals in the literature are different manifestations of the same underlying object. Path integrals, quantum states over time, pseudo-density matrices, the Page and Wootters mechanism, superdensity operators, and timelike-entanglement proposals all arise from spacetime states through particular evaluations, reduced information, linear maps, or quantum channels. This unification provides explicit mathematical representations of these formalisms, reveals relations among them, and clarifies the spacetime information each one captures. We also study the broader relevance of the spacetime-state point of view for Leggett-Garg inequalities, OTOCs, temporal tensor networks, fermionic systems, relativistic QFTs, quantum reference frames, and classical physics, together with additional insights and perspectives revealed by the common unifying framework. | 空間と時間をより対等に扱う量子力学の定式化に向けた近年の取り組みは、時空指向の多様なアプローチを生み出してきた。 本稿では、最近導入された時空量子力学の枠組みにおいて量子状態の役割を果たす対象である時空状態について詳細に検討し、文献における主要な提案は同一の根底にある対象の異なる現れであることを示す。 経路積分、時間に関する量子状態、擬似密度行列、ページ・ウッターズ機構、超密度演算子、および時間的エンタングルメントの提案はすべて、特定の評価、縮小情報、線形写像、または量子チャネルを通して時空状態から生じる。 この統一により、これらの形式体系の明示的な数学的表現が提供され、それらの間の関係が明らかになり、それぞれが捉える時空情報が明確になる。 また、時空状態の観点がレゲット・ガーグ不等式、OTOC、時間テンソルネットワーク、フェルミオン系、相対論的量子場理論、量子参照系、古典物理学に及ぼす広範な関連性についても研究し、共通の統一的枠組みによって明らかになる追加的な洞察や展望についても考察します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We study the ability of the upcoming Laser Interferometer Space Antenna (LISA) to constrain gas torques acting on extreme-mass-ratio inspirals (EMRIs) when these are embedded in accretion disks, using recently developed relativistic models for the binary-disk interaction. Using a fully Bayesian setup, we find that, contrary to previous forecasts based on Newtonian results, these observations can provide simultaneous estimates of the disk surface density and the accretion rate (or, equivalently, its total luminosity) without the need for an electromagnetic counterpart. Our analysis also indicates that simpler measurement constraints based on the linear-signal (Fisher matrix) approximation are not valid for these systems. For typical EMRI observations, the torque amplitude can be constrained to within ~10%, strengthening the prospect of probing accretion physics at (sub)microparsec scales, deep in the strong-field gravity regime and complementing electromagnetic observations. This also strengthens LISA's ability to help answering questions such as how massive black holes grow and coevolve with their host galaxies and, by helping to identify the EMRI's host galaxy through cross-correlation with AGN catalogues, to improve the use of these sources as (dark) sirens for cosmology. | 我々は、最近開発された連星と円盤の相互作用に関する相対論的モデルを用いて、近日公開予定のレーザー干渉計宇宙アンテナ（LISA）が、降着円盤に埋め込まれた極端質量比連星（EMRI）に作用するガストルクを制約する能力を研究した。 完全ベイズ法を用いた結果、ニュートン力学に基づく従来の予測とは異なり、これらの観測は電磁気的な対応物を必要とせずに、円盤表面密度と降着率（あるいは等価的にその全光度）の同時推定値を提供できることがわかった。 また、我々の分析は、線形信号（フィッシャー行列）近似に基づくより単純な測定制約は、これらのシステムには適用できないことを示している。 典型的なEMRI観測では、トルク振幅を約10%以内に制約することができ、強い重力場領域の奥深く、（サブ）マイクロパーセクスケールでの降着物理を調査する見込みが高まり、電磁気観測を補完する。 これはまた、巨大ブラックホールがどのように成長し、宿主銀河と共進化するのかといった疑問に答える上でのLISAの能力を強化し、AGNカタログとの相互相関を通じてEMRIの宿主銀河を特定するのに役立ち、これらの天体を宇宙論における（暗黒の）警報源としてより効果的に活用することを可能にする。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We study perturbations of Yang-Mills plasma, represented by scalar quasinormal modes of AdS black branes, as functions of the wave number $q$ in the entire range from zero to infinity. At finite $q$, these modes can be computed by classical spectral methods based on truncating the boundary value problem. We show that this truncation admits a natural analytic interpretation in terms of quantum Seiberg--Witten periods in the Nekrasov--Shatashvili limit, with the spectral condition organised as an instanton expansion around small values of the counting parameter. The physical black-brane problem corresponds to evaluating this series at a finite value of the counting parameter, and the Seiberg--Witten formulation provides a systematic way to analyse when the truncation is under control. In particular, it reveals that, as $q$ or the mode number $N$ increases, the physical point approaches the boundary of the domain of convergence of the instanton expansion, limiting the validity of the truncation approach. We overcome this limitation through an exact WKB analysis in which $q^{-1}$ acts as the expansion parameter. The resulting exact quantisation conditions, expressed in terms of period integrals and the associated Stokes geometry, incorporate both perturbative and non-perturbative corrections. The resummed quasinormal modes remain accurate far beyond the strict large-$q$ regime and can be analytically continued all the way to $q=0$, notably by using the Seiberg--Witten approach, providing a consistent description of the QNM spectrum. | 我々は、波数 $q$ の関数として、ゼロから無限大までの全範囲で、AdS ブラック ブレーンのスカラー準正規モードで表されるヤン・ミルズ プラズマの摂動を研究する。 有限の $q$ では、これらのモードは境界値問題の切り捨てに基づく古典的なスペクトル法によって計算できる。 我々は、この切り捨てが、ネクラソフ・シャタシュヴィリ極限における量子セイバーグ・ウィッテン周期の観点から自然な解析的解釈を許容し、スペクトル条件は計数パラメータの小さな値の周りのインスタントン展開として構成されることを示す。 物理的なブラック ブレーン問題は、計数パラメータの有限値でこの級数を評価することに対応し、セイバーグ・ウィッテンの定式化は、切り捨てが制御下にあるかどうかを分析するための体系的な方法を提供する。 特に、q またはモード番号 N が増加するにつれて、物理点がインスタントン展開の収束領域の境界に近づき、切り捨てアプローチの妥当性が制限されることが明らかになります。 我々は、q^{-1} を展開パラメータとして用いる厳密な WKB 解析によってこの制限を克服します。 結果として得られる厳密な量子化条件は、周期積分と関連するストークス幾何学で表現され、摂動補正と非摂動補正の両方を包含しています。 再和された準正規モードは、厳密な大きな q 領域をはるかに超えて正確であり、特に Seiberg-Witten アプローチを用いることで、q=0 まで解析的に拡張することができ、QNM スペクトルの一貫した記述を提供します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| To answer the above question, we study low-frequency scattering in the four-dimensional traversable wormhole of Maldacena, Milekhin, and Popov. The resulting transmission probabilities reveal that wormhole traversability depends strongly on the nature of the probe. For scalar probes, both neutral and charged, traversability depends on the time scale. On time scales of order the light-crossing time after sending in a signal, the transmission is parametrically suppressed, with most of the incoming signal reflected or temporarily trapped inside the wormhole throat. As time progresses, the trapped signal gradually leaks out, so that at late times the accumulated transmission cross-section approaches one half of the corresponding black hole absorption cross-section. Despite this generic suppression at low frequencies, the transmission spectrum also exhibits resonant frequencies at which transmission becomes perfect. Charged massless fermions tell a very different story. Unlike scalars, they traverse the wormhole with essentially unit probability at low energies. The same mechanism underlies their efficient absorption by magnetic black holes and realizes a channel closely analogous to the Callan-Rubakov effect, revealing unexpected connections with monopole-fermion scattering. Putting everything together, we conclude that scalar probes are best suited for uncovering distinct features of these magnetic wormholes, while charged massless fermions are the ideal carriers of information through them. | 上記の疑問に答えるため、マルダセナ、ミレキン、ポポフによる4次元通過可能ワームホールにおける低周波散乱を研究する。 得られた透過確率から、ワームホールの通過可能性はプローブの性質に大きく依存することが明らかになった。 中性および荷電のスカラープローブの場合、通過可能性は時間スケールに依存する。 信号を送信してから光がワームホールを通過する時間程度の時間スケールでは、透過はパラメトリックに抑制され、入射信号の大部分は反射されるか、ワームホールの喉の内側に一時的に閉じ込められる。 時間が経過するにつれて、閉じ込められた信号は徐々に漏れ出し、時間が経過すると、累積透過断面積は対応するブラックホール吸収断面積の半分に近づく。 低周波ではこのような一般的な抑制が見られるが、透過スペクトルには透過が完全になる共鳴周波数も存在する。 荷電質量ゼロのフェルミオンは全く異なる様相を示す。 スカラーとは異なり、低エネルギーではほぼ1の確率でワームホールを通過する。 同じメカニズムが磁気ブラックホールによる効率的な吸収の根底にあり、カラン・ルバコフ効果に酷似したチャネルを実現し、モノポール・フェルミオン散乱との予期せぬ関連性を明らかにします。 これらのことを総合すると、スカラープローブはこれらの磁気ワームホールの特異な特徴を解明するのに最適であり、荷電した質量ゼロのフェルミオンはそれらを通して情報を伝達する理想的な媒体であると結論付けられます。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Polarized images of a black hole encode the direction of electromagnetic energy flow near its event horizon. Measuring polarization from near-horizon emission can determine whether this energy flow is powered by the accreting plasma or the black hole spin. Here we consider the linear polarization of synchrotron radiation emitted from the base of horizon-threading field lines in a time-stationary, axisymmetric, and degenerate Kerr magnetosphere. We show that the observed polarization pattern displays universal behavior: it is completely determined by the black hole spin and observer inclination and is independent of the magnetic field geometry. We derive a simple analytic formula for this spin-dependent horizon polarization pattern. We find that this predicted pattern is also approached in time-averaged images from General Relativistic Magnetohydrodynamic simulations. Future observations with Very-Long-Baseline Interferometry at microarcsecond resolution could detect the trend of polarization toward the unique horizon value in M87*. Such observations may enable new measurements of black hole spin and provide evidence that magnetic field lines thread the horizon and extract spin energy via the Blandford--Znajek process. | ブラックホールの偏光画像は、事象の地平線付近の電磁エネルギーの流れの方向を符号化しています。 地平線付近の放射からの偏光を測定することで、このエネルギーの流れが降着プラズマによるものか、ブラックホールのスピンによるものかを判断することができます。 ここでは、時間的に静止した、軸対称で縮退したカー磁気圏において、地平線を貫通する磁力線の基部から放出されるシンクロトロン放射の線形偏光について考察します。 観測された偏光パターンは普遍的な振る舞いを示し、ブラックホールのスピンと観測者の傾斜角によって完全に決定され、磁場の幾何学的形状には依存しないことを示します。 このスピン依存の地平線偏光パターンに対する単純な解析式を導出します。 この予測されたパターンは、一般相対論的磁気流体力学シミュレーションの時間平均画像でも近似されていることが分かりました。 マイクロ秒角の分解能を持つ超長基線干渉法による将来の観測では、M87* の特異な地平線値への偏光の傾向を検出できる可能性があります。 このような観測によって、ブラックホールのスピンの新たな測定が可能になり、磁力線が事象の地平線を貫通し、ブランドフォード・ズナジェク過程によってスピンエネルギーを抽出するという証拠が得られる可能性がある。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We construct the phase space for an arbitrary cut of a null hypersurface in Minkowski spacetime and demonstrate that it is symplectomorphic to the infrared phase space of asymptotically flat gravity. Fluctuations of the cut are mapped to the leading soft graviton mode. Furthermore, the supertranslation Goldstone mode is mapped to the product of the size of the cut with its symplectic partner, the null time offset. | ミンコフスキー時空におけるヌル超曲面の任意の切断に対する位相空間を構築し、それが漸近的に平坦な重力の赤外位相空間とシンプレクティック同相であることを示す。 切断のゆらぎは、主要なソフトグラビトンモードにマッピングされる。 さらに、超並進ゴールドストーンモードは、切断のサイズとそのシンプレクティックパートナーであるヌル時間オフセットの積にマッピングされる。 |