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| Original Text | 日本語訳 |
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| The field equations of Conformal Gravity (CG) are constructed from fourth-order derivatives of the metric. While the second-order field equations of General Relativity (GR) reduce to a second-order Poisson equation in the weak-field limit, those of CG yield a fourth-order one. Despite this, works by Tanhayi, Fathi, and Takook [Mod. Phys. Lett. A 26, 2403 (2011)], Payandeh and Fathi [Int. J. Th. Phys. 51, 2227 (2012)], and Fathi, Olivares, and Villanueva [Galaxies 9, 43 (2021)] use second-order Poisson equations to generate purported solutions to CG in a weak-field limit. We demonstrate that these solutions are erroneous due to the use of second-order Poisson equations instead of appropriate fourth-order ones. We also point out other inconsistencies in the derivations of these metrics, such as the assertion that known CG (electro)vacuum solutions describe the interiors of matter distributions. | 共形重力 (CG) の場の方程式は、計量の 4 階微分から構成されます。 一般相対性理論 (GR) の 2 階場の方程式は弱場極限で 2 階ポアソン方程式に帰着しますが、CG の場の方程式は 4 階ポアソン方程式になります。 それにもかかわらず、Tanhayi、Fathi、および Takook [Mod. Phys. Lett. A 26, 2403 (2011)]、Payandeh および Fathi [Int. J. Th. Phys. 51, 2227 (2012)]、および Fathi、Olivares、および Villanueva [Galaxies 9, 43 (2021)] の研究では、弱場極限における CG の解とされるものを生成するために 2 階ポアソン方程式が使用されています。 本稿では、これらの解は適切な 4 階ポアソン方程式の代わりに 2 階ポアソン方程式を使用しているために誤りであることを示します。 また、これらの指標の導出におけるその他の矛盾点も指摘します。 例えば、既知のCG（電気）真空解が物質分布の内部を記述するという主張などです。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The cosmographic condition $j(z)=1$ provides the kinematical signature of the spatially flat $Λ$CDM model independently of any specific dark-energy or modified-gravity theory. We investigate the extent to which current observations permit departures from this condition by considering three phenomenological ``almost-$Λ$CDM'' cosmographic closures, in which the cosmic jerk differs slightly from unity through a small deformation parameter $ε$. The models are constrained using Markov Chain Monte Carlo analyses of recent DESI baryon acoustic oscillation measurements together with compressed Planck cosmic microwave background likelihoods and the Union3, Pantheon+, and DESY5 Type Ia supernova compilations. Rather than assuming a parameterized dark-energy equation of state, our cosmographic framework reconstructs the expansion history directly from observations, with the effective dark-energy equation of state emerging as a derived quantity. We find that all three closures are tightly constrained to the vicinity of the $Λ$CDM cosmographic fixed point, with Planck data driving the preferred evolution toward $j_0\simeq1$ and $w_{\rm DE,0}\simeq-1$. Despite their distinct kinematical constructions, the reconstructed dark-energy evolution consistently exhibits smooth freezing behaviour close to $w=-1$, without crossing the phantom divide. Model comparison using the Akaike and Bayesian information criteria shows that the almost-$Λ$CDM models remain statistically competitive with standard dark-energy parameterizations while requiring fewer assumptions about the functional form of $w(z)$. These results demonstrate the power of model-independent cosmography for constraining the cosmic expansion history and provide a natural framework for future studies of cosmological perturbations and structure formation. | 宇宙論的条件 $j(z)=1$ は、特定のダークエネルギー理論や修正重力理論とは無関係に、空間的に平坦な $Λ$CDM モデルの運動学的特徴を与えます。 本研究では、宇宙ジャークが小さな変形パラメータ $ε$ によってわずかに 1 から異なる、3 つの現象論的な「ほぼ $Λ$CDM」宇宙論的閉鎖モデルを検討することで、現在の観測がこの条件からの逸脱をどの程度許容するかを調べます。 これらのモデルは、最近の DESI バリオン音響振動測定のマルコフ連鎖モンテカルロ解析、圧縮された Planck 宇宙マイクロ波背景放射尤度、および Union3、Pantheon+、DESY5 の Ia 型超新星データセットを用いて制約されます。 私たちの宇宙論的枠組みは、パラメータ化されたダークエネルギー状態方程式を仮定するのではなく、観測から直接膨張の歴史を再構築し、有効なダークエネルギー状態方程式を導出量として導き出します。 3つの閉包すべてがΛCDM宇宙論的固定点の近傍に厳密に制約されていることが分かりました。 プランク衛星のデータは、好ましい進化をj_0\simeq1とw_{\rm DE,0}\simeq-1へと導いています。 運動学的構成はそれぞれ異なりますが、再構築されたダークエネルギーの進化は、ファントム境界を越えることなく、w=-1付近で一貫して滑らかな凍結挙動を示します。 赤池情報量規準とベイズ情報量規準を用いたモデル比較では、ほぼΛCDMモデルは、標準的なダークエネルギーパラメータ化と統計的に遜色なく、w(z)の関数形式に関する仮定が少なくて済むことが示されました。 これらの結果は、宇宙膨張史を制約する上でモデルに依存しない宇宙論の有効性を示し、今後の宇宙論的摂動と構造形成の研究のための自然な枠組みを提供します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Dark Energy (DE) and Dark Matter (DM) are among the greatest mysteries in particle physics and cosmology, since their origins remain unclear. It is intriguing to consider whether both may originate from a purely gravitational sector. We propose that they arise from degrees of freedom associated with the partners of the Brans-Dicke boson in No-Scale Gravity, a fundamental scale-invariant gravitational theory in which the Planck scale is illusional. We consider the Brans-Dicke boson, together with two scalar fields, to form a vector multiplet under an $O(3)$ symmetry, whose angular directions in the Einstein frame are identified with DM and DE. Small explicit breaking of $O(3)$ generates their masses and interaction, and we show that the resulting model reproduces the required background cosmological evolution and present-day abundances, with the lighter field providing a dynamical DE component at late times. Although the DE field remains canonical, the interacting cosmology exhibits an effective phantom-like evolution at late times, of the type suggested by DESI in combination with other cosmological probes, without introducing a fundamental phantom degree of freedom. The model provides a first-principles realization of interacting DE, in which DM, DE, and their coupling emerge from the symmetry structure of the underlying gravitational theory. | ダークエネルギー（DE）とダークマター（DM）は、その起源が不明なため、素粒子物理学と宇宙論における最大の謎の一つです。 両者が純粋に重力セクターから発生する可能性があるかどうかを検討することは興味深いことです。 私たちは、プランクスケールが幻想である基本的なスケール不変重力理論であるノー・スケール重力におけるブランズ・ディッケボソンのパートナーに関連する自由度から発生すると提案します。 私たちは、ブランズ・ディッケボソンと2つのスカラー場が$O(3)$対称性の下でベクトル多重項を形成し、アインシュタインフレームにおけるその角度方向がDMとDEと同一視されると考えます。 $O(3)$のわずかな明示的な破れがそれらの質量と相互作用を生成し、結果として得られるモデルが、必要な背景宇宙論的進化と現在の存在量を再現し、より軽い場が後期に動的なDE成分を提供することを示します。 ダークエネルギー場は正準的なままであるものの、相互作用する宇宙論は、DESIと他の宇宙論的観測結果を組み合わせた場合に示唆されるような、後期宇宙における実効的なファントムのような進化を示し、根本的なファントム自由度を導入することなく、その進化を再現する。 このモデルは、相互作用するダークエネルギーの第一原理的な実現を提供し、その中でダークマター、ダークエネルギー、およびそれらの結合は、基礎となる重力理論の対称構造から生じる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We extend the polynomial construction of parity-violating spatially covariant gravity (SCG) to total derivative order $d=5$, where $d=d_{\mathrm{t}}+d_{\mathrm{s}}$ counts the total number of temporal and spatial derivatives. After organizing the monomials by $(d_{\mathrm{t}},d_{\mathrm{s}})$ and reducing them using integrations by parts, tensor symmetries, three-dimensional curvature identities, the Schouten identity, and the Cayley-Hamilton relation, we obtain a $59$-element basis: $2$, $40$, and $17$ monomials in the sectors $(0,5)$, $(2,3)$, and $(4,1)$, respectively. A direct inspection separates $35$ monomials containing neither the lapse velocity $\mathcal{L}_{\bm{u}}\ln N$ nor $\mathcal{L}_{\bm{u}}K_{ij}$ from $11$ lapse-velocity monomials and $13$ monomials containing higher normal derivatives of the spatial metric. The latter two sectors require a dedicated degeneracy analysis. For tensor perturbations about a spatially flat cosmological background, the acceleration-free part of the manifestly first-order-in-time sector contains $16$ basis elements, whose quadratic action depends on only four combinations of coefficients. These combinations generate helicity-odd corrections proportional to $k/a$ and $(k/a)^3$ in the kinetic and gradient functions. We derive two relations that enforce luminal phase velocity for both circular polarizations while still allowing helicity-dependent kinetic normalization and damping. | パリティ違反空間共変重力 (SCG) の多項式構成を全微分次数 $d=5$ に拡張します。 ここで、$d=d_{\mathrm{t}}+d_{\mathrm{s}}$ は時間微分と空間微分の総数を数えます。 単項式を $(d_{\mathrm{t}},d_{\mathrm{s}})$ で整理し、部分積分、テンソル対称性、3 次元曲率恒等式、Schouten 恒等式、Cayley-Hamilton 関係を使用して簡約すると、$59$ 要素の基底が得られます。 セクター $(0,5)$、$(2,3)$、$(4,1)$ にはそれぞれ $2$、$40$、$17$ の単項式が含まれます。 直接検査により、経過速度 $\mathcal{L}_{\bm{u}}\ln N$ も $\mathcal{L}_{\bm{u}}K_{ij}$ も含まない $35$ 個の単項式が、経過速度の単項式 $11$ 個と空間計量の高階正規微分を含む単項式 $13$ 個から分離されます。 後者の 2 つのセクターには、専用の縮退解析が必要です。 空間的に平坦な宇宙論的背景に関するテンソル摂動の場合、明らかに時間に関して一次のセクターの加速度のない部分は、係数の 4 つの組み合わせのみに依存する二次作用を持つ $16$ 個の基底要素を含みます。 これらの組み合わせは、運動関数と勾配関数において $k/a$ と $(k/a)^3$ に比例するヘリシティ奇数補正を生成します。 ヘリシティ依存の運動正規化と減衰を許容しながら、両方の円偏光に対して光度位相速度を強制する 2 つの関係式を導出します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| It is an old idea that higher-dimensional super-gravity (SuGra) is put on-shell just by imposing Bianchi identities on super-field strengths over super-spacetimes subject to super-torsion constraints. We give a modernized, rigorous account and review recent developments, pointing out how this perspective lends itself to the construction of infrared completions of SuGra by electromagnetic flux quantization in differential nonabelian cohomology theories $\mathcal{A}_{\mathrm{dff}}$ lifting the coefficient $L_\infty$-algebra $\mathfrak{l}\mathcal{A}$ of the super-Bianchi identities. After surveying necessary background, we highlight: (1.) our recent proof that solutions of 11D SuGra are equivalent to the $\mathfrak{l}S^4$-Bianchi identities on super $C$-field flux over super-torsion-free 11D super-spacetimes, (2.) how from this the nonlinearly self-dual gauge sector on 6D M5-brane worldvolumes is equivalent to the $\mathfrak{l}_{S^4}S^7$-Bianchi identity on super $B$-field flux, (3.) and the recent complete discussion of superspace dimensional reduction of this situation to 10D IIA SuGra via $\mathfrak{l}\mathrm{Cyc}(S^4)$-Bianchi identities on super NS/RR-flux, together with its extension to further reduction to 9 SuGra via $\mathfrak{l}\mathrm{Tor}(S^4)$-Bianchis on the corresponding super-fluxes. We close by indicating how this implies consistent infrared completions of 11D SuGra by $C$-field flux quantization in 4-Cohomotopy, of 10D IIA SuGra by NS/RR-field flux-quantization in a form of twisted unstable K-theory, and of M5-brane worldvolumes by $B$-field flux-quantization in twisted (twistorial) relative Cohomotopy. The latter admits geometric engineering of experimentally relevant topological quantum orders. | 高次元超重力（SuGra）は、超ねじれ制約を受ける超時空上の超場強度にビアンキ恒等式を課すだけでオンシェルになるという古い考え方がある。 我々は、この考え方を現代的かつ厳密に説明し、最近の発展を概観し、この視点が、超ビアンキ恒等式の係数 $L_\infty$ 代数 $\mathfrak{l}\mathcal{A}$ を持ち上げる微分非可換コホモロジー理論 $\mathcal{A}_{\mathrm{dff}}$ における電磁フラックス量子化による SuGra の赤外線補完の構築にどのように役立つかを指摘する。 必要な背景を概観した後、我々は以下を強調する：（1）11D SuGra の解が、超ねじれのない 11D 超時空上の超 $C$-場フラックス上の $\mathfrak{l}S^4$-Bianchi 恒等式と等価であるという我々の最近の証明、（2）これから、6D M5 ブレーン世界体積上の非線形自己双対ゲージセクターが、超 $B$-場フラックス上の $\mathfrak{l}_{S^4}S^7$-Bianchi 恒等式と等価であること、（3）そして、超 NS/RR フラックス上の $\mathfrak{l}\mathrm{Cyc}(S^4)$-Bianchi 恒等式を介してこの状況を 10D IIA SuGra に超空間次元削減する最近の完全な議論、およびそれを 9 SuGra にさらに削減するための拡張対応する超流束に対する $\mathfrak{l}\mathrm{Tor}(S^4)$-ビアンキス。 最後に、これが、4-コホモトピーにおける $C$ 場流束量子化による 11D SuGra の一貫した赤外線補完、ねじれた不安定な K 理論の一形態における NS/RR 場流束量子化による 10D IIA SuGra の補完、およびねじれた（ツイストトリアル）相対コホモトピーにおける $B$ 場流束量子化による M5 ブレーン世界体積の補完をいかに意味するかを示す。 後者は、実験的に関連のある位相的量子秩序の幾何学的設計を可能にする。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate the effect of local cosmic voids on low-redshift measurements of the Hubble rate in flat $w_0w_a$CDM cosmologies. Using a hydrodynamical model for isolated spherical inverse top-hat underdensities, we compute the void-induced Hubble shift as a function of redshift, enclosed density contrast $δ_{\rm E}$ and cosmological parameters. We find that the effect is mainly controlled by the matter sector, through $δ_{\rm E}$ and $Ω_{\rm m,0}$, while dynamical dark energy gives only subdominant late-time corrections. For a Planck-calibrated $Λ$CDM background, matching the SH0ES value requires a present-day void with $δ_{\rm E}(z=0)\simeq -0.44$, substantially deeper than the KBC-like local underdensity. A KBC-like void lowers the SH0ES-Planck discrepancy to about $2σ$, but is not deep enough to fully reconcile the two measurements. Allowing for dynamical dark energy, including regions motivated by recent DES and DESI analyses, changes this result only at the percent level. We also show that the reported redshift dependence of locally inferred $H_0$ values can be represented phenomenologically by an effective enclosed matter profile. This reconstruction should be interpreted as a consistency test of local-structure effects rather than as explanation for an evolving background value of $H_0$. Overall, local underdensities can affect low-redshift Hubble-rate inferences, but they do not resolve the Hubble tension within the spherical void setup considered here. | 平坦な $w_0w_a$CDM 宇宙論において、局所的な宇宙ボイドが低赤方偏移でのハッブル率の測定に及ぼす影響を調査します。 孤立した球状逆トップハット型低密度に対する流体力学モデルを用いて、赤方偏移、囲まれた密度コントラスト $δ_{\rm E}$、および宇宙論的パラメータの関数として、ボイドによって誘発されるハッブルシフトを計算します。 この効果は主に物質セクターによって制御され、$δ_{\rm E}$ と $Ω_{\rm m,0}$ を介して制御される一方、動的ダークエネルギーは後期補正にのみ寄与することが分かりました。 プランクで較正された $Λ$CDM 背景の場合、SH0ES の値に合わせるには、KBC のような局所的な低密度よりもかなり深い $δ_{\rm E}(z=0)\simeq -0.44$ の現在のボイドが必要です。 KBCのようなボイドはSH0ES-Planckの不一致を約2σまで下げますが、2つの測定値を完全に調和させるには深さが足りません。 最近のDESおよびDESI解析によって動機付けられた領域を含む動的ダークエネルギーを考慮すると、この結果はパーセントレベルでしか変わりません。 また、局所的に推定されたH_0値の報告されている赤方偏移依存性は、有効な閉じた物質プロファイルによって現象論的に表現できることも示します。 この再構成は、H_0の背景値の進化の説明としてではなく、局所構造効果の一貫性テストとして解釈されるべきです。 全体として、局所的な低密度は低赤方偏移のハッブル率の推論に影響を与える可能性がありますが、ここで検討した球状ボイド設定内のハッブルの緊張を解消するものではありません。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate the thermodynamic properties of the cosmological apparent horizon in Gauss-Bonnet quasi-dilaton massive gravity. We derive the modified Friedmann equations and reformulate them in standard form, thereby allowing us to study the first and second laws of thermodynamics for the apparent horizon. Both equilibrium and non-equilibrium states are considered. In the equilibrium description, the first law retains the conventional form with the Bekenstein-Hawking area law for the horizon entropy, and we show that the generalized second law is satisfied under the null energy condition. In the non-equilibrium description, the Wald entropy receives a correction from the Gauss-Bonnet coupling, and the first law acquires an additional term associated with using the Wald entropy representation of the Gauss-Bonnet sector. We demonstrate that the total entropy change is non-negative provided the null energy condition, the positive horizon temperature condition, and the Gauss-Bonnet positivity constraints $ξ(σ)\ge0$ are simultaneously satisfied. Furthermore, we investigate the holographic entropy bound $S_{\text{inside}} \le S_{\text{horizon}}$. We demonstrate that while the idealized local thermal equilibrium assumption leads to a formal saturation or apparent breakdown during dust-dominated eras, the bound is robustly preserved across all cosmological epochs when utilizing realistic physical fluid temperatures. The condition $ξ(σ)\ge0$ is shown to be compatible with the stability constraints derived from tensor perturbations in our previous work. Our results establish that Gauss-Bonnet quasi-dilaton massive gravity is a consistent modified gravity theory from the perspective of horizon thermodynamics and the holographic principle. | ガウス・ボンネ準ダイラトン質量重力における宇宙論的見かけの地平線の熱力学的性質を調査する。 修正フリードマン方程式を導出し、標準形に再定式化することで、見かけの地平線に対する熱力学の第一法則と第二法則を研究できるようにする。 平衡状態と非平衡状態の両方を考慮する。 平衡状態では、第一法則は地平線エントロピーに対するベッケンシュタイン・ホーキング面積法則という従来の形式を維持し、一般化された第二法則がヌルエネルギー条件の下で満たされることを示す。 非平衡状態では、ワルドエントロピーはガウス・ボンネ結合から補正を受け、第一法則はガウス・ボンネセクターのワルドエントロピー表現の使用に関連する追加項を獲得する。 我々は、ヌルエネルギー条件、正の地平線温度条件、およびガウス・ボンネの正値制約 $ξ(σ)\ge0$ が同時に満たされる場合、全エントロピー変化が非負であることを示す。 さらに、ホログラフィックエントロピー境界 $S_{\text{inside}} \le S_{\text{horizon}}$ を調査する。 理想化された局所熱平衡の仮定は、ダストが支配的な時代に形式的な飽和または見かけ上の崩壊をもたらすが、現実的な物理流体温度を使用すると、境界はすべての宇宙論的時代にわたって頑健に維持されることを示す。 条件 $ξ(σ)\ge0$ は、我々の以前の研究でテンソル摂動から導出された安定性制約と互換性があることが示される。 我々の結果は、ガウス・ボンネ準ダイラトン質量重力が、地平線熱力学とホログラフィック原理の観点から一貫性のある修正重力理論であることを確立する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| A graviton can be converted into a phonon in a resonant bar detector. First-order perturbation theory predicts a strong enhancement of this conversion for coherent and squeezed graviton states, but the probability can exceed unity when the coherent or squeezing parameter is large. Since a conversion probability must satisfy the unitarity bound, we solve the graviton-phonon quantum dynamics exactly within the rotating-wave approximation. For an initial coherent state, we find that the conversion occurs intermittently through narrow bursts separated by intervals of strong suppression. For an initial squeezed state, the departure from perturbative behavior occurs earlier, and the conversion is strongly suppressed after its initial growth. These effects may provide signatures of quantum graviton-phonon dynamics relevant to single-graviton detection. | 重力子は共鳴棒検出器内でフォノンに変換される。 一次摂動論は、コヒーレント状態およびスクイーズド状態の重力子においてこの変換が強く増強されることを予測するが、コヒーレントパラメータまたはスクイーズパラメータが大きい場合、確率は1を超える可能性がある。 変換確率はユニタリ性境界を満たす必要があるため、回転波近似の範囲内で重力子-フォノン量子ダイナミクスを厳密に解く。 初期コヒーレント状態の場合、変換は強い抑制の間隔で区切られた狭いバーストを介して断続的に発生することがわかった。 初期スクイーズド状態の場合、摂動挙動からの逸脱はより早く発生し、変換は初期の増大後に強く抑制される。 これらの効果は、単一重力子検出に関連する量子重力子-フォノンダイナミクスの特徴を示す可能性がある。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The metric theory of spacetimes studies Lorentzian manifolds using tools of metric geometry. This is achieved via the null distance, which is a definite distance constructed from a time function on a spacetime. This enables the study of Gromov-Hausdorff-type convergence of spacetimes, a program recently initiated by Sakovich and Sormani. In this paper we study such notions of convergence for cosmological spacetimes with compact slices, i.e., $(a,b)\times M$ endowed with a Lorentzian metric $-dt^2+h_t$, where $h_t$ is a family of Riemannian metrics on the compact manifold $M$. Assuming mild extension properties of $h_t$, we first establish that these spacetimes are causally-null compactifiable and future developed. We then study monotone sequences with a uniform upper bound on the spatial diameter, obtaining uniform convergence of the null distances, as well as convergence of the associated timed metric spaces in the future developed Gromov-Hausdorff sense. Finally, we prove that causally-null compactifiable spacetimes satisfying a mild causal accessibility condition are causally-null, and relate the causally-null distance induced by the limit distance with the null distance induced by the (possibly non-smooth) limit metric tensor. Examples are provided to motivate the necessity of our hypotheses. | 時空の計量理論は、計量幾何学のツールを用いてローレンツ多様体を研究します。 これは、時空上の時間関数から構成される明確な距離であるヌル距離によって実現されます。 これにより、サコビッチとソルマニによって最近開始されたプログラムである、時空のグロモフ・ハウスドルフ型の収束の研究が可能になります。 この論文では、コンパクトスライスを持つ宇宙論的時空、すなわち、コンパクト多様体 M 上のリーマン計量の族である $h_t$ を備えた $(a,b)\times M$ の収束の概念を研究します。 $h_t$ の緩やかな拡張特性を仮定して、まず、これらの時空が因果的にヌルコンパクト化可能であり、将来発展することを示します。 次に、空間直径に一様な上限を持つ単調列を研究し、ヌル距離の一様な収束と、将来展開されるグロモフ・ハウスドルフの意味で関連する時間付き距離空間の収束を得ます。 最後に、緩やかな因果的アクセス可能性条件を満たす因果的にヌルなコンパクト化可能な時空は因果的にヌルであることを証明し、極限距離によって誘導される因果的にヌルな距離と、（おそらく滑らかでない）極限距離テンソルによって誘導されるヌル距離との関係を示します。 これらの仮説の必要性を説明するために、例を示します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Improving sub-Hz sensitivity of gravitational wave (GW) detectors is important to detect heavier binary black hole mergers and study phenomena in stronger gravity fields. Torsion-bar-based GW detectors have been projected to focus on low-frequency GW. Among noise sources of GW detector, actuation noise induced by vibration of force sources and fluctuation of environmental magnetic fields is one that increases in low frequency. In this study, we propose photon-pressure actuator as a solution to isolate an actuator from seismic and magnetic noise. It can also be used as a photon calibrator. We designed an optical layout of the photon-pressure actuator having four beams independently controlled and applied it to CHRONOS experiment. Based on a realistic power control system, we estimated its maximum torque amplitude around yaw rotation axis as $1.0\times 10^{-8}$ N$\cdot$m and actuation efficiency as $6.6\times 10^{-13}$ rad/V, which are sufficiently large for controlling the CHRONOS torsion bar. The actuation noise was estimated as $5.3\times 10^{-19}$ rad ${\rm Hz}^{-1/2}$ at 1 Hz, lower than the target sensitivity of CHRONOS. Assuming its usage as a photon calibrator, the estimated systematic error was 1.14%. | 重力波（GW）検出器のサブヘルツ感度を向上させることは、より重い連星ブラックホールの合体を検出したり、より強い重力場における現象を研究したりするために重要です。 ねじり棒を用いたGW検出器は、低周波GWに焦点を当てるように設計されてきました。 GW検出器のノイズ源の中で、力源の振動や環境磁場の変動によって誘発されるアクチュエーションノイズは、低周波で増加するノイズ源の一つです。 本研究では、アクチュエータを地震ノイズや磁気ノイズから分離する解決策として、光子圧力アクチュエータを提案します。 これは光子校正器としても使用できます。 独立して制御可能な4つのビームを持つ光子圧力アクチュエータの光学レイアウトを設計し、CHRONOS実験に適用しました。 現実的な電力制御システムに基づいて、ヨー回転軸周りの最大トルク振幅を$1.0\times 10^{-8}$ N$\cdot$m、駆動効率を$6.6\times 10^{-13}$ rad/Vと推定しました。 これらはCHRONOSのトーションバーを制御するのに十分な大きさです。 駆動ノイズは1 Hzで$5.3\times 10^{-19}$ rad ${\rm Hz}^{-1/2}$と推定され、CHRONOSの目標感度よりも低くなっています。 光子校正器として使用することを想定した場合、推定系統誤差は1.14%でした。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The goal of this paper is to compare the Wheeler-DeWitt approach, understood in a broad sense, with an alternative one, the so-called extended phase space approach to quantization of gravity. By "the Wheeler-DeWitt approach", I mean not only quantum geometrodynamics formulated by DeWitt in his seminal paper of 1967, but also any approach to quantization of gravity based on the Wheeler-DeWitt equation in some form. Since the Wheeler-DeWitt equation is a direct consequence of the Dirac formalism, its analysis requires examination of the latter and its application to gravity. In particular, I argue that there is a contradiction between canonical quantization and the idea put forward by founders of quantum gravity that, in this theory, all possible spacetime topologies should be taken into account. The path integral approach seems to be more adequate then the canonical approach. However, to derive the Wheeler-DeWitt equation from the path integral, most authors make the assumption about asymptotic states, that again contradicts the supposition of arbitrary spacetime topology. The extended phase space formalism is entirely based on the path integral approach. Note that if one refuses the assumption about asymptotic states, one cannot prove the gauge invariance of the path integral, and the Wheeler-DeWitt equation loses its sense. In the alternative approach, one derives the Schrodinger equation instead. Thus, the extended phase space approach is really beyond the Wheeler-DeWitt approach. The features of this alternative approach are explored with special emphasis on conclusions that cannot be obtained by using the Wheeler-DeWitt quantum geometrodynamics. | 本稿の目的は、広義のウィーラー＝デウィットのアプローチと、重力の量子化に対するいわゆる拡張位相空間アプローチという代替案を比較することである。 ここでいう「ウィーラー＝デウィットのアプローチ」とは、デウィットが1967年の画期的な論文で定式化した量子幾何力学だけでなく、何らかの形でウィーラー＝デウィット方程式に基づく重力の量子化へのあらゆるアプローチを指す。 ウィーラー＝デウィット方程式はディラック形式論の直接的な帰結であるため、その解析にはディラック形式論とその重力への応用を検討する必要がある。 特に、正準量子化と、量子重力の創始者たちが提唱した、この理論ではあらゆる可能な時空トポロジーを考慮に入れるべきであるという考え方との間には矛盾があると主張する。 経路積分アプローチは正準アプローチよりも適切であるように思われる。 しかし、経路積分からウィーラー・デウィット方程式を導出するために、ほとんどの著者は漸近状態に関する仮定を置いており、これは任意の時空トポロジーの仮定と矛盾する。 拡張位相空間形式は、完全に経路積分アプローチに基づいている。 漸近状態に関する仮定を拒否すると、経路積分のゲージ不変性を証明できず、ウィーラー・デウィット方程式はその意味を失うことに注意されたい。 代替アプローチでは、代わりにシュレーディンガー方程式を導出する。 したがって、拡張位相空間アプローチは、実際にはウィーラー・デウィットアプローチを超えている。 この代替アプローチの特徴は、ウィーラー・デウィット量子幾何力学を使用しても得られない結論に特に重点を置いて検討される。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We examine the Repetitive Penrose Process in the rotating Simpson-Visser spacetime, whose parameter space includes regular black holes, black-bounce geometries, and traversable wormholes. Assuming that the regularization parameter remains unchanged throughout the evolution, the analysis shows that the endpoint of the repetitive process is not always determined solely by the conventional minimum spin condition. Instead, for sufficiently large values of the regularization parameter, the evolving solution may leave the parameter domain corresponding to the original two horizon black hole branch before the dynamical spin limit is reached. Within the present framework, this provides an additional geometry-induced condition that limits the continuation of the iterative sequence. The numerical results further show that the relative importance of the dynamical and geometry-induced termination mechanisms depends sensitively on the regularization parameter. For small deformations, the evolution remains qualitatively similar to that of the Kerr spacetime. As the regularization parameter increases, however, the cumulative extracted energy, the number of admissible Penrose iterations, and the efficiency of the process are progressively reduced. We also examine how the extracted energy, the final irreducible mass, and two complementary efficiency measures vary with both the regularization parameter and the particle decay radius. Overall, the present analysis indicates that, within the RSV geometry, the underlying spacetime structure influences not only the cumulative efficiency of the repetitive Penrose process but also the parameter range over which the iterative evolution remains self-consistent. These results highlight the role that spacetime geometry can play in shaping the long-term evolution of idealized Penrose-type energy extraction processes in regular rotating black-hole spacetimes. | 回転するシンプソン・ヴィッサー時空における反復ペンローズ過程を考察する。 この時空のパラメータ空間には、正則ブラックホール、ブラックバウンス幾何構造、および通過可能なワームホールが含まれる。 進化過程全体を通して正則化パラメータが変化しないと仮定すると、解析結果は、反復過程の終点が必ずしも従来の最小スピン条件のみによって決定されるわけではないことを示している。 むしろ、正則化パラメータが十分に大きい場合、進化する解は、動的スピン限界に達する前に、元の2つの地平線を持つブラックホール分岐に対応するパラメータ領域から離れる可能性がある。 現在の枠組みでは、これは反復シーケンスの継続を制限する追加の幾何学的条件を提供する。 数値結果はさらに、動的および幾何学的終了メカニズムの相対的な重要性が正則化パラメータに大きく依存することを示している。 小さな変形の場合、進化はカー時空の進化と質的に類似している。 しかし、正則化パラメータが増加するにつれて、累積抽出エネルギー、許容されるペンローズ反復回数、およびプロセスの効率は徐々に減少する。 また、抽出されたエネルギー、最終的な既約質量、および2つの相補的な効率指標が、正則化パラメータと粒子の崩壊半径の両方によってどのように変化するかも調べました。 全体として、今回の分析は、RSV幾何学においては、基礎となる時空構造が、反復ペンローズ過程の累積効率だけでなく、反復進化が自己整合性を保つパラメータ範囲にも影響を与えることを示しています。 これらの結果は、規則的な回転ブラックホール時空における理想化されたペンローズ型エネルギー抽出過程の長期的な進化を形作る上で、時空幾何学が果たす役割を浮き彫りにしています。 |
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| We investigate the quasinormal modes of scalar and Maxwell field perturbations coupled to the Einstein tensor in generalized Nariai spacetimes. Our results show that, for both types of perturbations, the coupling introduces different critical values, which separate the frequency spectrum into distinct branches. Near these critical values, the square-root term that determines $ω_R^2$ may change sign, giving rise to a parameter interval in which the modes are purely imaginary. Away from this regime, the coupling affects the oscillatory parts of the two fields in opposite ways: $ω_R^2$ generally increases with the coupling constant $η$ for the scalar field, whereas it decreases with $η$ for the Maxwell field. The magnetic charge tends to enhance the oscillatory response, while increasing the spacetime dimension narrows the purely imaginary regime. This comparison shows analytically that the same curvature coupling can affect scalar and Maxwell perturbations in qualitatively different ways. | 一般化されたナリアイ時空において、アインシュタインテンソルに結合したスカラー場およびマクスウェル場の摂動の準正規モードを調べた。 その結果、どちらのタイプの摂動についても、結合によって異なる臨界値が導入され、周波数スペクトルが明確な分岐に分かれることがわかった。 これらの臨界値付近では、$ω_R^2$を決定する平方根項の符号が変化する可能性があり、モードが純虚数となるパラメータ区間が生じる。 この領域から外れると、結合は2つの場の振動部分に逆の影響を与える。 スカラー場の場合、$ω_R^2$は一般的に結合定数$η$とともに増加するが、マクスウェル場の場合は$η$とともに減少する。 磁荷は振動応答を増強する傾向があり、時空次元の増加は純虚数領域を狭める。 この比較は、同じ曲率結合がスカラー場とマクスウェル場の摂動に質的に異なる影響を与える可能性があることを解析的に示している。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We compute quasinormal modes of the Kazakov--Solodukhin quantum-corrected black hole using a high-precision Chebyshev spectral method. After factoring out the quasinormal mode asymptotics at the event horizon and at spatial infinity, the radial problem is reduced to a quadratic matrix pencil for the dimensionless frequency $Ω=Mω$. We apply this framework to minimally coupled scalar perturbations, electromagnetic perturbations, a non-minimally coupled scalar field, and an axial effective source Regge--Wheeler-type gravitational sector. The latter is treated as an effective axial model, rather than as the full gravitational perturbation problem, because the Kazakov--Solodukhin spacetime is not Ricci flat. Our results reproduce the available WKB, time-domain, Mashhoon, and asymptotic-iteration benchmarks in their common regimes of validity, after accounting for the different normalisations used in the literature. The spectral method also resolves additional overtones and candidate purely imaginary overdamped roots. In several sectors, these roots exhibit a spacing scale close to $Mκ=1/4$, with occasional multiple gaps in the retained numerical sequence. In the near-extremal, but still subextremal, regime, the detected purely imaginary branches approach an approximately equally spaced surface-gravity-scaled ladder, while the oscillatory spectra remain sector dependent. Within the parameter ranges and resolutions considered here, all retained modes have $\ImΩ<0$, and no stable growing mode is detected. | 我々は、高精度チェビシェフスペクトル法を用いて、カザコフ・ソロドゥヒン量子補正ブラックホールの準正規モードを計算する。 事象の地平線と空間無限遠における準正規モードの漸近項を因数分解すると、動径問題は無次元周波数 $Ω=Mω$ の二次行列束に還元される。 我々はこの枠組みを、最小結合スカラー摂動、電磁摂動、非最小結合スカラー場、および軸方向有効源レッジ・ウィーラー型重力セクターに適用する。 後者は、カザコフ・ソロドゥヒン時空がリッチ平坦ではないため、完全な重力摂動問題ではなく、有効軸方向モデルとして扱われる。 我々の結果は、文献で使用されているさまざまな正規化を考慮した後、WKB、時間領域、マシューン、および漸近反復のベンチマークを、それぞれの一般的な有効領域で再現する。 スペクトル法では、追加の倍音と候補となる純虚数過減衰根も解読されます。 いくつかのセクターでは、これらの根は $Mκ=1/4$ に近い間隔スケールを示し、保持された数値シーケンスには時折複数のギャップがあります。 極限に近いがまだ準極限的な領域では、検出された純虚数分岐は、ほぼ等間隔の表面重力スケールの梯子に近づきますが、振動スペクトルはセクターに依存したままです。 ここで考慮したパラメータ範囲と分解能の範囲内では、保持されたすべてのモードは $\ImΩ<0$ であり、安定成長モードは検出されません。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| This paper presents a detailed study of the coordinate dependence of Vlasov gas accretion onto a Schwarzschild black hole. Asymptotic results at infinity and near horizon are obtained via Taylor expansions for three different statistical distributions within the framework of the most general stationary spherically symmetric spacetime. Our findings demonstrate that the particle number density, energy density, radial and tangential pressures, and accretion rates are independent of the coordinate choice, even though individual components such as the particle current density and the stress-energy tensor explicitly depend on the coordinate system. Consequently, the accretion theory can be formulated without reference to any particular coordinate system. We also show that the mean energy of the accreted particles is $m_0+k_BT$, lower than the mean energy $m_0+\frac{3}{2}k_BT$ of the Maxwell-Boltzmann system in the classical limit. And the specific entropy of the accreted particles is lower than the global average by $\frac{3}{2}k_B$. This is because particles of lower energy are more easily accreted, while particles of higher energy are more readily scattered. We also present numerical results at finite radii for the relevant physical quantities. | 本論文では、シュワルツシルトブラックホールへのブラソフガス降着の座標依存性について詳細な研究を行った。 無限遠および事象の地平線近傍における漸近結果は、最も一般的な定常球対称時空の枠組み内で、3つの異なる統計分布に対するテイラー展開によって得られた。 我々の発見は、粒子数密度、エネルギー密度、半径方向および接線方向の圧力、降着率が座標の選択に依存しないことを示している。 ただし、粒子電流密度や応力エネルギーテンソルなどの個々の成分は、座標系に明示的に依存する。 したがって、降着理論は特定の座標系を参照することなく定式化できる。 また、降着粒子の平均エネルギーは$m_0+k_BT$であり、古典極限におけるマクスウェル・ボルツマン系の平均エネルギー$m_0+\frac{3}{2}k_BT$よりも低いことも示した。 また、集積粒子の比エントロピーは、全体平均よりも$\frac{3}{2}k_B$だけ低い。 これは、エネルギーの低い粒子は集積されやすく、エネルギーの高い粒子は散乱されやすいためである。 関連する物理量について、有限半径における数値結果も示す。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In a gravitational wave (GW) telescope, non-stationary noise can prevent stable interferometer operation and limit the GW analyses. Among the non-stationary noise, we focus on the scattered light noise. It fluctuates across a wide frequency band within a short time. Therefore, the scattered light noise can mimic the GW signal, increase the false alarm rate, or bias the parameter estimation results. In this work, we propose a new analysis method, named f-cluster, to characterize these features without prior assumptions about the scattering source. The scattered light noise shows characteristic arch-shaped features in time-frequency maps. Therefore, the algorithm extracts the periodicity of the arch shapes from the spectrogram. The algorithm detects the occurrence times and periodicity of excess-power regions in the spectrogram to estimate the oscillation frequency of the scattering object. To demonstrate the algorithm, we applied this method to KAGRA data from April 1 to 30, 2025, and successfully identified a scattering frequency of $f_{sc} = 0.432$ Hz. Furthermore, we found a strong correlation between the occurrence rate of the scattered light noise and the amplitude of ground motion in the $0.3-1.0$ Hz band with a Pearson correlation coefficient of 0.82. This correlation showed that the occurrence of scattered light noise can be forecast from the seismic motion. We confirmed that our algorithm identifies the frequency of the scattered light noise and its occurrence time, without making assumptions about the scattering object, thereby contributing to the characterization of the scattered light noise in real data. Our algorithm provides information that leads to further investigation into the noise hunting to specify the source of scattered light noise. | 重力波（GW）望遠鏡では、非定常ノイズによって干渉計の安定動作が妨げられ、GW解析が制限される可能性があります。 非定常ノイズの中でも、散乱光ノイズに注目します。 散乱光ノイズは短時間で広い周波数帯域にわたって変動します。 そのため、散乱光ノイズはGW信号を模倣したり、誤警報率を高めたり、パラメータ推定結果にバイアスをかけたりする可能性があります。 本研究では、散乱源に関する事前仮定なしにこれらの特徴を特徴付けるための新しい解析手法であるf-clusterを提案します。 散乱光ノイズは、時間周波数マップにおいて特徴的なアーチ状の特徴を示します。 そのため、このアルゴリズムはスペクトログラムからアーチ状の周期性を抽出します。 このアルゴリズムは、スペクトログラムにおける過剰電力領域の出現時間と周期性を検出し、散乱体の振動周波数を推定します。 アルゴリズムの実証のため、2025年4月1日から30日までのKAGRAデータにこの手法を適用し、散乱周波数$f_{sc} = 0.432$ Hzを特定することに成功しました。 さらに、散乱光ノイズの発生率と0.3～1.0 Hz帯の地動振幅との間に、ピアソン相関係数0.82という強い相関関係があることを発見しました。 この相関関係は、地震動から散乱光ノイズの発生を予測できることを示しています。 本アルゴリズムは、散乱物体に関する仮定を一切行わずに、散乱光ノイズの周波数とその発生時刻を特定できることを確認しました。 これにより、実データにおける散乱光ノイズの特性評価に貢献します。 本アルゴリズムは、散乱光ノイズの発生源を特定するためのノイズハンティングに関するさらなる調査につながる情報を提供します。 |
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| Einstein--scalar--Gauss--Bonnet (EsGB) gravity provides a physically motivated framework for testing strong-field deviations from the Schwarzschild geometry through scalar hair. We study neutral-particle circular motion and high-frequency quasi-periodic oscillations (HF-QPOs) in static EsGB black holes described by a continued-fraction metric with a single dimensionless deformation parameter \(p\) on the Schwarzschild-connected quadratic-coupling branch. We determine the effective potential, circular-orbit energy and angular momentum, characteristic radii, and orbital and radial epicyclic frequencies, and apply the relativistic precession model to twin-peak QPO data from XTE J1550--564, GRO J1655--40, GRS 1915+105, and M82 X-1. A source-by-source Markov chain Monte Carlo analysis shows that the observed frequency pairs can be reproduced within their uncertainties and that the radial epicyclic frequency carries the main model-level sensitivity to \(p\). However, a controlled prior-sensitivity analysis using uniform and truncated Gaussian priors finds that the marginal posterior of \(p\) closely follows the adopted prior for all four sources. This reflects the intrinsic underconstraint of fitting three correlated parameters \((M,p,r)\) to two measured frequencies. The inferred intervals therefore represent model-dependent compatibility regions rather than an independent measurement or preferred value of the EsGB deformation. The static results provide a baseline for future rotating and multi-observable tests. | アインシュタイン・スカラー・ガウス・ボンネ（EsGB）重力は、スカラーヘアを通してシュワルツシルト幾何学からの強磁場偏差を検証するための物理的に動機付けられた枠組みを提供する。 我々は、シュワルツシルト連結二次結合分岐上の単一の無次元変形パラメータ\(p\)を持つ連分数計量で記述される静的EsGBブラックホールにおける中性粒子の円運動と高周波準周期振動（HF-QPO）を研究する。 我々は、有効ポテンシャル、円軌道エネルギーと角運動量、特性半径、軌道および半径方向のエピサイクリック周波数を決定し、相対論的歳差運動モデルをXTE J1550--564、GRO J1655--40、GRS 1915+105、およびM82 X-1のツインピークQPOデータに適用する。 ソースごとのマルコフ連鎖モンテカルロ解析によると、観測された周波数ペアは不確実性の範囲内で再現可能であり、半径方向の周転円周波数がモデルレベルでのpに対する主な感度を担っていることが示されています。 しかし、一様および切断ガウス事前分布を用いた制御された事前感度解析では、pの周辺事後分布が4つのソースすべてにおいて採用された事前分布にほぼ従っていることが分かりました。 これは、相関のある3つのパラメータ(M,p,r)を2つの測定周波数に適合させる際の、本質的な制約不足を反映しています。 したがって、推定された区間は、EsGB変形の独立した測定値や好ましい値ではなく、モデル依存の適合領域を表しています。 静的な結果は、将来の回転および多重観測テストのベースラインとなります。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The light-cone (LC) effect introduces line-of-sight (LoS) statistical inhomogeneity into the 21-cm signal. Consequently, the traditional power spectrum (PS) fails to capture the full two-point statistical information. The evolving power spectrum (ePS), $P_e(k, z)$, offers an alternative that accounts for this LoS evolution. We compare the statistical power of three different summary statistics: the standard cylindrical PS $P(k_\perp,k_\parallel)$, slice-wise PS $P_s(k, z)$ (3D PS for small bandwidth LC slices), and ePS $P_e(k, z)$. We first demonstrate that $P_e(k,z)$ successfully recovers the benchmark 3D PS of coeval simulations across most $k$ and $z$, whereas the slice-wise PS recovers only at large $k$. To efficiently perform parameter inference, we train artificial neural network (ANN) emulators on $500$ LC 21-cm signals. Our forecasts incorporate cosmic variance, estimated using $50$ statistically independent realizations of the signal, alongside SKA-Low system noise for integration times of $1000$ and $104$ hrs. We find that ePS outperforms its peers, yielding $3$ and $1.4$ times tighter constraints than $P(k_\perp,k_\parallel)$ and $P_s(k,z)$, respectively. Our results establish the ePS as an optimal summary statistic for interpreting forthcoming data. | 光円錐（LC）効果により、21 cm信号に視線（LoS）の統計的不均一性が生じます。 その結果、従来のパワースペクトル（PS）では、2点の統計情報を完全に捉えることができません。 進化パワースペクトル（ePS）、$P_e(k, z)$は、このLoS進化を考慮した代替手段を提供します。 3つの異なる要約統計量の統計的パワーを比較します。 標準的な円筒形PS $P(k_\perp,k_\parallel)$、スライスごとのPS $P_s(k, z)$（帯域幅の小さいLCスライス用の3D PS）、およびePS $P_e(k, z)$です。 まず、$P_e(k,z)$がほとんどの$k$と$z$にわたって、同時期のシミュレーションのベンチマーク3D PSをうまく復元できるのに対し、スライスごとのPSは大きな$k$でのみ復元できることを示します。 パラメータ推定を効率的に行うため、500個のLC 21cm信号を用いて人工ニューラルネットワーク（ANN）エミュレータを訓練します。 予測には、信号の統計的に独立した50個の実現値を用いて推定した宇宙変動と、積分時間1000時間と104時間におけるSKA-Lowシステムのノイズを組み込みます。 ePSは他の手法を凌駕し、それぞれP(k_\perp,k_\parallel)とP_s(k,z)よりも3倍と1.4倍厳しい制約が得られることがわかりました。 この結果から、ePSは今後のデータを解釈するための最適な要約統計量であることが確立されました。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this work, we investigate the quantum entanglement properties of analog Hawking radiation produced by a moving mirror. Using two detector modes defined through window functions on a quantum field, we quantify the bipartite entanglement established between these modes. Our results reveal that the amount of entanglement accessible to the detectors increases when the mirror follows trajectories with non-monotonic, time-dependent acceleration, which are accompanied by the emission of negative energy flux. This indicates that the negative energy flux acts as a channel through which information can be returned. To substantiate this perspective, we examine how the recovery or reconstruction of the associated partner modes is related to the negative energy flux emitted by the mirror. | 本研究では、移動する鏡によって生成されるアナログホーキング放射の量子もつれ特性を調査します。 量子場上のウィンドウ関数によって定義される2つの検出器モードを用いて、これらのモード間に確立される二体エンタングルメントを定量化します。 その結果、検出器がアクセスできるエンタングルメントの量は、鏡が非単調で時間依存の加速を伴う軌道をたどる際に増加し、同時に負のエネルギー流束が放出されることが明らかになりました。 これは、負のエネルギー流束が情報を戻すためのチャネルとして機能することを示唆しています。 この見解を裏付けるために、関連するパートナーモードの回復または再構成が、鏡から放出される負のエネルギー流束とどのように関連しているかを調べます。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this paper, we show that the robustness of black hole stability is not preserved when the perturbations are disposed on some critical values of the coupling constant in two non-minimally coupled scalar-tensor models, in particular for a number of regular black holes. Using an analytical demonstration in the near-horizon approximation, we obtain exact expressions for the critical coupling constant in two models for which the instability will occur. The numerical analysis show that these critical values are consistent with the threshold points in time-domain profiles of field perturbations. At that threshold value, the effective potential of the Regge-Wheeler equation exhibits an extremum exactly on the location of event horizon. We also show that the real part of the quasi-normal frequencies vanish in the near-horizon regime at critical coupling constant -- recently addressed as purely imaginary modes. Finally, we recover the general area quantization of the spherical black holes at that critical coupling without invoking to highly-damped mode approximation and the result is independent of a specific coupling model. | 本論文では、2つの非最小結合スカラーテンソルモデル、特にいくつかの正則ブラックホールにおいて、摂動が結合定数のいくつかの臨界値に作用する場合、ブラックホールの安定性の堅牢性が維持されないことを示す。 近地平線近似における解析的証明を用いて、不安定性が発生する2つのモデルにおける臨界結合定数の厳密な式を得る。 数値解析により、これらの臨界値は場の摂動の時間領域プロファイルの閾値と一致することが示される。 この閾値において、レッジ・ウィーラー方程式の有効ポテンシャルは、事象の地平線の位置で極値を示す。 また、近地平線領域において、臨界結合定数で準正規周波数の実部がゼロになることも示す。 これは最近、純虚数モードとして扱われている。 最後に、高減衰モード近似を用いることなく、この臨界結合定数における球状ブラックホールの一般的な面積量子化を再現し、その結果は特定の結合モデルに依存しないことを明らかにする。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Reentrant phase transitions of accelerating anti-de Sitter black holes are known numerically, but their apparent loss at small string tension has lacked an analytic explanation. In the single-string ensemble at fixed pressure, charge, and tension, we solve the unrestricted two-phase Maxwell-turning problem for the charged slowly accelerating C-metric. Elimination forces the two horizon coordinates to coincide and yields a closed one-parameter locus. An exhaustive enumeration of the remaining equilibria establishes global phase selection throughout the physical black-hole sector. The locus exists for $0<μ<0.202602$, with no positive lower threshold. As $μ\to0$, the pressure and temperature widths of the reentrant window contract as the fourth and third powers of the tension, while the entropy gap and latent heat diverge. A two-chart blow-up gives a parameter-free limiting profile and identifies thermodynamic-volume inversion as the turning mechanism between two distinct noncritical phases. At a Maxwell boundary with fixed sheet incidence, projective Newton data of the thermodynamic jumps determine the leading coexistence profile. Their positive simple roots fix the turn count, order, and curvature signs; the C-metric realizes the primitive binomial class. | 加速する反ド・ジッターブラックホールの再入相転移は数値的に知られているが、弦張力が小さい場合にそれらが消失するように見える現象については解析的な説明がなかった。 圧力、電荷、張力が固定された単一弦アンサンブルにおいて、電荷を持つゆっくり加速するC計量に対する制限のない2相マクスウェル回転問題を解く。 消去法により2つの地平線座標が一致し、閉じた1パラメータ軌跡が得られる。 残りの平衡点を網羅的に列挙することで、物理的なブラックホールセクター全体にわたって大域的な相選択が確立される。 この軌跡は$0<μ<0.202602$の範囲で存在し、正の下限閾値はない。 μ\to0$のとき、再入ウィンドウの圧力と温度の幅は張力の4乗と3乗に比例して収縮する一方、エントロピーギャップと潜熱は発散する。 2つのチャートを拡大すると、パラメータフリーの極限プロファイルが得られ、熱力学的体積反転が2つの異なる非臨界相間の転換機構であることが明らかになる。 固定シート入射のマクスウェル境界では、熱力学的ジャンプの射影ニュートンデータによって主要な共存プロファイルが決定される。 それらの正の単純根によって、ターン数、次数、および曲率の符号が固定され、Cメトリックによって原始二項クラスが実現される。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We characterize traversable wormholes in Unimodular Gravity (UG) and investigate what distinguishes them from their General Relativistic (GR) counterparts. For a class of static and spherically symmetric solutions, we analyze their embedding and timelike geodesics, showing that the geodesic structure is entirely determined by the metric and is therefore identical in both theories. To identify the physical origin of their differences, we compare the source sectors required to sustain the same wormhole geometry. We find that preserving a fixed UG geometry while imposing energy-momentum conservation requires restricting the equation of state, whereas relaxing this condition introduces an effective inhomogeneous vacuum contribution. We further show that the degree of exoticity is preserved even when energy-momentum is not conserved, while departures from the GR sector are encoded in an effective inhomogeneous vacuum structure whose asymptotic behavior resembles that of a cosmological constant. Our results reinforce that UG is geometrically equivalent to GR, while its distinctive features emerge in the dynamical interpretation of the source sector. More generally, our analysis illustrates that different gravitational theories may give rise to identical spacetime geometries while requiring different sources to sustain them. | ユニモジュラー重力（UG）における通過可能なワームホールを特徴づけ、一般相対性理論（GR）におけるワームホールとの違いを考察する。 静的かつ球対称な解のクラスについて、その埋め込みと時間的測地線を解析し、測地線構造は計量によって完全に決定され、したがって両理論において同一であることを示す。 両者の違いの物理的起源を明らかにするため、同じワームホール形状を維持するために必要なソースセクターを比較する。 固定されたUG形状を維持しながらエネルギー・運動量保存則を課すには状態方程式を制限する必要があるのに対し、この条件を緩和すると有効な不均一真空の寄与が生じることがわかった。 さらに、エネルギー・運動量が保存されない場合でも特異性の程度は維持される一方、GRセクターからの逸脱は、漸近挙動が宇宙定数に類似する有効な不均一真空構造に符号化されていることを示す。 我々の結果は、UGが幾何学的にGRと等価であることを裏付ける一方で、その特徴はソースセクターの力学的解釈において明らかになる。 より一般的に言えば、我々の分析は、異なる重力理論が同一の時空幾何学を生み出す可能性がある一方で、それを維持するためには異なるソースを必要とすることを示している。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We present a recipe for simulating one-dimensional quantum systems for low and high energies with $L$ qubits within the framework of first quantisation. Assuming a minimum grid spacing $ΔL$ in the finite-difference method, the generalised uncertainty principle (GUP) is derived analytically and shows distinct properties for low- and high-energy quantum systems. In the low-energy regime, the GUP approaches to the standard Heisenberg uncertainty principle (HUP) for $ ΔL \ll \hbar$. However, for finite $ΔL \neq 0$, the GUP mathematically provides three different regions dependent on the average momentum and suggests that a wavefunction can exhibit a single-point localisation at the finite momentum uncertainty due to lack of grid resolution. We then derive a new expression for the high-energy momentum and focus on two specific cases relevant to relativistic aspects. First, if the HUP is relaxed and the high-energy momentum is matched to the special-relativistic one, the resulting GUP predicts the existence of a minimum length with non-zero mass for high energy despite the continuous limit $ΔL = 0$. Second, enforcing consistency with the HUP allows the recovery of a canonical high-energy representation with no minimum length. But this requirement brings incompatibility with the special-relativistic momentum and suggests a modified energy-momentum equation. Therefore, we believe that the proposed momentum formulation provides a novel pathway to investigate quantum gravity phenomena for high energy using quantum simulation tools. | 本稿では、第一量子化の枠組み内で、$L$個の量子ビットを用いた低エネルギーおよび高エネルギーの一次元量子系をシミュレーションするための手法を提示する。 有限差分法において最小グリッド間隔$ΔL$を仮定すると、一般化不確定性原理（GUP）が解析的に導出され、低エネルギーおよび高エネルギーの量子系で異なる特性を示す。 低エネルギー領域では、$ΔL \ll \hbar$の場合、GUPは標準的なハイゼンベルク不確定性原理（HUP）に近づく。 しかし、有限の$ΔL \neq 0$の場合、GUPは平均運動量に応じて数学的に3つの異なる領域を示し、グリッド解像度の不足により、波動関数が有限の運動量不確定性において一点局在を示す可能性があることを示唆する。 次に、高エネルギー運動量の新しい表現を導出し、相対論的側面に関連する2つの特定のケースに焦点を当てる。 まず、HUPを緩和し、高エネルギー運動量を特殊相対論的運動量に一致させると、結果として得られるGUPは、連続極限ΔL = 0にもかかわらず、高エネルギー領域で非ゼロ質量を持つ最小長さの存在を予測します。 次に、HUPとの整合性を強制することで、最小長さを持たない標準的な高エネルギー表現を回復できます。 しかし、この要件は特殊相対論的運動量との不整合をもたらし、修正されたエネルギー・運動量方程式を示唆します。 したがって、提案された運動量定式化は、量子シミュレーションツールを用いて高エネルギー領域における量子重力現象を研究するための新たな道筋を提供すると考えられます。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate the repetitive Penrose process in the spacetime of a Rastall rotating black hole surrounded by a quintessence dark energy field. After reviewing the fundamental properties of the black hole geometry, we formulate the repetitive Penrose process by deriving the conservation equations governing particle splitting within the ergoregion, along with the corresponding iterative evolution equations. The physical conditions required for terminating the energy extraction iterations are established, and the minimum spin thresholds of the decay particles are analyzed to identify the critical stopping criterion. Our analysis reveals that the termination of the repetitive Penrose process is consistently governed by Particle~$0$, which possesses the highest minimum spin threshold among all decay products. Numerical results further demonstrate that the dimensionless Rastall structure parameter $\hat{N}_s$ and the Rastall coupling parameter $α$ significantly influence the evolution of the energy extraction process. At the same decay radii increasing initial values of both parameters boosts the energy utilization efficiency and energy return on investment. Specifically, smaller values of $\hat{N}_s$ enhances the energy utilization efficiency at lower decay radii, shifts the maximum extracted energy toward lower decay radii, and accelerates the depletion of the remaining extractable energy reservoir. This indicates that the repetitive Penrose process is highly favored at lower decay radii. Smaller initial values of $\hat{N}_s$ yield a larger maximum energy return on investment. Similarly, increasing $α$ enhances the energy utilization efficiency, alters the location of the peak extracted energy, and reduces the total extractable energy. But the effects of $α$ on these energetics are very small as compared to $\hat{N}_s$. | 我々は、クインテッセンス暗黒エネルギー場に囲まれたラスタル回転ブラックホールの時空における反復ペンローズ過程を調査する。 ブラックホールの幾何学的性質の基本的特性を概説した後、エルゴ領域内の粒子分裂を支配する保存方程式と、それに対応する反復発展方程式を導出することにより、反復ペンローズ過程を定式化する。 エネルギー抽出反復を終了するために必要な物理的条件を確立し、崩壊粒子の最小スピン閾値を分析して、臨界停止基準を特定する。 我々の分析により、反復ペンローズ過程の終了は、すべての崩壊生成物の中で最も高い最小スピン閾値を持つ粒子~$0$によって一貫して支配されることが明らかになった。 数値結果はさらに、無次元ラスタル構造パラメータ$\hat{N}_s$とラスタル結合パラメータ$α$がエネルギー抽出過程の発展に大きく影響することを示している。 同じ崩壊半径では、両方のパラメータの初期値を増加させると、エネルギー利用効率と投資に対するエネルギー収益率が向上する。 具体的には、$\hat{N}_s$ の値が小さいほど、減衰半径が小さい領域でのエネルギー利用効率が向上し、抽出される最大エネルギーがより低い減衰半径の方にシフトし、残りの抽出可能なエネルギー貯蔵庫の枯渇が加速されます。 これは、繰り返しペンローズ過程が減衰半径が小さい領域で非常に有利であることを示しています。 $\hat{N}_s$ の初期値が小さいほど、投資に対する最大エネルギー収益が大きくなります。 同様に、$α$ を増加させると、エネルギー利用効率が向上し、抽出される最大エネルギーの位置が変化し、抽出可能な総エネルギーが減少します。 ただし、これらのエネルギーに対する $α$ の影響は、$\hat{N}_s$ の影響に比べて非常に小さいです。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate whether the observed fine structure and asymmetry of non-averaged galactic rotation curves can be reconstructed directly from the observed HI distribution within the framework of a kinetic gas transport description. Using the observed HI density profiles separately for the approaching (north-eastern) side and the receding (south-western) side of the galaxy NGC~3198, we reconstruct the corresponding rotation curves based on the equation previously derived in \citet{Lipovka2022}. It is shown that the reconstructed curves reproduce not only the approximately flat large-scale behaviour of the observed rotation curves, but also their detailed local morphology and asymmetry separately for the north-eastern and south-western sides of the galactic disk. The obtained results indicate that the local structure of galactic rotation curves is closely connected with the local HI distribution and arises naturally as a consequence of kinetic gas transport processes in galactic disks. | 我々は、運動学的ガス輸送記述の枠組みの中で、観測されたHI分布から、非平均化銀河回転曲線の微細構造と非対称性を直接再構築できるかどうかを調査する。 銀河NGC~3198の接近側（北東側）と後退側（南西側）について、観測されたHI密度プロファイルをそれぞれ用いて、以前に\citet{Lipovka2022}で導出された式に基づいて、対応する回転曲線を再構築する。 再構築された曲線は、観測された回転曲線のほぼ平坦な大規模挙動だけでなく、銀河円盤の北東側と南西側について、その詳細な局所形態と非対称性もそれぞれ再現することが示される。 得られた結果は、銀河回転曲線の局所構造が局所的なHI分布と密接に関連しており、銀河円盤における運動学的ガス輸送過程の結果として自然に生じることを示唆している。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Deviations from vacuum general relativity (such as modified theories or the presence of an environment) produce small shifts in black hole quasinormal mode (QNM) spectra. These effects are becoming increasingly relevant for gravitational wave astronomy as observations of ringdown spectra become more precise. The first-order frequency shift (in a small dimensionless coupling parameter) is now well understood, but no systematic framework exists to compute higher order corrections. The major obstacle is that QNMs do not form a complete basis due to the non-self-adjointness of the system. Nevertheless, it was recently shown that QNMs are orthogonal with respect to an appropriate bilinear form. In this work, we use the bilinear form to systematically lift Schrödinger perturbation theory to the black hole setting. We obtain a formula for quasinormal frequency shifts to any order, in terms of lower order mode shifts. We also provide a spectral decomposition of the first-order mode shift, which involves projections onto unperturbed QNMs along with continuous-spectrum contributions -- making incompleteness explicit. We illustrate the framework on slowly-spinning Kerr and Pöschl-Teller examples, where we find that the QNM sum itself diverges. | 真空一般相対性理論からの逸脱（修正された理論や環境の存在など）は、ブラックホール準正規モード（QNM）スペクトルに小さなシフトをもたらします。 リングダウンスペクトルの観測精度が向上するにつれて、これらの効果は重力波天文学においてますます重要になってきています。 1次周波数シフト（小さな無次元結合パラメータ）は現在よく理解されていますが、高次補正を計算するための体系的な枠組みは存在しません。 主な障害は、システムの非自己共役性のためにQNMが完全な基底を形成しないことです。 しかしながら、最近、QNMは適切な双線形形式に関して直交することが示されました。 本研究では、双線形形式を使用して、シュレーディンガー摂動論を体系的にブラックホール設定に拡張します。 低次モードシフトの観点から、任意の次数までの準正規周波数シフトの式を得ます。 また、一次モードシフトのスペクトル分解も提供します。 これは、摂動のないQNMへの射影と連続スペクトル寄与を含み、不完全性を明示的に示します。 この枠組みを、ゆっくり回転するカーとポシュル・テラーの例で示し、QNMの和自体が発散することを示します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| A real scalar field nonminimally coupled to the curvature of an astrophysical object can develop an effective potential that supports, alongside stable oscillatory solutions, a set of tachyonic modes with purely imaginary frequencies. Focusing on constant-density Newtonian stars, we show that the tachyonic sector behaves as a collection of decoupled inverted harmonic oscillators, whose quantization is naturally addressed within the rigged Hilbert space formalism. At the quantum level, this sector is described by resonant states, with mean lifetimes determined by the associated imaginary frequencies. To probe the physical implications of this framework, we compute the transition probability of an Unruh-DeWitt detector in a circular orbit. In the presence of tachyonic modes, the detector response acquires an additional finite Lorentzian profile that modifies the standard circular Unruh-like background. | 天体物理学的対象の曲率に非最小結合した実スカラー場は、安定な振動解に加えて、純粋に虚数周波数を持つ一連のタキオンモードをサポートする有効ポテンシャルを発達させる可能性がある。 一定密度のニュートン星に焦点を当てると、タキオンセクターは、分離した逆調和振動子の集合として振る舞い、その量子化はリギングヒルベルト空間形式で自然に扱われる。 量子レベルでは、このセクターは共鳴状態によって記述され、平均寿命は関連する虚数周波数によって決定される。 この枠組みの物理的意味を調べるために、円軌道上のUnruh-DeWitt検出器の遷移確率を計算する。 タキオンモードが存在する場合、検出器の応答は、標準的な円軌道上のUnruh型背景を変化させる追加の有限ローレンツプロファイルを獲得する。 |