本ウェブサイトはあくまで非公式です．
研究に用いる場合には，必ず原論文を読んでください．このウェブサイトはあくまで情報収集をサポートするためのものであり，正確性を保証するものではありません．
掲載されている論文の著作権は各論文の著者にあります．
本ウェブサイトで利用しているメタデータ（タイトルやアブストラクト等）はCC0 1.0の下で利用が許可されています．
本ウェブサイトの利用によって生じたあらゆる損害について管理人は責任を負いません．
Thank you to arXiv for use of its open access interoperability. This service was not reviewed or approved by, nor does it necessarily express or reflect the policies or opinions of, arXiv.
本ウェブページの作成にはarXiv APIを使用しています.arXivのオープンアクセスな相互運用性を利用できることについて,arXivに心より感謝申し上げます.このウェブサイトはarXivによってレビューまたは承認されたものではなく，必ずしもarXivの方針または意見を表明または反映するものではありません．
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| We determine the loss of mechanical angular momentum $L^μ_{\rm loss}$ of two gravitationally scattering bodies at $\mathcal{O}(G^4)$ using worldline quantum field theory (WQFT). The gravitational memory effect, a phenomenon of the early- and late-time behaviour of the gravitational field, leads to static contributions to $L^μ_{\rm loss}$. We illuminate how these arise: the linear memory contributes through so-called static correlators, while the nonlinear memory vanishes at this order due to symmetry considerations. The computation of the remaining, dynamical part resembles that of the $\mathcal{O}(G^4)$ impulse. We generate its integrand using a reformulation of the WQFT Feynman rules that conserves four-momentum at every vertex and plainly exhibits the classical loops. The three-loop integrals are reduced to master integrals, whose differential equations and boundary matching in the post-Newtonian limit we describe in some detail. In contrast to conservative effects at this order, only polylogarithms appear. While individual contributions to the dynamical part are divergent, these cancel in $L^μ_{\rm loss}$. The quadratic-in-radiation part of our result reproduces earlier results, while the complete result agrees with existing post-Newtonian results. | 我々は、ワールドライン量子場理論（WQFT）を用いて、重力散乱する2つの物体の機械的角運動量の損失 $L^μ_{\rm loss}$ を $\mathcal{O}(G^4)$ で決定する。 重力場の初期および後期の振る舞いの現象である重力記憶効果は、$L^μ_{\rm loss}$ に静的寄与をもたらす。 我々は、これらの寄与がどのように生じるかを明らかにする。 線形記憶は、いわゆる静的相関関数を通して寄与するが、非線形記憶はこの次数では対称性の考慮により消滅する。 残りの動的部分の計算は、$\mathcal{O}(G^4)$ インパルスの計算に似ている。 我々は、すべての頂点で4元運動量を保存し、古典的なループを明確に示すWQFTファインマン規則の再定式化を用いて、その被積分関数を生成する。 3ループ積分はマスター積分に還元され、ポストニュートン極限におけるその微分方程式と境界整合について詳しく説明します。 この次数では保存効果とは対照的に、多対数項のみが現れます。 動的部分への個々の寄与は発散しますが、$L^μ_{\rm loss}$では相殺されます。 放射に関して2次となる部分は以前の結果を再現し、完全な結果は既存のポストニュートン結果と一致します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| We examine in this paper exact solutions of Schouten-Codazzi gravity (SCG), a second order metric theory in which a Codazzi tensor is added to the Einstein field equations. We consider two spherically symmetric geometries that describe null radiation and inhomogeneous dust, corresponding to generalized Vaidya and Lemaître-Tolman-Bondi (LTB) spacetimes. The Codazzi tensor has to comply the Codazzi equations, this imposes restrictions on the geometry of spacetime that are determined up to two integration functions that naturally generate an effective ``cosmological constant'' and an additional degree of freedom. We show that for the Vaidya geometry, these Codazzi contributions modify the Misner-Sharp mass, while the LTB models have as an evolution equation a cubic polynomial whose coefficients depend on the Codazzi integration functions. This leads to a broader class of dynamics than those of General Relativity, and allows for an accelerated expansion and ever-expanding models without the introduction of ``dark energy''. Overall, our analysis suggests that Schouten-Codazzi gravity provides an appealing framework for applications in cosmology. | 本論文では、アインシュタイン場の方程式にコダッツィテンソルを加えた2次計量理論であるSchouten-Codazzi重力（SCG）の厳密解を考察する。 我々は、ヌル放射と不均一な塵を記述する2つの球対称幾何学を考察する。 これらは、一般化されたVaidya時空とLemaître-Tolman-Bondi（LTB）時空に対応する。 コダッツィテンソルはコダッツィ方程式を満たす必要があり、これにより時空の幾何学に制約が課される。 この制約は、有効な「宇宙定数」と追加の自由度を自然に生成する2つの積分関数によって決定される。 Vaidya幾何学の場合、これらのコダッツィ寄与はMisner-Sharp質量を修正するが、LTBモデルでは、係数がコダッツィ積分関数に依存する3次多項式が進化方程式となることを示す。 これにより、一般相対性理論よりも幅広い種類の力学が実現し、「ダークエネルギー」を導入することなく、加速膨張や無限膨張モデルが可能になります。 総じて、我々の分析は、ショウテン・コダッツィ重力が宇宙論への応用において魅力的な枠組みを提供することを示唆しています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| Quantum-gravitational spacetime foam varying in space and in time imprints, respectively, a transverse phase decoherence and an achromatic, stochastic arrival-time jitter on light from distant sources. We show that the jitter modifies the first-order temporal coherence $g^{(1)}(τ)$ and hence the observed spectrum, providing a spectroscopic probe of the temporal variation, complementary to existing imaging-channel constraints on the spatial variation. In the dynamical-foam limit, where the foam decorrelates within the light's coherence time, the spectrum splits into a coherent line core suppressed by $e^{-σ_φ^2}$, with $σ_φ^2$ the variance of the foam-induced phase jitter, and an incoherent pedestal, yielding a spectral shape-distortion bound on the foam exponent $α$. Three probes follow: the outright survival of broadband flux, the fractional width of a spectral line, and a chromatic deficit across a broadband continuum. Applied to the MeV emission lines of GRB\,221009A we obtain $α\gtrsim 0.63$, a weak, lever-arm-dominated floor. For the broadband CMB the foam induces an $e^{-σ_φ^2(ν)}$ deficit ($σ_φ^2 \propto ν^2$); a fit to the COBE/FIRAS monopole spectrum reaches $α\gtrsim 0.52$ ($95\%$ CL), and next-generation spectrometers reach only $α\gtrsim 0.54$--$0.55$ (forecast), limited by the foam--temperature degeneracy. The pedestal-independent line-width and CMB bounds are floors below the holographic value $α= 2/3$, consistent with and excluding no part of the imaging window reported for GRB\,221009A; only the conditional TeV survival bound ($α\gtrsim0.74$), which holds only for near-Planck-refresh foam ($τ_{\rm foam}\lesssim4\times10^{-28}$\,s), would exclude it --- and, with it, the window. | 空間と時間で変化する量子重力時空フォームは、それぞれ、遠方光源からの光に横方向の位相デコヒーレンスと無彩色で確率的な到着時間ジッターを刻み込む。 我々は、このジッターが一次の時間コヒーレンス $g^{(1)}(τ)$ を変化させ、したがって観測スペクトルを変化させることを示し、空間変動に関する既存のイメージングチャネル制約を補完する時間変動の分光学的プローブを提供する。 動的フォームの極限では、フォームが光のコヒーレンス時間内にデコヒーレンスするため、スペクトルは $e^{-σ_φ^2}$ で抑制されたコヒーレント線コアと非コヒーレントな台座に分裂し、フォーム指数 $α$ に対するスペクトル形状歪みの上限が得られる。 3 つのプローブが続きます。 広帯域フラックスの完全な生存、スペクトル線の分数幅、および広帯域連続スペクトル全体にわたる色収差です。 GRB 221009A の MeV 輝線に適用すると、弱いレバーアーム支配のフロアである $α\gtrsim 0.63$ が得られます。 広帯域 CMB では、フォームが $e^{-σ_φ^2(ν)}$ の欠損 ($σ_φ^2 \propto ν^2$) を引き起こします。 COBE/FIRAS モノポール スペクトルへのフィットは $α\gtrsim 0.52$ ($95\%$ CL) に達し、次世代分光器はフォームの温度縮退によって制限され、$α\gtrsim 0.54$--$0.55$ (予測) にしか達しません。 ペデスタルに依存しない線幅とCMBの境界は、ホログラフィック値$α= 2/3$よりも低い値であり、GRB\,221009Aで報告されたイメージングウィンドウのどの部分も除外せず、整合性があります。 条件付きTeV生存境界($α\gtrsim0.74$)のみが、プランクリフレッシュフォーム($τ_{\rm foam}\lesssim4\times10^{-28}$\,s)に対してのみ成り立ち、それを除外し、それによってウィンドウも除外します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| Space-borne gravitational wave (GW) detectors such as TianQin are expected to detect GW standard sirens for cosmological parameter estimation. All previous studies of TianQin adopted the $Λ$CDM model to generate mock standard siren data. In this work, we quantitatively investigate how the choice of background cosmological model affects mock TianQin standard siren (TQSS) catalogs and the corresponding cosmological implications. Adopting the $Λ$CDM model and a redshift-binned dark energy (DE) reconstruction model (the wbin model), we consider the bright standard sirens from massive black hole binary mergers and generate two mock TQSS catalogs, i.e. TQSS1 and TQSS2, respectively. We investigate the difference of the catalogs and further explore their cosmological implications within the Chevallier-Polarski-Linder (CPL) model, both individually and in combination with DESI DR2 baryon acoustic oscillation (BAO) data, $\textit{Planck}$ 2018 cosmic microwave background (CMB) data, and DESY5 type Ia supernova (SN Ia) data. We find that there are only small differences between TQSS1 and TQSS2 catalogs, with a maximum relative difference of $1.48\%$ in the distance-redshift relation. In addition, either the TQSS1 or TQSS2 catalog alone gives cosmological constraints similar to those obtained from SN data, implying that these two catalogs can serve as a complement to mainstream cosmological observations. Most importantly, we find that both TQSS1+DESI DR2+CMB+DESY5 and TQSS2+DESI DR2+CMB+DESY5 are still expected to favor dynamical DE, with these two combinations showing a preference for dynamical DE at $2.3σ$ and $3.8σ$, respectively. Adopting different massive black hole seed models does not impact the cosmological implications of the mock TQSS catalogs. Our study indicates the importance of considering different cosmological models in the standard siren forecasts for DE. | TianQinのような宇宙搭載重力波（GW）検出器は、宇宙論的パラメータ推定のためのGW標準サイレンを検出することが期待されている。 TianQinに関するこれまでの研究はすべて、模擬標準サイレンデータを生成するためにΛCDMモデルを採用した。 本研究では、背景宇宙論モデルの選択が模擬TianQin標準サイレン（TQSS）カタログとそれに対応する宇宙論的意味合いにどのように影響するかを定量的に調査する。 ΛCDMモデルと赤方偏移ビン化ダークエネルギー（DE）再構成モデル（wbinモデル）を採用し、大質量ブラックホール連星合体からの明るい標準サイレンを考慮し、2つの模擬TQSSカタログ、すなわちTQSS1とTQSS2をそれぞれ生成する。 我々はカタログ間の違いを調査し、Chevallier-Polarski-Linder (CPL) モデル内で、個別に、また DESI DR2 バリオン音響振動 (BAO) データ、$\textit{Planck}$ 2018 宇宙マイクロ波背景放射 (CMB) データ、および DESY5 Ia 型超新星 (SN Ia) データと組み合わせた場合の両方で、それらの宇宙論的意味をさらに探究した。 TQSS1 カタログと TQSS2 カタログの間にはわずかな違いしかなく、距離と赤方偏移の関係における最大相対差は $1.48\%$ であることがわかった。 さらに、TQSS1 カタログまたは TQSS2 カタログのいずれか単独でも、SN データから得られるものと同様の宇宙論的制約が得られることから、これら 2 つのカタログは主流の宇宙論的観測を補完するものとして利用できることが示唆される。 最も重要な点として、TQSS1+DESI DR2+CMB+DESY5とTQSS2+DESI DR2+CMB+DESY5の両方とも、依然として動的DEを支持すると予想され、これら2つの組み合わせはそれぞれ$2.3σ$と$3.8σ$で動的DEを好むことがわかった。 異なる大質量ブラックホールシードモデルを採用しても、模擬TQSSカタログの宇宙論的意味合いには影響しない。 本研究は、DEの標準サイレン予測において、異なる宇宙論モデルを考慮することの重要性を示している。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| We investigate particle motion, optical observables, and linear wave propagation around a static black hole in Palatini Kalb Ramond gravity with a vanishing cosmological constant. The analysis distinguishes the conserved mass $M$ from the orbital mass $\bar{M}=M/ρ$ and isolates the radial deformation $σ^2=1-q/2$, where $q=\ell_2/(1-\ell_1)$. At fixed $\bar{M}$, the photon sphere, critical impact parameter, and innermost stable circular orbit retain their Schwarzschild values. Radial frequency ratios also preserve their Schwarzschild profiles for the same areal release and particle radii, while proper distances, infall times, and accumulated orbital angles depend on $σ$. For radial fall, the tidal eigenvalues acquire a factor $σ^{-2}$, and the instability exponent of the photon orbit scales as $σ^{-1}$. In addition, we examine light deflection in the weak and strong regimes with an explicit account of the conical asymptotics. The shadow comparison with Sgr A* and M87* exhibits a coupling degeneracy when the orbital mass and areal distance are set. Scalar, electromagnetic, and massless Dirac perturbations probe the physical metric, whereas a homogeneous axial gravitational sector with $δB_{μν}=0$ admits an exact Schwarzschild spectral map. In this sector, both oscillation and attenuation rates scale as $σ^{-1}$ at fixed $\bar{M}$. Third order WKB estimates agree with frequencies extracted from time evolution to within $0.7\%$ for the reported fundamental modes. | 我々は、宇宙定数がゼロとなるパラティーニ・カルブ・ラモンド重力における静的ブラックホールの周りの粒子運動、光学的観測量、および線形波動伝播を調査する。 解析では、保存質量 $M$ を軌道質量 $\bar{M}=M/ρ$ から区別し、半径方向の変形 $σ^2=1-q/2$ を分離する。 ここで $q=\ell_2/(1-\ell_1)$ である。 $\bar{M}$ を固定すると、光子球、臨界衝突パラメータ、および最も内側の安定円軌道は、シュワルツシルト値を保持する。 半径方向の周波数比も、同じ面積放出と粒子半径に対してシュワルツシルトプロファイルを保持するが、固有距離、落下時間、および累積軌道角は $σ$ に依存する。 半径方向の落下の場合、潮汐固有値は $σ^{-2}$ の係数を獲得し、光子軌道の不安定性指数は $σ^{-1}$ に比例する。 さらに、円錐漸近を明示的に考慮して、弱い領域と強い領域における光の偏向を調べます。 Sgr A* と M87* との影の比較では、軌道質量と面積距離が設定されている場合、結合縮退が示されます。 スカラー、電磁気、および質量のないディラック摂動は物理的計量を調べますが、$δB_{μν}=0$ の均質な軸方向重力セクターでは、正確なシュワルツシルトスペクトルマップが許容されます。 このセクターでは、固定された $\bar{M}$ で、振動率と減衰率の両方が $σ^{-1}$ に比例します。 3 次 WKB 推定値は、報告された基本モードについて、時間発展から抽出された周波数と $0.7\%$ 以内で一致します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| We present new hairy stationary and axisymmetric black hole solutions. These solutions belong to a subclass of Horndeski scalar-tensor theories, in which there is no non-minimal coupling to curvature. The full rotating solutions are obtained numerically using the Kadath library based on spectral methods. The metric does not rely on an explicit ansatz but rather on the use of a set of numerical coordinates. Black holes obtained differ from Kerr in general, and depend on a new independent parameter, a primary hair, coming from a linear time dependence in the scalar field. These solutions admit a Killing horizon like the Kerr black hole, but are non-circular, and break the zeroth law of black hole thermodynamics. | 本稿では、新しい毛状定常軸対称ブラックホール解を提示する。 これらの解は、曲率との非最小結合を持たないホーンデスキ・スカラーテンソル理論のサブクラスに属する。 完全な回転解は、スペクトル法に基づくKadathライブラリを用いて数値的に得られる。 計量は明示的な仮説に依存せず、数値座標のセットの使用に基づいている。 得られたブラックホールは一般にカーブラックホールとは異なり、スカラー場の線形時間依存性から生じる新しい独立パラメータ、すなわちプライマリーヘアに依存する。 これらの解はカーブラックホールと同様にキリング地平線を持つが、非円形であり、ブラックホール熱力学の第零法則を破る。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| The validity of linear perturbation theory and the role of backreaction in single-field inflationary models that enhance power at small scales have recently been under debate. We investigate scalar backreaction semi-analytically in a mean-field approach within the decoupling limit, considering popular models with a transient ultra-slow-roll (USR) stage or an oscillatory feature (OF) in the potential. We find that ultraviolet (UV) modes in the Bunch--Davies vacuum can substantially affect backreaction estimates unless removed by adiabatic subtraction. Our mean-field treatment can reproduce recent lattice results, but reveals a spurious sensitivity to UV contributions in some cases. This sensitivity is reduced in the OF model when copious particle production separates the amplified physical modes from the UV vacuum tail, making lattice results more reliable in this regime. In USR, instead, adiabatically subtracted spectra yield milder backreaction on the background evolution than previously inferred. | 線形摂動理論の妥当性、および小スケールでパワーを増強する単一場インフレーションモデルにおけるバックリアクションの役割は、近年議論の的となっている。 我々は、デカップリング限界内の平均場アプローチにおいて、スカラーバックリアクションを半解析的に調査し、ポテンシャルに一時的な超低速ロール（USR）段階または振動特性（OF）を持つ一般的なモデルを考察する。 我々は、バンチ・デイビス真空における紫外（UV）モードが、断熱減算によって除去されない限り、バックリアクションの推定値に大きく影響することを発見した。 我々の平均場処理は、最近の格子計算結果を再現できるが、場合によってはUV寄与に対する偽の感度を示す。 この感度は、OFモデルにおいて、大量の粒子生成によって増幅された物理モードがUV真空テールから分離される場合に減少し、この領域では格子計算結果の信頼性が高まる。 一方、USRでは、断熱減算されたスペクトルは、これまで推測されていたよりも背景進化に対するバックリアクションが穏やかである。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| We develop a first-principles description of the linearized gravitational field of localized sources in spatially flat Friedmann-Lemaître-Robertson-Walker universes with arbitrary smooth expansion histories. The construction determines the complete retarded metric and the induced perturbation of the surrounding cosmic fluid from prescribed source stresses and a cosmologically stationary past field. It includes all multipole orders and accounts for curvature tails, through which the field depends on the source's past history inside the light cone. Generalizing the Blanchet-Damour multipolar formalism, we identify gauge-invariant mass and current moments together with a canonical cosmic fluid moment that determines an independent scalar response. This response vanishes in Minkowski and pure de Sitter spacetime, although curvature tails persist in de Sitter. The gauge-invariant multipoles are obtained directly in position space. This gives an exterior description without the nonlocal spatial projection through the source interior required by the usual scalar-vector-tensor decomposition. We also relate the canonical multipole metric to the standard variables of cosmological perturbation theory. The retarded construction requires neither a slow-motion nor a geometric-optics approximation. We define effective multipolar sources by truncating the moments of slowly varying sub-Hubble extended sources at a prescribed Cartesian multipole order, recovering the earlier quadrupolar and octupolar models in de Sitter spacetime. We recover the known Minkowski and de Sitter multipolar fields and obtain an analytical representation for gravitational propagation in the $Λ$CDM model including radiation. | 空間的に平坦なフリードマン・ルメートル・ロバートソン・ウォーカー宇宙における、任意の滑らかな膨張履歴を持つ局所的な源の線形化された重力場の第一原理記述を開発する。 この構成は、規定された源の応力と宇宙論的に定常な過去の場から、完全な遅延計量と周囲の宇宙流体の誘導摂動を決定する。 これはすべての多重極次数を含み、光円錐内の源の過去の履歴に場が依存する曲率テールを考慮する。 ブランシェ・ダムール多重極形式を一般化して、ゲージ不変の質量モーメントと電流モーメントを、独立したスカラー応答を決定する標準的な宇宙流体モーメントとともに特定する。 この応答はミンコフスキー時空と純粋なド・ジッター時空では消滅するが、曲率テールはド・ジッター時空で持続する。 ゲージ不変の多重極は位置空間で直接得られる。 これにより、通常のスカラー・ベクトル・テンソル分解で必要とされるソース内部を通る非局所的な空間射影なしに、外部記述が得られます。 また、正準多重極計量を宇宙論的摂動理論の標準変数に関連付けます。 遅延構成では、スローモーションも幾何光学近似も必要ありません。 ゆっくりと変化するサブハッブル拡張ソースのモーメントを所定のデカルト多重極次数で切り捨てることで、有効多重極ソースを定義し、ド・ジッター時空における以前の四重極および八重極モデルを復元します。 既知のミンコフスキーおよびド・ジッター多重極場を復元し、放射を含むΛCDMモデルにおける重力伝播の解析的表現を得ます。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| As the rate of gravitational wave detections continues to grow, the probability of observing a gravitationally lensed gravitational wave also increases. When the Schwarzschild radius of the lens is comparable in size to the gravitational wave wavelength, wave-optics effects induce a frequency- dependent modulation on the signal. CPU-based parameter estimation analyses for wave-optics lensing are computationally intensive, limiting the scale of studies to determine the significance of any potential lensing candidate. In this work, we implement a point-mass lens model in Jim, a high-performance GPU-based parameter estimation pipeline. This enables, for the first time, GPU-accelerated Bayesian inference in full-wave optics, including the computation of Bayes factors, without the need for training data. We call this framework Jim-lensing. Using this framework, we are able to speed up a full parameter estimation run under the point-mass lens hypothesis from more than 10 hours to the order of 10 minutes compared to the current state-of-the-art CPU-based pipeline. We show that our implementation is stable and obtains comparable results to this state-of- the-art pipeline. The substantial speed gain over existing CPU pipelines paves the way for analyzing gravitational wave data under a broader range of lensing models with greater capacity to produce robust frequentist significance estimates. | 重力波の検出率が上昇し続けるにつれて、重力レンズ効果を受けた重力波を観測できる確率も高まります。 レンズのシュワルツシルト半径が重力波の波長と同程度の大きさになると、波動光学効果によって信号に周波数依存の変調が生じます。 波動光学レンズ効果に対するCPUベースのパラメータ推定解析は計算負荷が高く、潜在的なレンズ候補の有意性を判断するための研究規模が制限されます。 本研究では、高性能GPUベースのパラメータ推定パイプラインであるJimに点質量レンズモデルを実装しました。 これにより、トレーニングデータを必要とせずに、ベイズ因子の計算を含む全波動光学におけるGPUアクセラレーションによるベイズ推論が初めて可能になります。 このフレームワークをJim-lensingと呼びます。 このフレームワークを用いることで、点質量レンズ仮説に基づくパラメータ推定処理を、従来の最先端のCPUベースのパイプラインと比較して、10時間以上かかっていたものから10分程度にまで高速化できます。 本実装は安定しており、最先端のパイプラインと同等の結果が得られることも示しています。 既存のCPUパイプラインに比べて大幅な速度向上を実現したことで、より幅広いレンズモデルを用いた重力波データの解析が可能になり、頑健な頻度論的有意性推定値を生成する能力が向上します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| We study holographic $U(1)$ charge transport using a probe Maxwell field in a five-dimensional Gauss-Bonnet-AdS black-brane background. Within the all-order linearised fluid/gravity framework, we derive the off-shell constitutive relation and determine the diffusion function and electric and magnetic conductivities analytically in the hydrodynamic regime and numerically at generic frequency and momentum. To first order in the Gauss-Bonnet coupling, the leading diffusion constant remains unchanged in our normalization, while its frequency dependence and the electric conductivity receive nontrivial corrections. The deformation also generates a nonvanishing leading magnetic conductivity. Beyond the hydrodynamic regime, it modifies the transport profiles while preserving the damped behaviour of the diffusion function. The corresponding memory kernel vanishes at negative times, supporting a retarded constitutive response. | 我々は、5次元ガウス・ボンネ・AdSブラックブレーン背景におけるプローブ・マクスウェル場を用いたホログラフィックU(1)電荷輸送を研究する。 全次数線形化流体/重力フレームワーク内で、オフシェル構成関係を導出し、流体力学的領域では拡散関数、電気伝導率、磁気伝導率を解析的に、一般的な周波数と運動量では数値的に決定する。 ガウス・ボンネ結合の1次では、主要な拡散定数は正規化において変化しないが、その周波数依存性と電気伝導率は非自明な補正を受ける。 変形は、非零の主要な磁気伝導率も生成する。 流体力学的領域を超えると、拡散関数の減衰挙動を維持しながら輸送プロファイルが変化する。 対応する記憶カーネルは負の時間で消滅し、遅延した構成応答を支持する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| This thesis investigates the cosmological dynamics of primordial black holes (PBHs) within the Randall--Sundrum Type II braneworld scenario. The work comprises a preliminary discussion on gravitational collapse in the small-black-hole limit at early cosmological epochs, and two principal studies. The first study presents a fully relativistic treatment of PBH accretion in the early Universe, employing Michel accretion theory within the covariant Shiromizu--Maeda--Sasaki formalism. The analysis reveals that higher-dimensional effects substantially enhance early-time accretion onto light PBHs, with discrepancies between our black hole masses and previous estimates growing with cosmic time as $t^{0.33}$ --- a difference that reaches several orders of magnitude by the end of the strong-accretion epoch. This finding fundamentally alters the mapping between the initial PBH mass spectrum and present-day populations. The second study reassesses the observational and cosmological constraints on higher-dimensional PBHs in Randall--Sundrum cosmologies. Constraints from direct Hawking radiation, unresolved diffuse gamma-ray backgrounds, microlensing surveys, and energy injection into the cosmic microwave background are reanalysed in light of the modified higher-dimensional evaporation dynamics and updated observational surveys. Taken together, these results identify viable regions of parameter space in which PBHs can account for the entirety of dark matter while remaining consistent with current observational bounds. Notably, due to the enhanced accretion epoch, PBHs capable of constituting a significant fraction of dark matter may originate from masses below the effective four-dimensional Planck scale. This thesis thus puts forward a dark matter candidate with a distinct evolutionary history and observational signatures today. | 本論文は、ランドール・サンドラムII型ブレーンワールドシナリオにおける原始ブラックホール（PBH）の宇宙論的ダイナミクスを調査する。 本研究は、初期宇宙における小ブラックホール極限での重力崩壊に関する予備的考察と、2つの主要な研究から構成される。 最初の研究では、共変的な白水・前田・佐々木形式論におけるミシェル降着理論を用いて、初期宇宙におけるPBH降着の完全相対論的取り扱いを提示する。 解析の結果、高次元効果が初期の軽いPBHへの降着を大幅に増強し、我々のブラックホール質量とこれまでの推定値との差が宇宙時間とともに$t^{0.33}$のように増大し、強い降着期の終わりまでに数桁の差に達することが明らかになった。 この発見は、初期PBH質量スペクトルと現在の集団との間の対応関係を根本的に変えるものである。 2番目の研究では、ランドール・サンドラム宇宙論における高次元原始ブラックホール（PBH）に対する観測的および宇宙論的制約を再評価する。 ホーキング放射の直接観測、未解決の拡散ガンマ線背景放射、マイクロレンズ観測、宇宙マイクロ波背景放射へのエネルギー注入による制約を、修正された高次元蒸発ダイナミクスと最新の観測調査に基づいて再分析する。 これらの結果を総合すると、PBHが現在の観測的制約と矛盾することなく、暗黒物質全体を説明できるパラメータ空間の有効な領域が特定される。 特に、降着期が強化されたことにより、暗黒物質のかなりの割合を占める可能性のあるPBHは、有効な4次元プランクスケール以下の質量から発生する可能性がある。 したがって、本論文は、明確な進化の歴史と今日の観測的特徴を持つ暗黒物質候補を提示する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| We give a new rigorous construction of outer trapped surface formation in smooth vacuum spacetimes without symmetry assumptions. The outer trapped surface is produced by the collision of two transversely localized, nearly plane-fronted gravitational waves described by short pulse data. The outer trapped surface is obtained by joining two smooth pieces along a curve with their future-directed outer null normals matching continuously. The incompleteness of the maximal future development is then established by adapting Penrose's original argument. This construction is inspired by Penrose's argument in constructing a marginally outer trapped surface in the collision of two ultra-relativistic particles modeled by the Aichelburg--Sexl solution. | 本稿では、対称性の仮定なしに、滑らかな真空時空における外側トラップ面の形成に関する新たな厳密な構成法を提示する。 外側トラップ面は、短パルスデータで記述される、横方向に局在したほぼ平面前面の重力波2つの衝突によって生成される。 外側トラップ面は、将来方向の外側ヌル法線が連続的に一致する曲線に沿って2つの滑らかな断片を結合することによって得られる。 最大将来展開の不完全性は、ペンローズの元の議論を応用することによって確立される。 この構成法は、アイヒェルブルク-セクスル解によってモデル化された2つの超相対論的粒子の衝突における、わずかに外側トラップ面を構成するペンローズの議論に触発されたものである。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| We show how static, spherically symmetric regular black holes and black-hole mimickers with radius-dependent mass function $m(r)$ can be emulated in a quasi-two-dimensional Bose--Einstein condensate, with the aim of probing inner-horizon and inner-light-ring instabilities in the laboratory. Matching the acoustic and gravitational line elements on an equatorial disc fixes the ratio of radial flow velocity to sound speed and reproduces both horizon locations and surface gravities exactly. The analogue geometry nevertheless contains a residual radially varying sound-speed factor in $g_{tt}$, which shifts the light-ring positions and reduces the range of the regularization parameter $\ell/M$ for which a light-ring pair exists. We derive the interaction profile that removes this shift. Combining the metric correspondence with the continuity and Bernoulli equations, we then obtain closed-form expressions for the external potential and interaction strength realizing the full target spacetime, with $M$ and $\ell$ directly tunable through parameters of the potential. Finally, we translate the construction into experimental requirements (quasi-two-dimensional confinement, healing-length resolution, three-body lifetime, and stationary-flow lifetime) and present three fiducial designs achievable with present-day $^{39}\mathrm{K}$ platforms. | 本稿では、静的で球対称な正則ブラックホールと、半径依存質量関数 $m(r)$ を持つブラックホール模倣体を、準二次元ボーズ・アインシュタイン凝縮体でどのようにエミュレートできるかを示し、実験室で内地平線と内光環の不安定性を調べることを目的とする。 赤道円盤上の音響線要素と重力線要素を一致させることで、半径方向の流れ速度と音速の比が固定され、地平線の位置と表面重力の両方が正確に再現される。 しかしながら、アナログ幾何学には $g_{tt}$ に半径方向に変化する音速因子が残っており、これが光環の位置をずらし、光環ペアが存在する正則化パラメータ $\ell/M$ の範囲を狭める。 我々は、このずれを取り除く相互作用プロファイルを導出する。 計量対応関係を連続性およびベルヌーイ方程式と組み合わせることで、外部ポテンシャルと相互作用強度の閉形式表現が得られ、ポテンシャルのパラメータを通してMと\ellを直接調整することで、完全なターゲット時空を実現します。 最後に、この構成を実験要件（準二次元閉じ込め、ヒーリング長分解能、三体寿命、定常流寿命）に変換し、現在の$^{39}\mathrm{K}$プラットフォームで実現可能な3つの基準設計を示します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| The Hamilton-Jacobi equation for geodesic motion in the five-dimensional Kerr-(A)dS black hole separates in Boyer-Lindquist coordinates, but the resulting first-order system has so far been integrated case by case, according to the real roots of the radial and the polar polynomial. We give the general solution in closed form. In dimensionless variables both polynomials are quartic, and a theorem of Biermann and Weierstrass then yields the radial and the polar coordinate as one pair of manifestly real formulas, parametrized by an arbitrary point of the orbit rather than by a turning point, and valid for timelike and null geodesics alike whatever the root structure. The time coordinate and the two azimuthal angles follow by quadratures that reduce to elliptic integrals of the third kind alone, and the affine parameter by one more of the same type. Along the way we correct the inverse metric and the radial potential as published. | 5次元Kerr-(A)dSブラックホールの測地線運動に関するハミルトン・ヤコビ方程式は、ボイヤー・リンドクイスト座標では分離されますが、結果として得られる1次系は、これまで動径多項式と極多項式の実根に応じて、場合ごとに積分されてきました。 本稿では、一般解を閉じた形で示します。 無次元変数では、両方の多項式は4次式であり、ビアマンとワイエルシュトラスの定理により、動径座標と極座標は、転換点ではなく軌道の任意の点によってパラメータ化された、明らかに実数である2つの式として得られます。 この式は、根の構造に関係なく、時間的測地線とヌル測地線の両方に有効です。 時間座標と2つの方位角は、第3種楕円積分のみに帰着する求積法によって得られ、アフィンパラメータは同じタイプのもう1つの式によって得られます。 その過程で、既発表の逆計量と動径ポテンシャルを修正します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| Introducing torsion into General Relativity leads to new four-point interactions for fermions. These are universal and must also affect any fermion dark matter. We improve existing calculations of dark matter production through the Einstein-Cartan theory four-fermion interaction by also considering the s-channel graviton exchange as another contributing process. The effect on both the total cross section as well as the momentum-dependent Boltzmann equation collision term is calculated and discussed. We also introduce the Holst term, which generally modifies the four-fermion interaction coupling constant as well as introduces two new four-fermion interactions, and discuss and compute its effect on the total produced dark matter abundance. | 一般相対性理論にねじれを導入すると、フェルミオンの新たな4点相互作用が生じます。 これらは普遍的なものであり、あらゆるフェルミオン暗黒物質にも影響を与えるはずです。 本研究では、アインシュタイン・カルタン理論の4フェルミオン相互作用による暗黒物質生成の既存の計算を、sチャネル重力子交換を別の寄与過程として考慮することで改善します。 全断面積と運動量依存ボルツマン方程式の衝突項の両方への影響を計算し、議論します。 また、一般に4フェルミオン相互作用の結合定数を修正し、2つの新たな4フェルミオン相互作用を導入するホルスト項を導入し、生成される暗黒物質の総量への影響を議論し、計算します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| We study a link-based retarded scalar propagator on causal sets sprinkled into $2+1$-dimensional Minkowski, anti-de Sitter, and de Sitter spacetimes. The construction is based on the squared link matrix $\mathbf{L}^2$, whose expectation value counts two-link paths between fixed endpoints. In the high-density limit, the dominant contribution localizes near the intersection of the null boundaries of the Alexandrov interval, and the flat-space normalization remains unchanged in constant curvature. The resulting kernels agree with the corresponding continuum Klein-Gordon propagators for a nominally massless scalar with effective curvature coupling $ξ_{\rm link}=1/6$. Since the conformal coupling in $2+1$ spacetime dimensions is $1/8$, this value is not a conformal-coupling effect. Together with link-based results in $1+1$ and $3+1$ dimensions, where the same coefficient $1/6$ appears, this suggests that the coupling may reflect an ultraviolet property of the link structure, reminiscent of the combination $(1/6-ξ)\mathcal{R}$ in local heat-kernel expansions. | 我々は、$2+1$次元ミンコフスキー時空、反ド・ジッター時空、およびド・ジッター時空に散在する因果集合上のリンクベースの遅延スカラープロパゲーターを研究する。 この構成は、固定端点間の2リンクパスを期待値でカウントする2乗リンク行列$\mathbf{L}^2$に基づいている。 高密度極限では、支配的な寄与はアレクサンドロフ区間のヌル境界の交点付近に局在し、平坦空間の正規化は一定曲率で変化しない。 結果として得られるカーネルは、有効曲率結合$ξ_{\rm link}=1/6$を持つ名目上質量ゼロのスカラーに対する対応する連続クライン・ゴルドンプロパゲーターと一致する。 $2+1$次元時空における共形結合は$1/8$であるため、この値は共形結合効果ではない。 同じ係数 $1/6$ が現れる $1+1$ 次元と $3+1$ 次元のリンクベースの結果と合わせると、この結合はリンク構造の紫外特性を反映している可能性があり、局所熱核展開における組み合わせ $(1/6-ξ)\mathcal{R}$ を彷彿とさせる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| We derive solutions for a black hole coupled to a real scalar field under considerations of local scale symmetry. Starting with the simple case $(λ=0)$, we find the solutions and derive the black hole's temperature, entropy, and its effective mass, and observe an adiabatic accretion of the scalar field onto the black hole. As a result, the effective mass of the black hole grows. In the general case $(λ\ne 0)$, the situation becomes more intricate; The horizons (the vanishing points of $g_{tt}$) depend on the mass of the black hole, scalar field strength, $λ$ and other positive parameter $R_φ$. In this case, we propose two possible behaviors: When the black hole's mass is small enough, the field is mostly concentrated far from the black hole, whereas when the black hole's mass is sufficiently large, it is mostly concentrated inside the black hole. | 局所スケール対称性を考慮して、実スカラー場と結合したブラックホールの解を導出します。 単純なケース $(λ=0)$ から始めて、解を見つけ、ブラックホールの温度、エントロピー、および有効質量を導出し、スカラー場がブラックホールに断熱的に降着する様子を観測します。 その結果、ブラックホールの有効質量は増加します。 一般的なケース $(λ\ne 0)$ では、状況はより複雑になります。 事象の地平線 ($g_{tt}$ の消失点) は、ブラックホールの質量、スカラー場の強度、$λ$、およびその他の正のパラメータ $R_φ$ に依存します。 この場合、2 つの可能な挙動を提案します。 ブラックホールの質量が十分に小さい場合、場は主にブラックホールから遠く離れた場所に集中しますが、ブラックホールの質量が十分に大きい場合、場は主にブラックホールの内部に集中します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| Within general-relativistic descriptions, the no-hair theorem dictates that black-hole geometries possess just three intrinsic physical quantities: mass, angular momentum, and electric charge. Black holes in nonlinear electrodynamics (NED) are equivalent to those composed of anisotropic matter and can develop "hair" structures near the event horizon, serving as ideal testbeds for modified theories of gravity. Working within Einsteinian gravitational theory, we adopt a coupling construction between gravity and NED matter, focusing explicitly on the Einstein-Euler-Heisenberg (EEH) variant with the power-index parameter fixed at s = 2. In this framework, a rotating, charged NED black hole extends the Kerr-Newman geometry with extra correction terms. Treating spin a and NED charge q as primary control variables, we examine test-particle dynamics inside extreme-mass-ratio inspiral (EMRI) configurations. We derive equatorial timelike geodesics and the effective potential. Through numerical evaluation of marginally-bound orbits (MBO) and innermost stable circular orbits (ISCO), we explore how these parameters reshape the energy-angular-momentum (E-L) phase-space. Using the (z, w, v) integer-valued orbit taxonomy, we compute the two gravitational-wave polarization modes h+ and hx via the adiabatic approximation and quadrupole radiation prescription. Larger values for a and q drive inward contraction for bound trajectories while displacing the E-L phase-space toward smaller angular-momentum values. Periodic-orbit zoom-whirl signatures grow increasingly prominent, while larger parameter values shorten the waveform periods and enhance signal amplitudes. Our results provide theoretical support for space-borne gravitational-wave observatories including LISA and TianQin, enabling prospects for discriminating NED black-hole spacetimes and performing observational checks on the no-hair theorem. | 一般相対論的記述では、無毛定理により、ブラックホールの幾何学は質量、角運動量、電荷の 3 つの固有の物理量のみを持つとされています。 非線形電気力学 (NED) におけるブラックホールは、異方性物質で構成されるブラックホールと同等であり、事象の地平線付近で「毛」構造を発達させることができ、修正重力理論の理想的なテストベッドとして機能します。 アインシュタイン重力理論の枠組みの中で、重力と NED 物質の間の結合構造を採用し、特にべき指数パラメータを s = 2 に固定したアインシュタイン・オイラー・ハイゼンベルク (EEH) 変種に焦点を当てます。 この枠組みでは、回転する電荷を持つ NED ブラックホールが、追加の補正項でカー・ニューマン幾何学を拡張します。 スピン a と NED 電荷 q を主要な制御変数として扱い、極端質量比インスパイラル (EMRI) 構成内のテスト粒子のダイナミクスを調べます。 赤道時間的測地線と有効ポテンシャルを導出します。 境界軌道 (MBO) と最内安定円軌道 (ISCO) の数値評価を通して、これらのパラメータがエネルギー角運動量 (E-L) 位相空間をどのように再構築するかを検証します。 整数値軌道分類 (z, w, v) を用いて、断熱近似と四重極放射処方により、2 つの重力波偏光モード h+ と hx を計算します。 a と q の値が大きいほど、束縛軌道は内向きに収縮し、E-L 位相空間は角運動量の小さい方へ移動します。 周期軌道のズーム・ワール特性はますます顕著になり、パラメータ値が大きいほど波形周期が短くなり、信号振幅が増大します。 本研究の結果は、LISA や TianQin などの宇宙重力波観測所に対する理論的裏付けを提供し、NED ブラックホール時空を識別し、無毛定理の観測的検証を行う可能性を示唆しています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| We apply gravitational path integral factorization to provide a semiclassical interpretation of generalized black hole free energy landscapes at fixed external temperature and angular velocities. Boundary integral transforms express the formal partition function as an integral over constrained sectors labeled by complete local partial-Neumann data on an auxiliary hypersurface. Independent variation establishes paired regular subregion solutions as constrained instantons, with Lagrange multipliers supporting lapse and tangential shift jumps that accommodate thermal and rotational mismatches. For selected nonextremal stationary families with an asymptotic boundary, the constrained saddle action takes the form $I_{\rm constr}=β\mathcal F_{\rm gen}=β(E_{\mathcal B}-Ω_{\mathcal B}^{I}J_{\mathcal B,I})-S$, with $β=T^{-1}$. Here $E_{\mathcal B}$ and $J_{\mathcal B,I}$ are renormalized Hamiltonian charges and $S$ is the black hole entropy, whose contribution to the action comes from the regular horizon cap. Interior stationary points of the landscape correspond to smooth equilibrium saddles when the retained variations independently span the entropy and angular momentum directions. We extend the construction to local, parity-even $f(\mathrm{Riemann})$ theories without curvature derivatives by retaining the complete auxiliary interface data. The same thermodynamic form follows with Wald entropy, without a small-deficit expansion. Schwarzschild and Kerr black holes illustrate the Einstein construction, while five-dimensional static AdS black holes in Einstein--Gauss--Bonnet gravity and the rotating BTZ branch of new massive gravity provide explicit checks of the higher-curvature extension. | 重力経路積分因数分解を適用して、固定された外部温度と角速度における一般化されたブラックホール自由エネルギーランドスケープの半古典的解釈を提供します。 境界積分変換は、形式的分配関数を、補助超曲面上の完全な局所部分ノイマンデータによってラベル付けされた制約セクター上の積分として表現します。 独立変分は、制約付きインスタントンとしてペアの正則部分領域解を確立し、ラグランジュ乗数は、熱的および回転的ミスマッチに対応するラプスと接線シフトジャンプをサポートします。 漸近境界を持つ選択された非極端定常族の場合、制約付き鞍点作用は、$I_{\rm constr}=β\mathcal F_{\rm gen}=β(E_{\mathcal B}-Ω_{\mathcal B}^{I}J_{\mathcal B,I})-S$ の形をとります。 ただし、$β=T^{-1}$ です。 ここで、$E_{\mathcal B}$ と $J_{\mathcal B,I}$ は繰り込みハミルトニアン電荷であり、$S$ はブラックホールのエントロピーで、その作用への寄与は正則地平線キャップから来ています。 ランドスケープの内部定常点は、保持された変動が独立にエントロピー方向と角運動量方向に張られるときに、滑らかな平衡鞍点に対応します。 完全な補助インターフェースデータを保持することにより、曲率微分のない局所的なパリティ偶数 $f(\mathrm{Riemann})$ 理論に構成を拡張します。 小さな欠損展開なしで、同じ熱力学的形式がワルドエントロピーで続きます。 シュワルツシルトブラックホールとカーブラックホールはアインシュタイン構成を例示し、アインシュタイン-ガウス-ボンネ重力の 5 次元静的 AdS ブラックホールと新しい質量重力の回転 BTZ ブランチは、高曲率拡張の明示的なチェックを提供します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| Gravitational lensing can split the signal of a binary merger into two images, which either overlap and interfere or arrive as separate events. We show that the matched-filter output of every two-image template can be straightforwardly constructed from the signal-to-noise ratio (SNR) time series that searches already compute with unlensed templates. This enables a marginalized detection statistic that increases search sensitivity without additional matched filtering and is more than 150 times faster than an explicit lensed template bank. For overlapping images in the geometric-optics regime, our two-image method recovers $\gtrsim97\%$ of the optimal SNR from point-mass and singular isothermal lenses, compared with as little as $67\%$ captured by unlensed templates, with substantial gains also for Chang-Refsdal and cored isothermal lenses. Overlapping lensed signals moreover fail the signal-consistency test that is used to down-rank noise transients. Our two-image method restores the consistency and increases the sensitive volume by roughly $2$-$4\times$ for the strongly down-ranked signals. For separated images, our method enables an efficient coherent search for pairs in which neither image is significant alone. Near fold caustics, this increases the sensitive volume by factors of 1.8-2.6 over requiring two independent detections, and up to 1.6 over a targeted counterpart search. Our method is applicable to any matched-filtering search. | 重力レンズ効果により、連星合体の信号は2つの画像に分割され、それらは重なり合って干渉するか、別々のイベントとして到着します。 我々は、すべての2画像テンプレートのマッチドフィルタ出力が、検索で既に計算されている非レンズテンプレートの信号対雑音比（SNR）時系列から直接構築できることを示します。 これにより、追加のマッチドフィルタリングなしで検索感度を高める周辺化された検出統計が可能になり、明示的なレンズテンプレートバンクよりも150倍以上高速になります。 幾何光学領域における重なり合う画像の場合、我々の2画像法は、点質量および特異等温レンズからの最適なSNRの$\gtrsim97\%を回復します。 これは、非レンズテンプレートで捕捉されるわずか$67\%と比較して大幅に向上し、Chang-Refsdalおよびコア付き等温レンズでも大幅な改善が見られます。 さらに、重なり合うレンズ信号は、ノイズ過渡現象のランクを下げるために使用される信号一貫性テストに失敗します。 我々の2画像法は、強くランク付けされた信号に対して一貫性を回復し、感度領域を約2～4倍増加させます。 分離された画像の場合、我々の方法は、どちらの画像も単独では有意ではないペアに対して、効率的なコヒーレント検索を可能にします。 フォールドカウスティックス近傍では、この方法は、2つの独立した検出を必要とする場合と比較して感度領域を1.8～2.6倍増加させ、ターゲット対応物検索と比較して最大1.6倍増加させます。 我々の方法は、あらゆるマッチドフィルタリング検索に適用可能です。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| We show how the "gauge argument", widely criticized by philosophers as ad hoc and unconvincing, may be reconstructed rigorously, and, we believe, convincingly, as an argument concerning the geometry of vector bundles. In this form, the gauge argument has two parts, the first of which is strongly analogous to the Weyl-Stein argument for Galilean spacetime as the appropriate setting for Newtonian gravitation; and the second of which invokes a classic result in the Yang-Mills theory literature, due to Utiyama [1956, "Invariant Theoretical Interpretation of Interaction", Phys. Rev. 101, 1597]. | 本稿では、哲学者たちから場当たり的で説得力に欠けると広く批判されてきた「ゲージ論証」を、ベクトル束の幾何学に関する議論として、厳密に、そして説得力をもって再構築する方法を示す。 この形式では、ゲージ論証は2つの部分から成り、1つ目はニュートン重力の適切な設定としてガリレオ時空に関するワイル＝シュタイン論証と強く類似しており、2つ目はヤン＝ミルズ理論の文献における古典的な結果、ウティヤマ[1956, "Invariant Theoretical Interpretation of Interaction", Phys. Rev. 101, 1597]によるものに基づいている。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| In this note, we introduce the Hubble susceptibility of cosmological-collider masses, encoded in the scale dependence of the squeezed-limit oscillation. Heavy fields generically receive Hubble-induced mass corrections during inflation, and we show that the local oscillation frequency and its drift can disentangle such corrections from an intrinsic mass contribution at leading slow-roll and adiabatic order. | 本稿では、スクイーズド・リミット振動のスケール依存性に符号化された、宇宙論的衝突型加速器質量のハッブル感受性について紹介する。 一般的に、重い場はインフレーション中にハッブル効果による質量補正を受けるが、局所的な振動周波数とそのドリフトによって、スローロールと断熱近似の主要項において、そのような補正を固有の質量寄与から分離できることを示す。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| Ultraviolet-softened extensions of general relativity can weaken gravity at short distances, whereas a positive Källén--Lehmann spectral density forbids gravity from falling below Newtonian strength. Which property of the mediator must such a weakening sacrifice? For Lorentz-invariant Gaussian mediators coupled linearly to the conserved stress tensor, we formulate three independent interferometric conditions that jointly imply this bound: visibility is never amplified, decoherence is fixed by the energy radiated by the difference source, and no interferometer responds to a later one. At tree level, the three ghost prescriptions of quadratic gravity each violate exactly one: negative-norm ghosts amplify coherence, negative-energy ghosts decohere without positive energy transfer from the difference source, and a time-symmetric fakeon response produces advanced fringe shifts. Any universal short-distance weakening of gravity therefore certifies that its mediator violates one of these conditions, and the observables proposed to certify quantum gravity become consistency tests of its ultraviolet completion. | 一般相対性理論の紫外線軟化拡張は短距離での重力を弱めることができるが、正のKällén-Lehmannスペクトル密度は重力がニュートン力以下になることを禁じる。 このような弱化は媒介者のどの性質を犠牲にしなければならないか。 保存応力テンソルに線形結合したローレンツ不変ガウス媒介者については、この境界を共同で意味する3つの独立した干渉条件を定式化する。 すなわち、可視性は決して増幅されず、デコヒーレンスは差分源から放射されるエネルギーによって固定され、干渉計は後の干渉計に反応しない。 ツリーレベルでは、二次重力の3つのゴースト処方はそれぞれちょうど1つに違反する。 負のノルムのゴーストはコヒーレンスを増幅し、負のエネルギーのゴーストは差分源からの正のエネルギー伝達なしにデコヒーレンスし、時間対称のフェイクオン応答は前進したフリンジシフトを生み出す。 したがって、普遍的な短距離重力の弱化は、その媒介者がこれらの条件のいずれかに違反していることを証明し、量子重力を証明するために提案された観測量は、その紫外完成の整合性テストとなる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| We develop a systematic method to compute the subsystem fidelity and Rényi fidelity in two-dimensional conformal field theories (CFTs) from the operator product expansion of twist operators, and apply it to the subsystem quantum Bhattacharyya distance (BD) and Rényi-Bhattacharyya distance (RBD). We validate the method against exact results in the free massless fermion and boson theories, and then use it to compute the BD and RBD in holographic CFTs between two heavy primary states, between two thermal states, and between a heavy primary state and a thermal state. When the two states differ in their classical, order-$c$ data, the distances are of order $c$, and the states are distinguishable already at the level of classical gravity; when the leading data coincide, the distances are of order $1/c$ at every order of the short interval expansion, so that the distinguishability becomes a perturbative quantum gravity effect. For a heavy primary state and its thermal counterpart, the leading contribution to the BD appears at order $\ell^8$ and is of order $c^0$, whereas the RBD is generically of order $c$, in line with the earlier finding that a heavy primary state and a thermal state share the same order-$c$ entanglement entropy but have different order-$c$ Rényi entropies in the short interval expansion. | 我々は、ツイスト演算子の演算子積展開から、2次元共形場理論（CFT）におけるサブシステム忠実度とレニー忠実度を計算する体系的な方法を開発し、それをサブシステム量子バタチャリヤ距離（BD）とレニー・バタチャリヤ距離（RBD）に適用する。 我々は、この方法を自由質量ゼロのフェルミオン理論とボソン理論における厳密な結果と比較して検証し、その後、この方法を用いて、2つの重いプライマリ状態間、2つの熱状態間、および重いプライマリ状態と熱状態間のホログラフィックCFTにおけるBDとRBDを計算する。 2つの状態が古典的なオーダー$c$のデータで異なる場合、距離はオーダー$c$となり、状態は古典重力のレベルですでに区別可能である。 主要なデータが一致する場合、距離は短区間展開のすべてのオーダーでオーダー$1/c$となり、区別可能性は摂動量子重力効果となる。 重いプライマリ状態とその熱的対応物の場合、BD への主要な寄与は $\ell^8$ のオーダーで現れ、オーダーは $c^0$ ですが、RBD は一般的にオーダー $c$ であり、重いプライマリ状態と熱的状態が同じオーダー $c$ のエンタングルメント エントロピーを共有するが、短い区間展開ではオーダー $c$ のレニー エントロピーが異なるという以前の発見と一致しています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| We present some results concerning the geometry and dynamics of closed locally symmetric spacetimes. | 本稿では、閉じた局所対称時空の幾何学と力学に関するいくつかの結果を示す。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| Bosonic particles beyond the Standard Model, such as axions, are among the leading candidates for dark matter. If such particles have a small mass, they are usually described as a purely classical field. However, it was recently shown that this description is incomplete: their inherent gravitational self-interactions can squeeze the field, producing a quantum feature beyond the classical description. Here we analyze squeezing of light dark matter in the presence of decoherence. We show that squeezing is continuously generated, and rapidly enough to survive dissipation, and may also remain present under thermal fluctuations and dephasing. Our results demonstrate that dark matter might possess persistent quantum features and motivate further investigation of their implications for dark matter detection. | アクシオンなど、標準模型を超えるボソン粒子は、ダークマターの有力候補の一つです。 このような粒子は質量が小さい場合、通常は純粋に古典的な場として記述されます。 しかし、最近、この記述は不完全であることが示されました。 粒子固有の重力による自己相互作用によって場が圧縮され、古典的な記述を超えた量子的な特徴が生じるのです。 本稿では、デコヒーレンスが存在する場合の軽いダークマターのスクイージングを解析します。 スクイージングは連続的に生成され、散逸に耐えるほど高速であり、熱ゆらぎや位相緩和下でも存在し続ける可能性があることを示します。 本研究の結果は、ダークマターが持続的な量子的な特徴を持つ可能性を示唆しており、ダークマター検出におけるその意義について、さらなる研究を促すものです。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| We systematically investigate the scattering and absorption of a massive scalar field by scalarized black holes in Einstein-scalar-Gauss-Bonnet gravity with quartic coupling $f(φ)=α(φ^{2}+βφ^{4})$ and exponential coupling $f(φ)=α(1-\operatorname{e}^{-βφ^{2}})$. The background solutions are obtained numerically via a Chebyshev pseudospectral method, enabling a partial-wave analysis on purely numerical black hole backgrounds. The partial-wave results are cross-validated against geodesic and glory approximations and the Schwarzschild limit with excellent agreements. We find that scalarization suppresses the total absorption cross section relative to the Schwarzschild case, and produces distinctive signatures in the differential scattering cross section. A qualitative difference between the two coupling models is identified: for the quartic coupling model, deviations from Schwarzschild are concentrated in the intermediate-angle region $\sim(70^{\circ},140^{\circ})$, with comparatively small changes at forward angles and near the glory peak; for the exponential coupling model, deviations appear across the full angular range and substantially modify the glory peak, which in some parameter regimes can even exceed the Schwarzschild value. This distinctive angular pattern provides a potential diagnostic for distinguishing EsGB coupling functions from scattering observables. | 我々は、4次結合 $f(φ)=α(φ^{2}+βφ^{4})$ および指数結合 $f(φ)=α(1-\operatorname{e}^{-βφ^{2}})$ を持つアインシュタイン・スカラー・ガウス・ボンネ重力における、スカラー化されたブラックホールによる質量を持つスカラー場の散乱と吸収を系統的に調査した。 背景解はチェビシェフ擬スペクトル法によって数値的に得られ、純粋に数値的なブラックホール背景に対する部分波解析が可能となる。 部分波解析の結果は、測地線近似、グローリー近似、およびシュワルツシルト限界に対して相互検証され、非常に良好な一致を示した。 スカラー化によって、シュワルツシルトの場合と比較して全吸収断面積が抑制され、微分散乱断面積に特徴的な兆候が生じることがわかった。 2つの結合モデルには質的な違いが見られます。 4次結合モデルでは、シュワルツシルトからのずれは中間角度領域（約70°～140°）に集中しており、前方角度やグローリーピーク付近では変化が比較的小さいのに対し、指数結合モデルでは、ずれは全角度範囲にわたって現れ、グローリーピークを大きく変化させます。 一部のパラメータ領域では、グローリーピークがシュワルツシルト値を超える場合もあります。 この特徴的な角度パターンは、EsGB結合関数を散乱観測量から区別するための診断ツールとして活用できる可能性があります。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| We investigate the gravitational-wave signatures of equatorial reflection symmetry breaking in extreme-mass-ratio inspirals (EMRIs) around a parity-violating conformal Kerr black hole. For the circular-orbit branch connected to equatorial Kerr orbits, we derive the dynamics through second order in the dimensionless deformation parameter $\varepsilon$ and construct adiabatic inspirals and gravitational-wave signals using a mass-quadrupole prescription. Equatorial reflection maps $\varepsilon$ to $-\varepsilon$, making the polar displacement odd and the orbital frequency and energy even in the deformation. The induced first harmonic has a small direct contribution for the configurations studied, while second-order dynamical corrections accumulate over many cycles to produce appreciable dephasing. We find that rapid black-hole rotation enhances these phase effects and the associated noise-weighted waveform mismatch. For a one-year inspiral of a $10M_\odot$ object into a $10^6M_\odot$ black hole with $a/M=0.9$ and viewing inclination $ι=2π/3$, the fixed-parameter mismatch reaches the comparison benchmark $\mathcal M=0.01$ at approximately $\varepsilon=10^{-3}$, without optimization over time, phase, or Kerr parameters. A single-parameter Fisher analysis also indicates improved local sensitivity to $\varepsilon$ at high spin. These results connect the reflection properties of the circular branch to accumulated source-phase effects and complement tests of propagation birefringence. The sensitivity estimates remain conditional on the adiabatic quadrupole model and the adopted comparison procedure; robust observational constraints require more accurate radiation modeling and a full parameter-estimation analysis. | パリティ違反共形カーブラックホールの周りの極端質量比インスパイラル（EMRI）における赤道反射対称性の破れによる重力波シグネチャを調査する。 赤道カー軌道に接続された円軌道ブランチについては、無次元変形パラメータ$\varepsilon$の2次までダイナミクスを導出し、質量四重極処方を使用して断熱インスパイラルと重力波信号を構築する。 赤道反射は$\varepsilon$を$-\varepsilon$に写像し、変形において極変位を奇数、軌道周波数とエネルギーを偶数にする。 誘起された第1高調波は、研究対象の配置に対して直接的な寄与は小さいが、2次の動的補正は多くのサイクルにわたって蓄積され、顕著な位相ずれを引き起こす。 ブラックホールの高速回転は、これらの位相効果とそれに伴うノイズ加重波形ミスマッチを増強することがわかった。 10M_\odot$ の天体が $a/M=0.9$ で $10^6M_\odot$ ブラックホールに 1 年間かけて螺旋状に落下し、観測傾斜角が $ι=2π/3$ の場合、固定パラメータの不一致は、時間、位相、またはカーパラメータの最適化を行わなくても、約 $\varepsilon=10^{-3}$ で比較ベンチマーク $\mathcal M=0.01$ に達します。 単一パラメータのフィッシャー解析では、高スピンで $\varepsilon$ に対する局所的な感度が向上することも示されています。 これらの結果は、円弧分岐の反射特性を蓄積されたソース位相効果に結びつけ、伝播複屈折のテストを補完します。 感度推定は断熱四重極モデルと採用された比較手順に依存したままです。 堅牢な観測制約には、より正確な放射モデリングと完全なパラメータ推定解析が必要です。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| Binary neutron star mergers probe nuclear matter at densities of a few times nuclear saturation density and temperatures of tens of MeV, conditions under which heavier baryons such as the $Δ(1232)$ isobars may appear. Previous calculations of the bulk viscosity of merger matter have considered nucleonic matter, with and without muons, and hyperonic matter, but not $Δ$ isobars. In this work, we extend these calculations to neutrino-transparent matter in which $Δ$ isobars are present in strong equilibrium. We derive the relativistic matrix elements for the charged-current $Δ\to N$ and $Δ\toΔ'$ transitions, evaluate all electronic and muonic Urca processes over the full phase space using the nucleon width approximation, and include the in-medium $Δ\to Nπ$ width with Pauli blocking. The bulk viscosity is obtained from the coupled linear response of the electron and muon fractions about the finite-temperature flavor equilibrium. We find that the $Δ^-$ takes over the negative charge from the leptons, which raises the proton fraction and opens the nucleonic direct Urca process. Up to about 3~MeV this change in composition, rather than the $Δ$ reactions themselves, controls flavor equilibration. As a consequence, the resonant maximum of the bulk viscosity moves to lower temperatures for all oscillation frequencies we consider, and kHz density oscillations near resonance are damped several times faster than in nucleonic matter. We also show that, for nucleonic matter, the choice of the equilibrium state about which the rates are linearized shifts the resonance temperature by up to a few MeV at high density. | 連星中性子星合体は、核飽和密度の数倍の密度と数十 MeV の温度で核物質をプローブし、Δ(1232) アイソバーなどのより重いバリオンが出現する可能性がある条件を満たします。 合体物質のバルク粘性のこれまでの計算では、ミューオンの有無にかかわらず核子物質とハイペロン物質が考慮されていましたが、Δ アイソバーは考慮されていませんでした。 本研究では、これらの計算を、Δ アイソバーが強い平衡状態で存在するニュートリノ透過性物質に拡張します。 荷電カレントの Δ\to N$ および Δ\toΔ'$ 遷移の相対論的行列要素を導出し、核子幅近似を使用して全位相空間にわたってすべての電子およびミューオン Urca プロセスを評価し、パウリブロッキングによる媒質中の Δ\to Nπ$ 幅を含めます。 体積粘性は、有限温度フレーバー平衡点における電子とミューオンの割合の結合線形応答から得られる。 我々は、Δ⁻がレプトンから負電荷を引き継ぎ、陽子の割合を増加させて核子直接Urca過程を開くことを発見した。 約3MeVまでは、Δ⁻反応自体ではなく、この組成の変化がフレーバー平衡化を制御する。 その結果、我々が考慮するすべての振動周波数において、体積粘性の共鳴最大値はより低い温度に移動し、共鳴付近のkHz密度振動は核子物質の場合よりも数倍速く減衰する。 また、核子物質の場合、レートが線形化される平衡状態の選択によって、高密度では共鳴温度が数MeVまでシフトすることも示した。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| High-energy astrophysical neutrinos provide a unique probe of Lorentz-invariance violation (LIV), as small energy-dependent deviations from the speed of light can produce measurable time delays over cosmological distances. We search for LIV-induced correlations between neutrinos and gamma-ray bursts using the public 12-year IceCube High-Energy Starting Event dataset and a catalog of 746 bursts with measured redshifts. We develop a likelihood analysis accounting for neutrino directional and energy uncertainties, a possible intrinsic time offset between neutrino and gamma-ray emission, and the decay of superluminal neutrinos expected within effective field theory. For linear LIV, the data show a mild preference over the background-only hypothesis, with a $p$-value of $3.1\%$, corresponding to a one-sided Gaussian significance of approximately $1.9σ$. The best fit corresponds to a LIV scale $Λ_{\rm LIV}=5.8\times10^{17}\,\mathrm{GeV}$ and is effectively driven by the subluminal component, as superluminal neutrinos are strongly suppressed by LIV-induced decays at the analyzed energies. The preferred LIV scale and the most significant neutrino--gamma-ray burst associations are consistent with previous studies based on different statistical approaches. No evidence for quadratic LIV is found. These results motivate further searches with complementary neutrino datasets, particularly at lower energies, where the superluminal component may become observable. | 高エネルギー天体ニュートリノは、光速からのわずかなエネルギー依存のずれが宇宙論的距離にわたって測定可能な時間遅延を生み出すため、ローレンツ不変性の破れ（LIV）を独自に調査する手段となります。 私たちは、公開されている12年間のIceCube高エネルギー開始イベントデータセットと、赤方偏移が測定された746個のバーストのカタログを使用して、ニュートリノとガンマ線バースト間のLIV誘発相関を探します。 ニュートリノの方向とエネルギーの不確実性、ニュートリノとガンマ線放射間の固有の時間オフセットの可能性、および有効場理論で予想される超光速ニュートリノの崩壊を考慮した尤度解析を開発します。 線形LIVの場合、データは背景のみの仮説よりもわずかに好ましい結果を示し、p値は3.1%で、片側ガウス有意性は約1.9σに相当します。 最適な適合は、LIVスケール$Λ_{\rm LIV}=5.8\times10^{17}\,\mathrm{GeV}$に対応し、分析対象のエネルギーでは超光速ニュートリノがLIV誘起崩壊によって強く抑制されるため、実質的には亜光速成分によって駆動されている。 好ましいLIVスケールと最も重要なニュートリノ-ガンマ線バーストの関連性は、異なる統計的手法に基づく以前の研究と一致している。 二次LIVの証拠は見つからなかった。 これらの結果は、特に超光速成分が観測可能になる可能性のある低エネルギー領域において、補完的なニュートリノデータセットを用いたさらなる探索を促すものである。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| Based on black-hole perturbation-theory calculations and an effective-one-body picture of binary black hole mergers, it has been suggested that a direct wave may be present and measurable in the ringdown. Furthermore, it has been suggested that this signal might originate from substantially inside the light ring (or photon sphere) of the remnant black hole, perhaps even from close to the event horizon. In this paper, we present three independent strands of evidence against such claims. In the process, we show that there is indeed an early-time part of the ringdown signal that cannot be directly modeled by quasinormal modes. However, there is no evidence that this is a direct wave as it has previously been defined, and we show that the properties of this component are related to the remnant's light ring rather than its horizon. | ブラックホール摂動理論の計算と連星ブラックホール合体の有効一体モデルに基づき、リングダウン中に直接波が存在し、測定可能である可能性が示唆されてきた。 さらに、この信号は、残存ブラックホールの光リング（または光子球）のかなり内側、おそらく事象の地平線に近いところから発生する可能性も示唆されてきた。 本論文では、このような主張に反する3つの独立した証拠を提示する。 その過程で、リングダウン信号の初期段階には、準正規モードでは直接モデル化できない部分が存在することを示す。 しかし、これがこれまで定義されてきたような直接波であるという証拠はなく、この成分の特性は、残存ブラックホールの地平線ではなく、光リングに関連していることを示す。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| We obtain an exact closed-form total photon count for a prescribed Newtonian Kepler parabola, with a fully relativistic treatment of its radiation. We also obtain closed expressions for the angularly resolved photon spectrum and elementary expressions for the total radiated energy and momenta. The count is finite, scale-independent, and analytic in subluminal speed at closest approach. At large maximum rapidity $η$, $N\sim(7α/\sqrt6)η$, while $E\propto e^{3η}$ at fixed passage timescale: the radiation chiefly hardens. For slow motion at fixed coupling and closest distance, a nearby ellipse emits fewer photons but more energy and angular momentum per orbit. The hyperbolic photon count remains IR divergent arbitrarily close to threshold, while the count at the exact parabolic threshold is finite. | 我々は、放射の完全な相対論的処理を伴う、所定のニュートンケプラー放物線に対する正確な閉形式の全光子数を得る。 また、角度分解された光子スペクトルの閉形式表現と、放射される全エネルギーおよび運動量の初等式も得る。 光子数は有限であり、スケールに依存せず、最接近時の亜光速で解析的である。 最大ラピディティ $η$ が大きい場合、$N\sim(7α/\sqrt6)η$ であり、固定された通過時間スケールでは $E\propto e^{3η}$ となる。 放射は主に硬化する。 固定された結合定数と最接近距離での低速運動の場合、近傍の楕円は、軌道あたりより少ない光子を放出するが、より多くのエネルギーと角運動量を放出する。 双曲線光子数は閾値に任意に近づくと赤外発散するが、正確な放物線閾値での光子数は有限である。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| The dust approximation used in cosmography neglects the velocity dispersion generated during structure formation. This dispersion produces isotropic and anisotropic pressure, whose gradients accelerate the mean matter flow even though individual particles follow geodesics. The acceleration introduces an intrinsic dipole into the local distance-redshift relation. We calculate this dipole and the accompanying changes in expansion and shear using linear Vlasov perturbation theory about an FLRW background, with a mean dispersion history motivated by halo estimates. The assumed FLRW background prevents an independent test of the cosmological principle; the numerical predictions also depend on the adopted LCDM cosmology. Pressure also changes the growth of structure, modifying the shear and the spatial gradients that govern how the distance anisotropy varies with redshift. The largest correction at the lowest order in redshift is to the shear, while changes in the expansion gradient can produce a larger dipole at the next order. The resulting intrinsic dipole is far smaller than the observed low-redshift dipole, whose behaviour nearest the observer is dominated by motion between the matter and CMB frames. | 宇宙論で用いられるダスト近似では、構造形成中に生じる速度分散が無視されます。 この分散は等方性および異方性の圧力を生み出し、個々の粒子が測地線に沿って移動しても、その勾配によって平均物質流が加速されます。 この加速により、局所的な距離-赤方偏移関係に固有の双極子が生じます。 我々は、ハロー推定値に基づいて平均分散履歴を設定したFLRW背景に関する線形Vlasov摂動理論を用いて、この双極子とそれに伴う膨張およびせん断の変化を計算します。 仮定したFLRW背景では、宇宙論原理の独立した検証はできません。 数値予測は、採用したLCDM宇宙論にも依存します。 圧力は構造の成長も変化させ、せん断と空間勾配を変化させ、それによって距離異方性が赤方偏移とともにどのように変化するかが決まります。 赤方偏移の最低次における最大の補正はせん断に対するものであり、膨張勾配の変化によって次の次数でより大きな双極子が生じる可能性があります。 結果として生じる固有双極子は、観測された低赤方偏移双極子よりもはるかに小さく、観測者に最も近い場所でのその振る舞いは、物質系と宇宙マイクロ波背景放射（CMB）系間の運動によって支配されている。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| The longstanding issue of whether horizonless compact objects can mimic black holes at horizon scales is addressed, a problem that persists because the shadow diameter alone is degenerate across a wide class of geometries. For slowly rotating traversable wormholes, we precisely formulate the optical appearance as a set of observables derived from equatorial null geodesics, yielding necessary and sufficient conditions for a multi-parameter fingerprint. Using a new lapse function that interpolates between exponential and rational redshift profiles, we obtain the photon-sphere condition, the strong-deflection lensing coefficients, and the Lyapunov exponent in closed form. The equations yield two families of wormhole solutions dependent on logarithmic and exponential entropy parameters. We compare the resulting quantum-modified spacetimes with Kerr and four regular black holes. The shadow diameter is shown to be tunable to within $5\%$ to $11\%$ of Kerr for all models considered, so that $|R_{\rm sh}^{\rm WH}/R_{\rm sh}^{\rm Kerr}-1| \lesssim 0.11$ and the shadow alone cannot separate the models. The degeneracy is lifted when the rotational asymmetry, lensing coefficients, Lyapunov exponent, and orbital frequency are combined: for the $5$-component fingerprint $\mathbf{F}=(\Arot,\abar,\bbar, \Lya,\Oph)$, the fractional deviation $Δ_i=(F_i^{\rm WH}-F_i^{\rm Kerr})/ F_i^{\rm Kerr}$ satisfies $|Δ_i|\gtrsim 0.05$ for every component, with the largest departures in the second lensing coefficient and the Lyapunov exponent. The combined discrimination signal reaches a signal-to-noise ratio of about $3.8$ to $3.9$ against Kerr and about $3.7$ against the Kazakov--Solodukhin benchmark, which is sufficient to break the shadow-diameter degeneracy at the $10\%$ measurement level. | 地平線のないコンパクト天体が地平線スケールでブラックホールを模倣できるかどうかという長年の問題が取り上げられており、これは影の直径だけで幅広い幾何学的クラスにわたって縮退するため、解決されないままになっている。 ゆっくり回転する通過可能なワームホールについては、赤道ヌル測地線から導出される一連の観測量として光学的外観を正確に定式化し、多パラメータ指紋の必要十分条件を得る。 指数関数的および有理的赤方偏移プロファイルの間を補間する新しいラプス関数を使用して、光子球条件、強い偏向レンズ係数、およびリアプノフ指数を閉じた形で得る。 方程式は、対数および指数関数的エントロピーパラメータに依存する2つのワームホール解のファミリーを与える。 結果として得られる量子修正時空をカーブラックホールおよび4つの通常のブラックホールと比較する。 検討したすべてのモデルについて、影の直径はKerrの5%から11%の範囲内で調整可能であることが示されており、$|R_{\rm sh}^{\rm WH}/R_{\rm sh}^{\rm Kerr}-1| \lesssim 0.11$と影だけではモデルを分離することはできません。 回転非対称性、レンズ係数、リアプノフ指数、軌道周波数を組み合わせると縮退が解消されます。 5 成分のフィンガープリント $\mathbf{F}=(\Arot,\abar,\bbar, \Lya,\Oph)$ の場合、分数偏差 $Δ_i=(F_i^{\rm WH}-F_i^{\rm Kerr})/ F_i^{\rm Kerr}$ は、すべての成分で $|Δ_i|\gtrsim 0.05$ を満たし、2 番目のレンズ係数とリアプノフ指数で最大の偏差が見られます。 組み合わせた識別信号は、Kerr に対して約 $3.8$ ～ $3.9$、Kazakov--Solodukhin ベンチマークに対して約 $3.7$ の信号対雑音比に達し、10% の測定レベルで影の直径の縮退を解消するのに十分です。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| We define and investigate the super accelerating regime of the charged C-metric, which arises at large acceleration. In this regime, the polar coordinate must be restricted to a smaller interval within $(0,π)$, and the resulting boundary defines a new axis of symmetry. This changes the conical singularity structure of the spacetime and, consequently, its string/strut interpretation. We further show that, when the conical defect at the south pole is removed, the Komar mass takes the simple form $M_K=1/(4A)$, up to the normalization of the time translation Killing vector. Finally, we explore the near extremal limits of this regime, identifying new limiting geometries. | 本稿では、大きな加速度で生じる荷電C計量の超加速領域を定義し、調査する。 この領域では、極座標は$(0,π)$内のより小さな区間に制限されなければならず、結果として生じる境界が新たな対称軸を定義する。 これにより、時空の円錐特異点構造が変化し、結果として弦／支柱解釈も変化する。 さらに、南極の円錐欠陥を除去すると、コマール質量は時間並進キリングベクトルの正規化を除いて、$M_K=1/(4A)$という単純な形をとることを示す。 最後に、この領域の極限に近い領域を探索し、新たな極限幾何学を特定する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| It is widely accepted that magnetic reconnections occur successively in black hole accretion flows, especially on the equatorial plane, owing to the formation of the equatorial current sheet. When magnetic reconnection takes place within the ergosphere of a rotating black hole, one of the ejected plasmoids (denoted as $p_-$) may acquire negative energy-at-infinity density, while the companion plasmoid (denoted as $p_+$) correspondingly carries the energy extracted from the black hole. This mechanism, known as the Comisso-Asenjo process, provides a viable astrophysical pathway for extracting energy from a rotating black hole. Generally speaking, two conditions have to be satisfied for successful energy extraction. First, $p_-$ is generated via magnetic reconnection with negative energy-at-infinity density. Second, the associated $p_+$, which carries the extracted energy, must escape to infinity. Though a number of studies have promoted the theory of the Comisso-Asenjo process, the escape of $p_+$ lacks consideration. In this work, we adopt geodesic approach to systematically examine the destinies of $p_+$ after ejection, thereby establishing the complete conditions for energy extraction from a rotating black hole via magnetic reconnection. We redefine the covering factor, for which only escaping $p_+$ are counted. This quantity reflects how probable the successful energy extraction occurs in an accretion system. Through analysis of this revised covering factor, we identify a lower bound on the black hole spin, $a=0.8005$, below which energy extraction via magnetic reconnection can never succeed, no matter how high the magnetization of the bulk plasma is. This limit suggests that the spin-down of a black hole caused by successive magnetic reconnections would terminate once the spin decreases to approximately 0.8005. | ブラックホールの降着流では、特に赤道面において、赤道電流シートの形成により磁気リコネクションが連続的に発生することが広く認められています。 回転するブラックホールのエルゴ球内で磁気リコネクションが発生すると、放出されたプラズモイドの1つ（$p_-$と表記）が負の無限遠エネルギー密度を獲得し、伴うプラズモイド（$p_+$と表記）がブラックホールから抽出されたエネルギーを運びます。 コミッソ・アセンホ過程として知られるこのメカニズムは、回転するブラックホールからエネルギーを抽出する実行可能な天体物理学的経路を提供します。 一般的に、エネルギー抽出を成功させるには、2つの条件を満たす必要があります。 1つ目は、$p_-$が負の無限遠エネルギー密度を持つ磁気リコネクションによって生成されること。 2つ目は、抽出されたエネルギーを運ぶ関連する$p_+$が無限遠まで脱出することです。 コミッソ・アセンホ過程の理論は多くの研究で提唱されてきたが、$p_+$の脱出については考慮されていない。 本研究では、測地線アプローチを採用し、$p_+$が放出された後の運命を体系的に調べ、回転ブラックホールからの磁気リコネクションによるエネルギー抽出の完全な条件を確立する。 我々は被覆率を再定義し、脱出した$p_+$のみをカウントする。 この量は、降着系においてエネルギー抽出が成功する確率を反映している。 この改訂された被覆率の解析を通して、ブラックホールのスピンの下限$a=0.8005$を特定した。 この下限を下回ると、バルクプラズマの磁化がどれほど高くても、磁気リコネクションによるエネルギー抽出は決して成功しない。 この限界は、連続的な磁気リコネクションによって引き起こされるブラックホールのスピンダウンは、スピンが約0.8005まで減少すると終了することを示唆している。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| We investigate neutrino flavor oscillations in the weak gravitational-lensing regime of a static, spherically symmetric black hole surrounded by perfect fluid dark matter (PFDM). Within a covariant quantum-mechanical framework, we derive the oscillation phases for radial and non-radial propagation of ultrarelativistic neutrinos. While the leading radial phase is independent of the metric function, non-radial trajectories acquire impact-parameter-dependent corrections governed by the PFDM parameter $λ$. We construct the flavor-transition probability for two coherent lensed paths and analyze the resulting interference in two and three flavor scenarios. Varying $λ$ shifts the oscillation extrema and modifies their amplitudes and contrast, with a non-monotonic dependence on the neutrino mass scale, lens mass, flavor channel, and mass ordering. The $P_{μτ}$ channel shows particularly strong sensitivity to the PFDM contribution for the considered configurations. Moreover, the path-interference terms retain information about the absolute neutrino mass scale. These results characterize PFDM-induced modifications of lensed neutrino oscillations and provide a basis for more realistic treatments including decoherence, averaging, detector resolution, and corrections to lens trajectories and magnifications. | 我々は、完全流体暗黒物質（PFDM）に囲まれた静的で球対称なブラックホールの弱い重力レンズ領域におけるニュートリノフレーバー振動を調査する。 共変量子力学的枠組みの中で、超相対論的ニュートリノの半径方向および非半径方向伝播の振動位相を導出する。 主要な半径方向位相は計量関数に依存しないが、非半径方向軌道はPFDMパラメータλによって支配される衝突パラメータ依存の補正を受ける。 我々は、2つのコヒーレントなレンズ経路のフレーバー遷移確率を構築し、結果として生じる2フレーバーおよび3フレーバーシナリオでの干渉を解析する。 λを変化させると、振動の極値がシフトし、その振幅とコントラストが変化するが、ニュートリノ質量スケール、レンズ質量、フレーバーチャネル、および質量順序に対して非単調な依存性を示す。 検討した構成では、PμτチャネルがPFDMの寄与に対して特に強い感度を示す。 さらに、経路干渉項はニュートリノの絶対質量スケールに関する情報を保持している。 これらの結果は、PFDMによって引き起こされるレンズニュートリノ振動の修正を特徴づけ、デコヒーレンス、平均化、検出器の分解能、レンズ軌道と倍率の補正など、より現実的な処理の基礎を提供する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| We study degenerate-horizon limits of vacuum accelerating Kerr--NUT spacetimes with finite, nonzero NUT parameter. At cubic criticality, $a^2=m^2+\ell^2$ and $αm=1$, a projective coordinate transformation relates the complete critical parent metrics by a local homothety. The cubic horizon has one finite axis and a noncompact angular end, and its near-horizon limit is locally homothetic to the swirling universe. Explicit four-dimensional coordinate transformations place the ordinary extremal, Nariai and cubic near-horizon metrics in the negative-, positive- and zero-curvature longitudinal sectors of the non-expanding Plebański--Demiański family. The Nariai correspondence includes an exceptional endpoint that requires a separate Killing chart. Under a cubic-adapted near-critical scaling, fixed first-order separations between the approaching horizons do not affect the leading metric. The global Killing identifications and regular completion of the critical parent remain open. | 有限かつ非ゼロの NUT パラメータを持つ真空加速 Kerr-NUT 時空の縮退地平線極限を研究する。 3 次臨界では、$a^2=m^2+\ell^2$ および $αm=1$ で、射影座標変換により、完全な臨界親計量が局所相似によって関連付けられる。 3 次地平線は 1 つの有限軸と非コンパクトな角端を持ち、その地平線近傍極限は渦巻く宇宙と局所的に相似である。 明示的な 4 次元座標変換により、通常の極値、Nariai および 3 次地平線近傍計量が、非膨張 Plebański-Demiański 族の負、正、およびゼロ曲率の縦方向セクターに配置される。 Nariai 対応には、別の Killing チャートを必要とする例外的な端点が含まれる。 3 次に適合した臨界近傍スケーリングの下では、接近する地平線間の固定された 1 次分離は、主要な計量に影響を与えない。 世界的な殺害事件の特定と、重要な親事件の定期的な解決は引き続き進行中です。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| We investigate black hole shadows and observational constraints on primary vector hair in an exact rotating solution of generalized Proca theory. Selecting a coupling slice yields a simple, one-parameter Kerr deformation that is noncircular and depends on spin and latitude. The deformation vanishes in the nonrotating limit, while the vector field remains nontrivial. We determine the domain admitting a regular outer horizon and construct shadow and lensing images by numerical ray tracing. Ray-traced images show a modest enlargement of the shadow and changes in the surrounding lensing pattern. Bayesian inference using the shadow area-equivalent radius and axis ratio yields joint constraints on hair, spin, and viewing inclination from Event Horizon Telescope observations of M87* and Sgr A*. The M87* posterior favors relatively low spin and exhibits a pronounced spin--hair anticorrelation, while Sgr A* yields upper limits on spin and hair with its inclination remaining essentially unconstrained. These results connect the optical signatures of primary vector hair to quantitative horizon-scale constraints. | 一般化プロカ理論の厳密な回転解において、ブラックホールの影と主ベクトルヘアに対する観測的制約を調査する。 結合スライスを選択すると、非円形でスピンと緯度に依存する単純な1パラメータのカー変形が得られる。 非回転極限では変形は消滅するが、ベクトル場は非自明のままである。 規則的な外側地平線を許容する領域を決定し、数値光線追跡によって影とレンズ像を構築する。 光線追跡像は、影のわずかな拡大と周囲のレンズパターンの変化を示している。 影の面積等価半径と軸比を用いたベイズ推論により、イベントホライズンテレスコープによるM87*とSgr A*の観測から、ヘア、スピン、および視線傾斜に対する同時制約が得られる。 M87*の事後確率は比較的低いスピンを支持し、顕著なスピンとヘアの反相関を示す一方、Sgr A*はスピンとヘアの上限を与え、その傾斜は実質的に制約されないままである。 これらの結果は、一次ベクトル毛の光学的特徴と定量的な地平線スケールの制約を結びつけるものである。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| We study supercritical crossovers in four-dimensional Kerr-Newman-AdS black holes at fixed angular momentum and charge. From the exact enthalpy, we prove uniqueness of the physical critical point and positivity of the quartic Landau coefficient throughout the charge-rotation family, treating the uncharged Kerr-AdS endpoint in separate scaling variables. An exact quartic reduction determines the coexistence entropies and latent heat throughout the subcritical regime. Above criticality, the two physical spinodals continue as a complex conjugate pair. Their real temperature projection defines a Widom-type line, and varying the charge-rotation ratio assembles these lines into a crossover surface. The Landau cusp fixes the imaginary entropy and temperature to scale with the square root and three-halves powers of the pressure displacement from criticality. The projected fold and the local heat capacity ridge share a critical tangent. We derive their leading quadratic temperature separation and prove that the ridge lies at a higher temperature near criticality. Exact endpoint solutions and numerical continuation check these predictions. The cusp exponents are common to the family, while the crossover temperature depends on the thermodynamic criterion used to define it. | 我々は、固定された角運動量と電荷を持つ4次元Kerr-Newman-AdSブラックホールにおける超臨界クロスオーバーを研究する。 正確なエンタルピーから、電荷回転族全体にわたって物理的臨界点の一意性と4次ランダウ係数の正値性を証明し、電荷を持たないKerr-AdS端点を別のスケーリング変数で扱う。 正確な4次縮約により、亜臨界領域全体にわたって共存エントロピーと潜熱が決定される。 臨界を超えると、2つの物理的スピノーダルは複素共役ペアとして継続する。 それらの実温度射影はWidom型の線を定義し、電荷回転比を変化させることでこれらの線がクロスオーバー面を構成する。 ランダウ尖点により、虚エントロピーと温度は臨界からの圧力変位の平方根と3/2乗に比例するように固定される。 射影された折り目と局所熱容量リッジは臨界接線を共有する。 我々はそれらの主要な2次温度分離を導出し、リッジが臨界付近でより高い温度にあることを証明する。 厳密な終点解と数値連続法によって、これらの予測が検証される。 尖点指数は同族に共通するが、交差温度はそれを定義するために使用される熱力学的基準によって異なる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| We study, in a semiclassical, quasi-stationary approximation, the entanglement properties of massless scalar fields near the event horizon of a dynamical black hole modeled by an ingoing Vaidya metric with a linearly decaying mass. In the near-horizon limit, the geometry becomes conformally equivalent to an eternal black hole, allowing the use of modular theory to analyze vacuum entanglement. We first study the modifications to the entanglement across the bifurcation surface of such a black hole from that of an eternal one. The conformal factor accounting for the evaporation modifies the Bogoliubov transformation, inducing a phase in the thermofield-double-like structure of the global vacuum. This phase change of the vacuum state is a consequence of the adiabatic shift of the horizon. A quantitative measure of the entanglement change due to the phase is obtained through the Clauser-Horne-Shimony-Holt (CHSH) inequality. We compare the CHSH inequalities in the vacuum states for the static and the linear Vaidya black holes and find that the CHSH correlation quantity for the latter is decreased by a factor depending on the evaporation rate. Next, we discuss the changes that must be considered for the linear Vaidya black hole formed from gravitational collapse. For this purpose we adapt an analysis by Wald for the case of the Schwarzschild black hole. We find, as expected, the near-horizon structure and state do not approach that of the eternal black hole. Rather, the thermal factor is modified by a factor incorporating the change in the black hole mass due to evaporation. The entangled global vacuum state again has a thermofield double structure with the modification mentioned above. | 我々は、半古典的準定常近似において、線形に減衰する質量を持つ内向きのヴァイディヤ計量でモデル化された動的ブラックホールの事象の地平線近傍における質量ゼロのスカラー場のエンタングルメント特性を研究する。 地平線近傍の極限では、幾何学は永遠のブラックホールと共形的に等価になり、モジュラー理論を用いて真空エンタングルメントを解析することができる。 我々はまず、このようなブラックホールの分岐面を横切るエンタングルメントが永遠のブラックホールのエンタングルメントからどのように変化するかを研究する。 蒸発を考慮した共形因子はボゴリューボフ変換を修正し、大域真空の熱場二重構造に位相を誘起する。 この真空状態の位相変化は、地平線の断熱シフトの結果である。 位相によるエンタングルメント変化の定量的尺度は、クラウザー・ホーン・シモニ・ホルト（CHSH）不等式によって得られる。 静的および線形ヴァイディヤブラックホールの真空状態におけるCHSH不等式を比較し、後者のCHSH相関量が蒸発率に依存する係数だけ減少することを発見した。 次に、重力崩壊によって形成された線形ヴァイディヤブラックホールで考慮すべき変化について議論する。 この目的のために、シュワルツシルトブラックホールの場合にウォルドが行った解析を応用する。 予想通り、事象の地平線近傍の構造と状態は永遠ブラックホールのそれとは近づかないことがわかった。 むしろ、熱因子は蒸発によるブラックホール質量の変化を組み込んだ係数によって修正される。 もつれ状態にあるグローバル真空状態は、上記の修正を加えた熱場二重構造を再び持つ。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| We study a flat three-torus universe whose contraction is turned around by the negative Casimir energy of Standard Model fields. The trace anomaly forbids conformal matter alone to turn an anisotropic universe around, so matter with $w<1/3$, most cheaply a positive potential, must supply the negative trace; with antiperiodic fermions the Standard Model supplies the negative energy, and the universe turns at an edge of 722 reduced Planck lengths. There the Higgs quartic coupling is negative, but zero-point fluctuations of the constant gauge modes confine the Higgs zero mode down to a finite-volume threshold $λ_c\approx-0.012$, below the Standard Model value $-0.0098$. The Higgs survives with probability above $1/2$ for a top-quark pole mass below $172.96$ GeV ($\bar m_t<163.16$ GeV; $α_s(M_Z)=0.1180$), and with probability $\approx0.7$ for current data, given a curvature coupling $ξ_H\gtrsim0.08$ at the scale $\bar M_{\mathrm{P}}/722$. The turning point can hold only about five quanta of the lowest modes, whereas a reheating coupling in a time-symmetric past would produce radiation exceeding the Casimir energy by at least $10^{94}$, so we read the turn as a beginning rather than a bounce. Negative Casimir energy cannot hold the shape of the torus: the shape state can be real at most once, and for a real Gaussian state survival of the shape on both branches with $90\%$ probability requires that moment to lie within $0.35$ Hubble times of the turn. The natural state, real at the turn, freezes the torus into a nearly rectangular box whose sides typically differ by $16$-$18\%$. The microwave background can read this fossil only if the shortest cycle lies between $0.985$ and about $1.04$ last-scattering diameters. A top-quark pole mass above $173.7$ GeV, within reach of FCC-ee, would exclude this beginning (Bayes factor $\lesssim0.03$). | 我々は、標準模型の場の負のカシミールエネルギーによって収縮が反転した平坦な3トーラス宇宙を研究する。 トレース異常により、共形物質だけでは異方性宇宙を反転させることはできず、$w<1/3$の物質、最も安価な正のポテンシャルが負のトレースを供給しなければならない。 反周期フェルミオンでは、標準模型が負のエネルギーを供給し、宇宙は722縮小プランク長の端で反転する。 そこではヒッグス4次結合は負であるが、定数ゲージモードの零点ゆらぎにより、ヒッグスゼロモードは標準模型の値$-0.0098$より小さい有限体積閾値$λ_c\approx-0.012$に閉じ込められる。 ヒッグス粒子は、トップクォークの極質量が $172.96$ GeV 未満 ($\bar m_t<163.16$ GeV; $α_s(M_Z)=0.1180$) の場合、確率 $1/2$ 以上で存続し、現在のデータでは、スケール $\bar M_{\mathrm{P}}/722$ での曲率結合 $ξ_H\gtrsim0.08$ を仮定すると、確率 $\approx0.7$ で存続する。 転換点には最低次モードの約 5 量子しか保持できないが、時間対称な過去での再加熱結合は、カシミール エネルギーを少なくとも $10^{94}$ 超える放射を生成するため、転換点は跳ね返りではなく始まりと解釈される。 負のカシミールエネルギーではトーラスの形状を維持できません。 形状状態は最大で一度しか実在せず、実在のガウス状態の場合、両方の分岐で形状が90%の確率で存続するには、その瞬間がターンから0.35ハッブル時間以内にある必要があります。 ターンで実在する自然状態は、トーラスをほぼ長方形の箱に固定し、その辺は通常16～18%異なります。 マイクロ波背景放射はこの化石を読み取ることができるのは、最短サイクルが0.985～約1.04最終散乱直径の間にある場合のみです。 FCC-eeで到達可能な173.7 GeVを超えるトップクォーク極質量は、この始まりを排除します（ベイズ因子は0.03未満）。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| We construct a new isometric embedding of the Kerr spacetime into $(5+7)$-dimensional flat spacetime. It is asymptotically flat, covers the entire $r>0$ region and has a very simple form. We also show how this embedding can be generalized to any spacetime admitting a Kerr-Schild-like decomposition of the metric. | 我々は、カー時空を$(5+7)$次元の平坦時空に等長的に埋め込む新しい手法を構築する。 この手法は漸近的に平坦であり、$r>0$領域全体をカバーし、非常に単純な形式を持つ。 また、この埋め込みが、計量のカー・シルト型分解を許容する任意の時空に一般化できることを示す。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| Einstein-Born-Infeld is a charged black hole solution of general relativity with Born-Infeld nonlinear electrodynamics, which has interesting physical features. It violates Bekenstein's entropy upper bound, and it can overcharge with respect to the Reissner-Nordström black hole. It presents an optimum situation to test the cosmic censorship conjecture, which is another important conjecture in black hole physics. In principle, this analysis requires the calculation of the self-energy of a test particle in the vicinity of the black hole, which, in general, is not feasible because of the electromagnetic nonlinearities. In this work, we propose an alternative approach that allows us to explore the whole parameter space of the Einstein-Born-Infeld black hole and test the validity of the cosmic censorship conjecture. | アインシュタイン・ボーン・インフェルドは、ボーン・インフェルド非線形電磁気学を用いた一般相対性理論の荷電ブラックホール解であり、興味深い物理的特徴を持っています。 これはベッケンシュタインのエントロピー上限を破り、ライスナー・ノルドシュトロムブラックホールに対して過剰に荷電する可能性があります。 これは、ブラックホール物理学におけるもう一つの重要な予想である宇宙検閲予想を検証するための最適な状況を提供します。 原理的には、この解析にはブラックホール近傍の試験粒子の自己エネルギーの計算が必要ですが、電磁非線形性のため一般には実行不可能です。 本研究では、アインシュタイン・ボーン・インフェルドブラックホールのパラメータ空間全体を探索し、宇宙検閲予想の妥当性を検証できる代替アプローチを提案します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| We formulate the extremization problem for codimension-two hypersurfaces in de Sitter space in holomorphic coordinates, with real anchoring conditions at future infinity. The resulting equation ($K^I=0$) describes complex bulk realizations extending the usual piecewise Hartle--Hawking construction. We compute holographic pseudoentropy for harmonic deformations of spherical regions of arbitrary size and dimension, confirming its universal expansion through second order in the deformation parameter. The result is independent of the integration contour within each homology class on the complexified extremal surface. Inequivalent classes, labeled by an integer associated with a discrete global-coordinate isometry, differ by a sign of the universal term in odd boundary dimensions and by real finite shifts in even dimensions. For conical defects in dS$_3$ parametrized by a Schwarzschild-dS mass, we also verify the first law of pseudoentropy and the persistence of contour degeneracy within each homology class. | 我々は、正則座標におけるド・ジッター空間の余次元２超曲面の極値化問題を、未来無限遠での実アンカー条件で定式化する。 結果として得られる方程式（$K^I=0$）は、通常の区分的ハートル・ホーキング構成を拡張した複素バルク実現を記述する。 我々は、任意のサイズと次元の球状領域の調和変形に対するホログラフィック擬似エントロピーを計算し、変形パラメータの２次までの普遍的展開を確認する。 結果は、複素化された極値曲面上の各ホモロジークラス内の積分経路に依存しない。 離散的なグローバル座標等長性に関連付けられた整数でラベル付けされた非等価クラスは、奇数境界次元では普遍項の符号が異なり、偶数次元では実有限シフトが異なる。 シュワルツシルト・dS質量でパラメータ化されたdS$_3$の円錐欠陥についても、擬似エントロピーの第一法則と各ホモロジークラス内の経路縮退の持続性を検証する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| In this paper, we establish a systematic complex-analytical framework for investigating the thermodynamics of high-dimensional singly spinning Kerr-AdS black holes. By performing an analytical continuation of the black hole horizon radius into the complex plane, we map the thermodynamic behavior for the black hole to the zeros distribution of the corresponding analytical function. In the region below the critical point, this approach provides the criterion for identifying phase transitions and reveals that the zeroth-order phase transition does not alter the underlying thermodynamic topological structure of the black hole. In the supercritical region, based on the Lee-Yang theory of phase transition, we construct the Widom line to characterize the supercritical crossover behavior for the Kerr-AdS black holes. This study provides a new perspective on the thermodynamic analysis of black holes. | 本論文では、高次元単一スピンKerr-AdSブラックホールの熱力学を研究するための体系的な複素解析的枠組みを構築する。 ブラックホールの事象の地平線半径を複素平面に解析的に接続することで、ブラックホールの熱力学的挙動を対応する解析関数の零点分布にマッピングする。 臨界点以下の領域では、このアプローチにより相転移を識別するための基準が得られ、零次相転移がブラックホールの根底にある熱力学的トポロジー構造を変化させないことが示される。 超臨界領域では、Lee-Yang相転移理論に基づいて、Kerr-AdSブラックホールの超臨界クロスオーバー挙動を特徴付けるWidom線を構築する。 本研究は、ブラックホールの熱力学的解析に新たな視点を提供する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| We investigate the geodesic structure of a static, spherically symmetric black-hole in the background of a localized Astrophysical Dark Matter (ADM)-halo. The halo is modeled by a core-radius ($r_0$), regularized density profile that vanishes at the event horizon and exponential factor ensures the finite total halo mass. We solved the Einstein field equations numerically with equation of state with $p=wρ$ for stiff matter $w=1$ scenario. By analyzing the effective potential and its first and second derivatives, we evaluated the characteristic radius of the time-like innermost stable circular orbit ($r_{\text{ISCO}}$) of massive particle in the vicinity of hairy black-hole. Our numerical analysis is consistent with the recently proposed theoretical upper bound $r_{\text{ISCO}} \le 6$ normalized to unit mass black-hole. We showed that the ADM-halo shifts $r_{\text{ISCO}}$ inward with respect to the Schwarzschild (bald) scenario and the shifts are larger for larger halo core-radius. In particular our numerical finding enumerate $r_{\text{ISCO}}$ are approximately $5.97$, $5.61$, $5.53$ for $r_0=2.0,10.0,20.0$ respectively. We believe that our analysis with ADM-halo model shed light on probing black-hole hair through high-energy astrophysical observables. | 局所的な天体物理暗黒物質（ADM）ハローを背景とした、静的で球対称なブラックホールの測地線構造を調査します。 ハローは、 コア半径（$r_0$）、事象の地平線でゼロになる正則化された密度プロファイル、 および指数因子によってモデル化され、ハローの総質量は有限になります。 アインシュタイン場の方程式を、 硬質物質$w=1$シナリオにおける状態方程式$p=wρ$を用いて数値的に解きました。 有効ポテンシャルとその1階および2階微分を解析することにより、 毛状ブラックホールの近傍における質量粒子の時間的最内安定円軌道の特性半径（$r_{\text{ISCO}}$） を評価しました。 数値解析の結果は、 最近提案された、単位質量ブラックホールに正規化された理論的な上限値$r_{\text{ISCO}} \le 6$と一致しています。 我々は、ADMハローモデルがシュワルツシルト（禿げた）シナリオと比較して$r_{\text{ISCO}}$を内側にシフトさせることを示しました。 そして、このシフトはハローコア半径が大きいほど大きくなります。 特に、我々の数値計算結果では、$r_{\text{ISCO}}$はそれぞれ$r_0=2.0、10.0、20.0$に対して約 $5.97$、$5.61$、$5.53$となります。 我々は、ADMハローモデルを用いた我々の解析が、 高エネルギー天体観測量を通してブラックホールの禿げた部分を解明する上で重要な知見をもたらすと考えています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| We calculate the static electric quadrupolar response of black holes in four-dimensional quadratic gravity, with action $R-αC^2+βR^2$. The Schwarzschild solution has zero massless gravitational Love number under the stated boundary conditions. A numerical non-Schwarzschild solution instead has a nonzero negative response. At $α/r_h^2=1/2$, we find $λ_E/r_h^5\simeq-0.1224928$ and $k_2^{(r_h)}\simeq-0.1837391$, with a final outer-endpoint change in $k_2^{(r_h)}$ of about $1.60\times10^{-7}$. We explain how the background is obtained by shooting and how the tidal solution is selected by matching at an intermediate radius. The perturbations are written in Kodama--Ishibashi gauge-invariant variables. After the scalar-curvature perturbation is excluded by horizon regularity and the absence of an applied scalar tide, the remaining static sector has three coupled second-order radial equations. We define the curvature amplitudes in these equations and describe why simple attempts to separate them fail. The coupling scan shows a negative response approaching zero near the Schwarzschild intersection. We also explain why this full-theory result does not conflict with the removal of curvature-squared operators in a perturbative low-energy expansion. | 我々は、作用 $R-αC^2+βR^2$ を持つ 4 次元二次重力におけるブラックホールの静電四重極応答を計算する。 シュワルツシルト解は、規定された境界条件の下で質量ゼロの重力ラブ数がゼロとなる。 一方、数値的な非シュワルツシルト解は、ゼロでない負の応答を示す。 $α/r_h^2=1/2$ では、$λ_E/r_h^5\simeq-0.1224928$ および $k_2^{(r_h)}\simeq-0.1837391$ が得られ、最終的な外側端点での $k_2^{(r_h)}$ の変化は約 $1.60\times10^{-7}$ となる。 我々は、シューティングによって背景がどのように得られるか、また中間半径でのマッチングによって潮汐解がどのように選択されるかを説明する。 摂動は、児玉-石橋ゲージ不変変数で記述される。 地平線の正則性と印加されたスカラー潮汐の不在によってスカラー曲率摂動が除外された後、残りの静的セクターには3つの連立した2階動径方程式が存在する。 これらの方程式における曲率振幅を定義し、それらを単純に分離しようとする試みが失敗する理由を説明する。 結合スキャンは、シュワルツシルト交点付近でゼロに近づく負の応答を示す。 また、この完全理論の結果が、摂動的な低エネルギー展開における曲率二乗演算子の除去と矛盾しない理由も説明する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| Scalar-nonmetricity gravity provides a natural scalar-tensor extension of symmetric teleparallel gravity, with the gravitational interaction encoded in nonmetricity. A distinctive feature is that, even for a spatially flat Friedmann-Robertson-Walker geometry, three inequivalent symmetric-teleparallel connection branches are allowed. Whether this geometrical freedom has observable consequences is therefore an important question. In this work we perform a systematic observational comparison of all three connection branches, considering a steep scalar-field potential and a power-law nonminimal coupling. We constrain the models using combinations of Pantheon Plus and DES Year 5 Type Ia supernovae, DESI DR2 baryon acoustic oscillations, and compressed cosmic microwave background information. We find that all three branches can reproduce the transition from matter domination to late-time acceleration, but their observational behavior is connection dependent. Connection I exhibits the strongest sensitivity to the supernova compilation, Connection II yields remarkably stable reconstructed histories, while Connection III shows an intermediate behavior. Most notably, for DES Y5+CMB+DESI DR2, Connection I gives $Δχ^2_{\min}=-13.99$ and $Δ{\rm AIC}=-5.99$ relative to $Λ$CDM, and is therefore favored by the Akaike information criterion. | スカラー非計量重力は、重力相互作用が非計量性に符号化された、対称テレパラレル重力の自然なスカラーテンソル拡張を提供する。 特徴的なのは、空間的に平坦なフリードマン・ロバートソン・ウォーカー幾何学であっても、3つの非等価な対称テレパラレル接続分岐が許容されることである。 したがって、この幾何学的自由度が観測可能な結果をもたらすかどうかは重要な問題である。 本研究では、急峻なスカラー場ポテンシャルとべき乗則非最小結合を考慮して、3つの接続分岐すべてについて体系的な観測比較を行う。 我々は、Pantheon PlusとDES Year 5 Type Ia超新星、DESI DR2バリオン音響振動、および圧縮された宇宙マイクロ波背景放射情報の組み合わせを使用してモデルを制約する。 我々は、3つの分岐すべてが物質優勢から後期加速への遷移を再現できることを発見したが、その観測的挙動は接続に依存する。 接続Iは超新星コンパイルに対して最も強い感度を示し、接続IIは驚くほど安定した再構築履歴をもたらし、接続IIIは中間的な挙動を示します。 特にDES Y5+CMB+DESI DR2の場合、接続IはΛCDMに対してΔχ^2_{\min}=-13.99$およびΔ{\rm AIC}=-5.99$となり、赤池情報量規準によって支持されます。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| Grey-body factors describe the frequency-dependent transmission of fields through the effective potential generated by a black hole or another compact object. They convert the idealized thermal spectrum of Hawking radiation into the spectrum measured by an observer, determine absorption and scattering cross sections, and provide real-frequency observables complementary to quasinormal modes. In this review, we present a unified account of grey-body factors in black-hole physics and related systems. We formulate the scattering problem for asymptotically flat, de Sitter, and anti-de Sitter spacetimes, and discuss the connections between transmission coefficients, absorption cross sections, Hawking radiation, and ringdown. We also review methods for their computation and survey recent developments, including the correspondence between grey-body factors and quasinormal modes, their stability under deformations of the effective potential, wormhole transmission and superradiance, and their behavior in modified theories of gravity. Finally, we discuss the appearance of grey-body factors in gauge/gravity duality, where absorption probabilities in the bulk are related to correlation functions and transport coefficients in the boundary theory. | グレイボディ因子は、ブラックホールや他のコンパクト天体によって生成される有効ポテンシャルを介した場の周波数依存的な透過を記述します。 これらは、ホーキング放射の理想化された熱スペクトルを観測者によって測定されるスペクトルに変換し、吸収断面積と散乱断面積を決定し、準正規モードを補完する実周波数観測量を提供します。 このレビューでは、ブラックホール物理学および関連システムにおけるグレイボディ因子の統一的な説明を提示します。 漸近的に平坦な時空、ド・ジッター時空、および反ド・ジッター時空に対する散乱問題を定式化し、透過係数、吸収断面積、ホーキング放射、およびリングダウン間の関係について議論します。 また、グレイボディ因子の計算方法をレビューし、グレイボディ因子と準正規モードの対応関係、有効ポテンシャルの変形に対する安定性、ワームホール透過と超放射、および修正重力理論におけるそれらの振る舞いなど、最近の発展についても概説します。 最後に、ゲージ／重力双対性における灰色体因子の出現について議論する。 そこでは、バルクにおける吸収確率は、境界理論における相関関数および輸送係数と関連している。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| We derive the linearised gravitational waves generated by a localised matter source in the Poincare patch of de Sitter spacetime at arbitrary multipole order. The linearised de Sitter problem is mapped exactly to an auxiliary flat-space problem in harmonic gauge, with a conserved source built from the physical stress tensor. This allows us to use the multipole expansion of Damour and Iyer verbatim, and yields the exterior metric at all orders in terms of two families of radiative multipole moments given as explicit integrals of the physical stress tensor. The de Sitter tail is absorbed entirely into the auxiliary stress tensor, so that neither the moments nor the canonical exterior metric carry an integral over the past history of the source. As a check, we recover the known quadrupolar metric: in the quadrupolar truncation it is our canonical field up to a residual gauge transformation, which we construct explicitly. | 我々は、ド・ジッター時空のポアンカレ領域における局所的な物質源によって生成される線形化された重力波を、任意の多重極次数で導出する。 線形化されたド・ジッター問題は、調和ゲージにおける補助的な平坦空間問題に正確にマッピングされ、物理的応力テンソルから構築された保存源を持つ。 これにより、ダモールとアイヤーの多重極展開をそのまま使用することができ、物理的応力テンソルの明示的な積分として与えられる2つの放射多重極モーメント族を用いて、すべての次数における外部計量が得られる。 ド・ジッターの裾は完全に補助応力テンソルに吸収されるため、モーメントも正準外部計量も、源の過去の履歴に関する積分を持たない。 検証として、既知の四重極計量を復元する。 四重極切断では、それは我々が明示的に構築する残余ゲージ変換を除いて、正準場となる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| The improved sensitivity of upcoming gravitational-wave detectors will require correspondingly more accurate binary black hole (BBH) simulations. Given the high cost of such simulations, it is essential to understand their sources of error and use computational resources efficiently. We study sources of error in BBH simulations performed with the Spectral Einstein Code (SpEC) and seek to understand what limits their accuracy. In particular, we focus on the inspiral phase because it is the longest-running part of the simulation and accounts for the majority of the waveform error. We find that targeted changes to simulation parameters and resolution in different parts of the computational domain reduce constraint violations and gravitational waveform differences. We also discuss more fundamental limitations on our accuracy that become important at higher resolutions: floating-point errors and large differences in the scales of the fundamental variables. Addressing these limitations will require substantial changes to both the SpEC code and the formulation it uses to evolve Einstein's equations. Many of the improvements and changes discussed in this paper are likely to be relevant to other numerical relativity codes. | 今後開発される重力波検出器の感度向上に伴い、連星ブラックホール（BBH）シミュレーションの精度もそれに合わせて向上させる必要がある。 このようなシミュレーションはコストが高いため、誤差の原因を理解し、計算リソースを効率的に利用することが不可欠である。 本稿では、スペクトルアインシュタインコード（SpEC）を用いて実行したBBHシミュレーションにおける誤差の原因を研究し、その精度を制限する要因を明らかにする。 特に、シミュレーションの中で最も実行時間が長く、波形誤差の大部分を占めるインスパイラル段階に焦点を当てる。 計算領域の異なる部分におけるシミュレーションパラメータと解像度を的確に変更することで、制約違反と重力波形の差異を低減できることがわかった。 また、高解像度で重要となる、精度に関するより根本的な制約、すなわち浮動小数点誤差と基本変数のスケールの大きな差異についても議論する。 これらの制約に対処するには、SpECコードと、アインシュタイン方程式を発展させるために使用する定式化の両方に大幅な変更が必要となる。 本稿で議論した改善点や変更点の多くは、他の数値相対性理論コードにも応用できると考えられる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| We derive an analytic formula for the expectation value of the current due to Schwinger pair-production in an arbitrary time-dependent, spatially inhomogeneous external electric field in 1+1 dimensions, as a perturbative expansion in the fermion mass $m$. We work to order $m^2$, finding contributions at order $m^0$, $m^2 \log m$ and $m^2$; there is no contribution at $O(m)$. The calculation is enabled by a new ``hybrid method'' using bosonization, where part of the calculation is performed on the fermion side and part is performed on the boson side. The fermion side allows us to define the vacuum using the free theory in the infinite past, while the boson side allows us to compute the current without regularization, since the current operator is linear in the boson field. In the special case of a spatially homogeneous background field, we also perform the calculation purely on the fermion side using adiabatic regularization. The detailed agreement of the results provides a highly non-trivial check of the duality. | 我々は、1+1次元の任意の時間依存かつ空間的に不均一な外部電場におけるシュウィンガー対生成による電流の期待値に対する解析式を、フェルミオン質量$m$の摂動展開として導出する。 我々は$m^2$の次数まで計算を行い、$m^0$、$m^2 \log m$、$m^2$の次数で寄与を見出すが、$O(m)$の次数では寄与はない。 この計算は、ボソン化を用いた新しい「ハイブリッド法」によって可能となる。 この方法では、計算の一部はフェルミオン側で、残りの一部はボソン側で行われる。 フェルミオン側では、無限の過去において自由理論を用いて真空を定義することができ、ボソン側では、電流演算子がボソン場に関して線形であるため、正則化なしで電流を計算することができる。 空間的に均一な背景場の特殊な場合では、断熱正則化を用いてフェルミオン側のみで計算を行う。 結果の詳細な一致は、双対性に対する非常に重要な検証となる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| We show that the dimensional reduction of four-dimensional Yang-Mills instantons naturally gives rise to nontrivial matter configurations in three dimensions exhibiting an unusual mechanism of gravitational screening. Starting from Euclidean Yang-Mills theory, we reduce (anti-)self-dual gauge configurations along a compact direction generated by a $U(1)$ isometry of the instanton background. Under this reduction, the gauge connection decomposes into a three-dimensional Yang-Mills field and an adjoint Higgs field, while the metric gives rise, as usual, to a dilaton and an Abelian gauge connection. For instantons on the Taub-NUT background, the reduced fields organize themselves into two mutually screening pairs: the backreaction of the Abelian sector cancels internally, and the same occurs independently in the non-Abelian sector. As a result, the full matter content supports a composite stealth configuration on flat three-dimensional space. By contrast, the dimensional reduction of instantons on the Eguchi-Hanson background yields a non-Abelian matter sector whose gravitational backreaction cancels, while the Abelian sector remains gravitationally active and therefore deforms the three-dimensional background geometry. These examples reveal a direct connection between four-dimensional (anti-)self-duality and three-dimensional BPS-type relations, and illustrate how instantonic sectors that are gravitationally invisible in four dimensions can descend into either fully composite stealth configurations or partially stealth matter configurations after dimensional reduction. | 本稿では、4次元ヤン・ミルズ・インスタントンの次元縮小が、重力遮蔽の特異なメカニズムを示す3次元空間における非自明な物質配置を自然に生み出すことを示す。 ユークリッドヤン・ミルズ理論から出発し、インスタントン背景の$U(1)$等長変換によって生成されるコンパクト方向に沿って、（反）自己双対ゲージ配置を縮小する。 この縮小により、ゲージ接続は3次元ヤン・ミルズ場と随伴ヒッグス場に分解され、計量は従来通り、ダイラトンとアーベルゲージ接続を生み出す。 タウブ-NUT背景上のインスタントンの場合、縮小された場は互いに遮蔽し合う2つのペアに組織化される。 アーベルセクターの反作用は内部で相殺され、同じことが非アーベルセクターでも独立して起こる。 結果として、完全な物質内容は、平坦な3次元空間上の複合ステルス配置を支える。 対照的に、江口・ハンソン背景上のインスタントンの次元縮小は、重力反作用が相殺される非可換物質セクターを生み出す一方、可換セクターは重力的に活性なままであり、したがって3次元背景の幾何学を変形させる。 これらの例は、4次元の（反）自己双対性と3次元のBPS型関係との直接的なつながりを明らかにし、4次元では重力的に不可視なインスタントンセクターが、次元縮小後に完全に複合的なステルス構成または部分的にステルスな物質構成のいずれかに陥る様子を示している。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| In this paper, we probe the effect of induced frame dragging on the energy extraction process via magnetic reconnection in axially symmetric magnetized Reissner-Nordström black hole (MRNBH) spacetime and show the influence of BH charge $Q$ and the magnetic field $B$ parameters, respectively. We start by analyzing the metric and present the distinction between the geometrical and induced ergospheres. We argue that the induced ergosphere, unlike the geometric ergosphere, is not a property of the spacetime metric but rather a particle-dependent negative energy region that changes as the charge on the particle varies. We find the region where magnetic reconnection can extract energy from the axially symmetric MRNBH and determine the conditions required for this process. We further examine the energies of the accelerated and decelerated plasma outflows and the corresponding magnetic reconnection efficiency. We show that within the parameter ranges considered, the extraction efficiency increases with the MRNBH charge $Q$ and the magnetic field parameter $B$. For sufficiently large $B$, it reaches the efficiency comparable to that of an extremal Kerr BH case. Our results therefore show that electromagnetically induced frame dragging can support energy extraction efficiencies similar to those associated with rotation parameter. To connect with observations, we evaluate the reconnection power directly from the decelerated-plasma energy at infinity and compare it with the observed power scales of M87* and Sgr~A*. For $Q=M$, reconnection extraction appears in our scan only for $|B|M\gtrsim0.2$ ($B\sim10^{9}\,\mathrm{G}$ for M87*, $\sim10^{12}\,\mathrm{G}$ for Sgr~A*), where $P_{\mathrm{ext}}\sim10^{53}$--$10^{57}\,\mathrm{erg\,s^{-1}}$ exceeds the observed power scales by many orders of magnitude. | 本論文では、軸対称磁化ライスナー・ノルドシュトロムブラックホール（MRNBH）時空における磁気リコネクションによるエネルギー抽出過程に対する誘導フレームドラッギングの影響を調べ、ブラックホール電荷 $Q$ と磁場 $B$ パラメータの影響をそれぞれ示す。 まず、計量を解析し、幾何学的エルゴ球と誘導エルゴ球の区別を示す。 誘導エルゴ球は、幾何学的エルゴ球とは異なり、時空計量の性質ではなく、粒子の電荷が変化するにつれて変化する粒子依存の負のエネルギー領域であると主張する。 軸対称MRNBHから磁気リコネクションによってエネルギーを抽出できる領域を見つけ、この過程に必要な条件を決定する。 さらに、加速および減速プラズマ流出のエネルギーと、それに対応する磁気リコネクション効率を調べる。 検討したパラメータ範囲内では、抽出効率はMRNBH電荷 $Q$ と磁場パラメータ $B$ とともに増加することを示す。 十分に大きな $B$ の場合、極限的なカーブラックホールの場合に匹敵する効率に達します。 したがって、我々の結果は、電磁誘導フレームドラッギングが回転パラメータに関連するものと同様のエネルギー抽出効率をサポートできることを示しています。 観測と関連付けるために、無限遠での減速プラズマエネルギーから直接再結合パワーを評価し、M87* と Sgr~A* の観測されたパワースケールと比較します。 $Q=M$の場合、再結合抽出は、$|B|M\gtrsim0.2$（M87*の場合は$B\sim10^{9}\,\mathrm{G}$、Sgr~A*の場合は$\sim10^{12}\,\mathrm{G}$）の場合にのみスキャンで現れ、$P_{\mathrm{ext}}\sim10^{53}$--$10^{57}\,\mathrm{erg\,s^{-1}}$は観測されたパワースケールを何桁も上回ります。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| QRecoupling.jl is a Julia package for numerical, exact and symbolic evaluation of classical and quantum recoupling coefficients and generic finite sums of quantum factorials, with one interface across the classical limit, principal unitary levels and real or complex deformation. A compact factorial rule and its cyclotomic exponents expose factor cancellation, polynomial structure and level support. The package covers quantum Clebsch-Gordan coefficients, 3j and 6j symbols and user-defined sums. Its adaptive numerical evaluation is combined with exact decisions for sums that cancel to zero. Classical 3j and 6j symbols are evaluated at a speed comparable to that of WIGXJPF, which is based on prime factorization tables, at the smallest spins, and about 6 and 10 times faster at spin cutoff 500. Under real, root-of-unity and complex deformation, the largest relative error measured against independent high-precision references is $3.5 \times 10^{-14}$ for spins up to 400. Fusion matrices with 401 channels are computed about 100 times faster than by loops over their entries. | QRecoupling.jl は、古典的および量子的再結合係数と量子階乗の一般的な有限和を数値的に、正確に、記号的に評価するための Julia パッケージです。 古典極限、主ユニタリレベル、実数または複素数の変形を横断する単一のインターフェースを備えています。 コンパクトな階乗規則とその円分指数により、因子相殺、多項式構造、およびレベルサポートが明らかになります。 このパッケージは、量子クレブシュ・ゴルダン係数、3j および 6j 記号、およびユーザー定義の和をカバーしています。 適応的な数値評価は、ゼロに相殺される和に対する正確な判定と組み合わされています。 古典的な 3j および 6j シンボルは、最小スピンでは素因数分解テーブルに基づく WIGXJPF と同等の速度で評価され、スピンカットオフ 500 では約 6 倍および 10 倍高速です。 実数、単位根、および複素数の変形の下で、独立した高精度参照に対して測定された最大の相対誤差は、スピンが 400 までの場合 $3.5 \times 10^{-14}$ です。 401 チャネルの融合行列は、エントリをループする場合よりも約 100 倍高速に計算されます。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| Perturbative quantum gravity about a global de Sitter (dS$_d$) background involves constraints that restrict the state of the linearized theory but which appear only at higher orders in perturbation theory. In particular, for familiar gravitational theories with $d>2$ these constraints require all charges defined by continuous de Sitter isometries to vanish in the linearized state. While standard Fock spaces have the property that the only normalizable state satisfying these constraints is the vacuum, Higuchi suggested that this lack of allowed states should be remedied by instead using the so-called group-averaging inner product. This inner product satisfies important uniqueness conditions, but its positivity has to date remained an open question. For $d > 2$, we establish this positivity here for all such states with $N$ particles (including particles of arbitrary spin) in standard global dS${}_d$ modes where the particle-weights $Δ_i$ satisfy the condition ${\rm Re} \, \sum_{i=1}^N Δ_i > d-1$, which is the criterion for group averaging to converge absolutely for arbitrary finite linear combinations of such states. We also treat the case of bosonic and fermionic (integer and half-integer spin) particles in dS$_2$ as a toy model for the more general case. However, we can identify certain classes of states for which group averaging continues to converge absolutely for smaller weights. Interestingly, in some cases these smaller-weight states turn out to have {\it negative} group-averaging norms. We thus also discuss the implications of this observation for perturbative de Sitter quantum gravity. | グローバルなド・ジッター（dS$_d$）背景に関する摂動量子重力は、線形化された理論の状態を制限する制約を含みますが、これらの制約は摂動論の高次の項でのみ現れます。 特に、$d>2$ の一般的な重力理論では、これらの制約により、連続的なド・ジッター等長変換によって定義されるすべての電荷が線形化された状態でゼロになることが要求されます。 標準的なフォック空間では、これらの制約を満たす唯一の正規化可能な状態は真空であるという性質がありますが、樋口は、この許容状態の欠如は、いわゆる群平均内積を使用することで解決できると提案しました。 この内積は重要な一意性条件を満たしますが、その正値性は今日まで未解決の問題のままです。 $d > 2$の場合、標準的なグローバルdS${}_d$モードにおいて、粒子重み$Δ_i$が条件${\rm Re} \, \sum_{i=1}^N Δ_i > d-1$を満たす、N個の粒子（任意のスピンを持つ粒子を含む）を持つすべての状態について、この正値性を確立します。 この条件は、このような状態の任意の有限線形結合に対して群平均が絶対収束するための基準です。 また、より一般的なケースの簡易モデルとして、dS$_2$におけるボソン粒子とフェルミオン粒子（整数スピンと半整数スピン）の場合も扱います。 しかしながら、より小さな重みに対して群平均が絶対収束し続ける特定のクラスの状態を特定することができます。 興味深いことに、場合によっては、これらのより小さな重みの状態は負の群平均ノルムを持つことが判明します。 そこで、この観察結果が摂動ド・ジッター量子重力に与える影響についても議論します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| We calculate the total loss of angular momentum for a gravitational scattering of two non-spinning point-like objects at $\mathcal{O}(G^4)$. Our methodology combines use of both amplitudes and worldline-based methods. We derive the integrand from two copies of the gravitational waveform with cuts on massive lines arising naturally from the worldline. We then glue these two copies and evaluate the resulting phase-space integrals using reverse unitarity, in the amplitudes spirit. We obtain separately the radiated angular momentum and the static contribution that, at this order, is entirely determined by the initial shear and the linear memory. Combining these two terms, we derive relativistic expressions for the angular momentum loss and for the infrared-finite component of the mass dipole loss, which in the low-velocity limit match results available in the literature. We also use this result to derive the conservative deflection angle at $\mathcal{O}(G^5)$ and first self-force order. | 我々は、$\mathcal{O}(G^4)$ における、2 つの非回転点状物体の重力散乱による角運動量の全損失を計算する。 我々の方法論は、振幅と世界線に基づく方法の両方の使用を組み合わせたものである。 我々は、世界線から自然に生じる質量線でカットされた重力波形の 2 つのコピーから被積分関数を導出する。 次に、これら 2 つのコピーを貼り合わせ、振幅の精神で逆ユニタリ性を使用して結果として得られる位相空間積分を評価する。 我々は、放射された角運動量と静的寄与を別々に取得する。 この静的寄与は、この次数では、初期せん断と線形記憶によって完全に決定される。 これら 2 つの項を組み合わせることにより、角運動量損失と質量双極子損失の赤外線有限成分の相対論的表現を導出する。 これは、低速極限では文献で入手可能な結果と一致する。 我々はまた、この結果を使用して、$\mathcal{O}(G^5)$ および最初の自己力次数における保存的偏向角を導出する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| A QCD axion accounting for dark matter through pre-inflationary misalignment is strongly constrained by CMB isocurvature bounds, which place the classic axion window in tension with high-scale inflation. The tension arises because the same decay constant controls both the relic abundance and the primordial axion fluctuations. We show how this link can be broken in a broad class of scale-invariant models, without introducing any dimensionful parameter into the classical action. Rather than imposing a fixed Peccei-Quinn scale, the axion's kinetic normalisation is set by a dynamical field ratio. The resulting field-space metric controls the abundance through its value today and the primordial fluctuations through its value at horizon crossing. A sufficiently large metric during inflation suppresses isocurvature, allowing high-scale inflation in the classic axion window with an untuned misalignment angle and sub-Planckian decay constants. The exact scale and Peccei-Quinn symmetries also enforce a non-turning inflationary attractor, conserving the super-Hubble curvature perturbation and preserving the single-field adiabatic spectrum. We realise the mechanism in the Higgs-Dilaton model by deforming the Peccei-Quinn kinetic term. The same deformation turns the inflaton sector into an $α$-attractor pinned near the Starobinsky point. This explicit realisation has a super-Planckian present decay constant, which places it in the anthropic window, now reopened at high inflationary scales, with an ultralight QCD axion constrained by black-hole superradiance. | インフレーション前のミスアライメントによって暗黒物質を説明するQCDアクシオンは、CMBの等曲率の制約によって強く制限され、古典的なアクシオンウィンドウは高スケールインフレーションと矛盾する。 この矛盾は、同じ崩壊定数が残存量と原始アクシオンゆらぎの両方を制御するために生じる。 我々は、古典的な作用に次元パラメータを導入することなく、スケール不変モデルの幅広いクラスでこの関係を断ち切る方法を示す。 固定のペッチェイ・クイン・スケールを課す代わりに、アクシオンの運動学的正規化は動的場比によって設定される。 結果として得られる場空間計量は、現在の値によって存在量を、地平線交差時の値によって原始ゆらぎを制御する。 インフレーション中に計量が十分に大きいと等曲率が抑制され、調整されていないミスアライメント角とプランク以下の崩壊定数で古典的なアクシオンウィンドウ内で高スケールインフレーションが可能になる。 正確なスケール対称性とペッチェイ・クイン対称性により、非回転インフレーションアトラクターが強制され、ハッブル曲率摂動超が保存され、単一場断熱スペクトルが維持されます。 我々は、ペッチェイ・クイン運動項を変形することで、ヒッグス・ダイラトンモデルでこのメカニズムを実現します。 同じ変形により、インフラトンセクターはスタロビンスキー点付近に固定されたαアトラクターになります。 この明示的な実現では、現在の崩壊定数がプランク定数を超越しており、超軽量QCDアクシオンがブラックホールの超放射によって制約される、高インフレーションスケールで再び開かれた人間原理ウィンドウ内に位置します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| Primordial black holes (PBHs) formed from the collapse of curvature perturbations in the early universe are known to have an associated gravitational wave signal sourced by the same scalar perturbations. In this work, we show that there is a complementarity between these gravitational waves and modifications of the 21 cm global signal during the cosmic dark ages due to PBH evaporation. For PBHs in the range $ M_{\rm PBH} \sim 5 \times 10^{13} \, {\rm g} - 10^{17} \, {\rm g}$, there is a correlated signal in gravitational waves in the LISA, deci-Hz, and ground based regimes from $f_{\rm GW} \sim 10^{-3} \, {\rm Hz} - 20 \, {\rm Hz}$ and in the 21 cm global signal from $z \sim 300 - 30$. These observations are entirely independent of each other and within the reach of near-future experiments, making a combined measurement a novel multimessenger probe of primordial physics. | 初期宇宙における曲率摂動の崩壊によって形成された原始ブラックホール（PBH）は、同じスカラー摂動に起因する重力波信号を伴うことが知られている。 本研究では、これらの重力波と、宇宙の暗黒時代におけるPBHの蒸発による21cmグローバル信号の変化との間に相補性があることを示す。 質量が $ M_{\rm PBH} \sim 5 \times 10^{13} \, {\rm g} - 10^{17} \, {\rm g}$ の範囲にある原始ブラックホール（PBH）については、LISA、デシヘルツ帯、地上観測の重力波において $f_{\rm GW} \sim 10^{-3} \, {\rm Hz} - 20 \, {\rm Hz}$ の範囲で相関信号が、また $z \sim 300 - 30$ の範囲で 21 cm グローバル信号において相関信号が存在します。 これらの観測は互いに完全に独立しており、近い将来の実験で実現可能な範囲内にあるため、組み合わせた測定は原始物理学を調査する新しいマルチメッセンジャープローブとなります。 |