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It has been suggested that logarithmically enhanced infra-red loop corrections arising in theories with four derivatives correspond to a physical running of couplings, rendering quadratic gravity asymptotically free. We find that these effects depend on the gauge and on the field parameterisation. We compute physical on-shell amplitudes and find genuine infra-red log-enhanced loop corrections, that are process-dependent and cannot be absorbed into running couplings. As a byproduct, we derive the effective action of quadratic gravity at tree level, showing that its ghost does not contribute to effective operators and thereby does not violate positivity bounds. | 4つの導関数を持つ理論で生じる対数的に強調された赤外線ループ補正は、結合の物理的な実行に対応し、二次重力を漸近的に自由にすると示唆されている。 我々は、これらの効果がゲージと場のパラメータ化に依存することを発見した。 我々は物理的なオンシェル振幅を計算し、真の赤外線対数的に強調されたループ補正を見出した。 これはプロセス依存であり、実行中の結合には吸収されない。 副産物として、ツリーレベルでの二次重力の有効作用を導出し、そのゴーストが有効作用素に寄与せず、したがって正値性限界に違反しないことを示す。 |
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The near-singularity BKL dynamics of five dimensional gravity and supergravity (and also an extended four-dimensional supergravity) is known to be given by the billiard problem of a particle within a fundamental domain of the Bianchi groups $PSL(2,{\mathcal O}) \subset PSL(2,\mathbb{C})$, acting on $\mathbb{H}_3$. Here ${\mathcal O}$ are the Gaussian or Eisenstein integers, which define a square or triangular lattice in $\mathbb{C}$. The Wheeler-DeWitt wavefunctions near the singularity are, correspondingly, automorphic Maass forms of $PSL(2,{\mathcal O})$. We show how these wavefunctions are associated to certain $L$-functions evaluated along their critical axis. Each of these $L$-functions admits an Euler product representation over the complex primes ${\mathcal{P}}_{\mathcal O} \subset {\mathcal O}$. From this fact we write the $L$-function as the trace over an auxiliary Hilbert space of charged harmonic oscillators, labeled by the complex primes ${\mathcal{P}}_{\mathcal O}$. In this way we have constructed a 'dual' primon gas partition function for the wavefunction of the universe close to a five dimensional cosmological singularity. | 5次元重力および超重力(および拡張4次元超重力)の特異点近傍BKLダイナミクスは、ビアンキ群$PSL(2,{\mathcal O}) \subset PSL(2,\mathbb{C})$の基本領域内の粒子のビリヤード問題によって与えられ、$\mathbb{H}_3$に作用することが知られています。 ここで、${\mathcal O}$はガウス整数またはアイゼンシュタイン整数であり、$\mathbb{C}$内の正方格子または三角格子を定義します。 特異点近傍のWheeler-DeWitt波動関数は、それに対応して、$PSL(2,{\mathcal O})$の保型Maass形式です。 これらの波動関数が、その臨界軸に沿って評価された特定の$L$関数とどのように関連するかを示します。 これらの$L$関数はそれぞれ、複素素数${\mathcal{P}}_{\mathcal O} \subset {\mathcal O}$上のオイラー積表現を持つ。 この事実から、$L$関数を、複素素数${\mathcal{P}}_{\mathcal O}$でラベル付けされた荷電調和振動子の補助ヒルベルト空間上のトレースとして書く。 このようにして、5次元宇宙特異点近傍の宇宙の波動関数に対する「双対」原始ガス分配関数を構築した。 |
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Non-relativistic effective field theories (NREFTs) play a crucial role in various areas of physics, from cold atom experiments to cosmology. In this paper, we present a systematic framework for deriving NREFTs from relativistic theories with generic self-interactions. Our approach allows for (but is not limited to) non-power-law potentials (such as those arising from dilatons or axions) or potentials that are non-analytic around the classical vacuum (such as those with logarithmic radiative corrections). These are of theoretical and phenomenological interest but have largely been unexplored in the non-relativistic regime. NREFTs are typically viewed as approximations for systems with low velocities, weak couplings, and small field amplitudes. The latter assumption is relaxed in our approach, as long as the mass term remains dominant (ensuring the validity of the non-relativistic limit). Additionally, we establish an effective fluid description for the non-relativistic scalar field, identifying key quantities such as energy density, pressure, and sound speed. To enable cosmological applications, we extend our formalism to account for the expanding universe, providing a reliable tool for investigating ultra-light dark matter models with arbitrary self-interactions. Finally, we demonstrate the applicability of our NREFT in analyzing solitons, which is also relevant to cosmology for studying celestial objects such as boson stars and the cores of dark matter halos. | 非相対論的有効場の理論(NREFT)は、冷原子実験から宇宙論に至るまで、物理学の様々な分野で重要な役割を果たしている。 本稿では、一般的な自己相互作用を持つ相対論的理論からNREFTを導くための体系的な枠組みを提示する。 我々のアプローチは、非べき乗則ポテンシャル(ディラトンやアクシオンから生じるものなど)や古典真空の周りで非解析的なポテンシャル(対数輻射補正を持つものなど)を許容する(ただしこれらに限定されない)。 これらは理論的にも現象論的にも興味深いが、非相対論的領域ではほとんど研究されてこなかった。 NREFTは典型的には、低速度、弱結合、および小さな場の振幅を持つ系の近似と見なされる。 我々のアプローチでは、質量項が支配的である限り(非相対論的極限の妥当性を保証する)、後者の仮定は緩和される。 さらに、非相対論的スカラー場に対する効果的な流体記述を確立し、エネルギー密度、圧力、音速といった重要な量を特定しました。 宇宙論への応用を可能にするため、我々はこの形式論を膨張宇宙を考慮するように拡張し、任意の自己相互作用を持つ超軽量暗黒物質モデルを研究するための信頼性の高いツールを提供しました。 最後に、我々はNREFTがソリトン解析に適用可能であることを実証しました。 これは、ボソン星や暗黒物質ハローの核といった天体を研究する宇宙論にも関連しています。 |
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Solving quantum field theories at strong coupling remains a challenging task. The main issue is that the usual perturbative series are asymptotic series which can be useful at weak coupling but break down completely at strong coupling. In this work, we show that if the limits of integration in the path integral are finite, the perturbative series is remarkably an absolutely convergent series which works well at strong coupling. For now, we apply this perturbative approach to $\lambda \,\phi^4$ theory in 0+0 dimensions (a basic integral) and 0+1 dimensions (quantum anharmonic oscillator). For the basic integral, we show that finite integral limits yields a convergent series whose values are in agreement with exact analytical results at any coupling. This worked even when the asymptotic series was not Borel summable. It is well known that the perturbative series expansion in powers of the coupling for the energy of the anhaorminic oscillator yields an asymptotic series and hence fails at strong coupling. In quantum mechanics, if one is interested in the energy, it is often easier to use Schr\"odinger's equation to develop a perturbative series than path integrals. Finite path integral limits are then equivalent to placing infinite walls at positions -L and L in the potential where L is positive, finite and can be arbitrarily large. With walls, the series expansion for the energy is now convergent and approaches the energy of the anharmonic oscillator as the walls are moved further apart. We use the convergent series to calculate the ground state energy at weak, intermediate and strong coupling. At strong coupling, the result from the series agrees with the exact (correct) energy to within 0.1 %, a remarkable result in light of the fact that at strong coupling the usual perturbative series diverges badly right from the start. | 強結合における量子場の理論を解くことは依然として困難な課題である。 主な問題は、通常の摂動級数は漸近級数であり、弱結合では有用であるものの、強結合では完全に破綻するということである。 本研究では、経路積分の積分の極限が有限であれば、摂動級数は強結合でうまく機能する絶対収束級数となることを示す。 ここでは、この摂動論的アプローチを0+0次元(基本積分)および0+1次元(量子非調和振動子)の$\lambda \,\phi^4$理論に適用する。 基本積分については、有限積分極限が収束級数を与え、その値は任意の結合において厳密な解析結果と一致することを示す。 これは、漸近級数がボレル和可能でない場合であっても機能した。 よく知られているように、無次元振動子のエネルギーに対する結合のべき乗の摂動級数展開は漸近級数を生じ、したがって強結合では破綻する。 量子力学において、エネルギーに関心がある場合、経路積分よりもシュレーディンガー方程式を用いて摂動級数を展開する方が簡単な場合が多い。 有限経路積分の極限は、ポテンシャル内の位置 -L と L に無限の壁を置くことと等価である。 ここで、L は正で有限であり、任意の大きさにすることができる。 壁があると、エネルギーの級数展開は収束し、壁を離すにつれて非調和振動子のエネルギーに近づく。 収束する級数を用いて、弱結合、中結合、強結合における基底状態エネルギーを計算する。 強結合においては、級数の結果は正確な(正しい)エネルギーと 0.1 % 以内で一致する。 これは、通常の摂動級数が強結合では最初から大きく発散するという事実を考慮すると、注目すべき結果である。 |
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We argue that a scalar field in de Sitter spacetime should feel explicit thermal effects associated with its curvature. Starting from the Bunch-Davies vacuum and a scalar field with small mass compared to the de Sitter curvature, we use the thermo-field dynamics formalism in order to expose these thermal effects. We compute the thermal Wightman function connecting two spacetime points and from it, via the point-splitting regularization technique, the renormalized thermal energy-momentum tensor. We then check how these corrections affect the de Sitter geometry by solving for the semi-classical backreaction and in order to put our result in a context, we compare it to the corresponding 2-loop quantum gravity correction to the cosmological constant derived in [1]. | 我々は、ド・ジッター時空におけるスカラー場は、その曲率に関連した明示的な熱効果を受けるはずであると主張する。 バンチ・デイヴィス真空と、ド・ジッター曲率に比べて質量が小さいスカラー場から出発し、熱場力学形式論を用いてこれらの熱効果を明らかにする。 2つの時空点を結ぶ熱ワイトマン関数を計算し、そこから点分割正則化法を用いて、繰り込まれた熱エネルギー運動量テンソルを求める。 次に、これらの補正がド・ジッター幾何学にどのような影響を与えるかを、半古典的反作用を解くことによって調べ、結果を文脈に当てはめるために、[1]で導出された宇宙定数に対する対応する2ループ量子重力補正と比較する。 |
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A smoking gun for our current paradigm of the early universe would be direct evidence for the quantum mechanical origin of density perturbations which are conjectured to seed the large scale structure of our universe. A recently-proposed novel phenomenon is that of recoherence, wherein a specific interaction between the adiabatic and the entropic sector leads to the adiabatic mode retaining a coherent state after a transient increase in linear entropy. In this paper, we choose the most general Gaussian action and analyze the evolution of linear entropy, complexity of purification (COP), and complexity of formation (COF) to capture the interplay between decoherence and recoherence in this model. In the presence of two types of couplings that drive these two opposing characteristics, we highlight how COF is an efficient tool for diagnosing dynamics for such an open quantum system. | 初期宇宙に関する現在のパラダイムを覆す決定的な証拠は、宇宙の大規模構造の起源と考えられている密度擾乱の量子力学的起源を直接示す証拠となるだろう。 最近提案された新しい現象は再コヒーレンスであり、断熱セクターとエントロピーセクター間の特定の相互作用により、線形エントロピーが一時的に増加した後も断熱モードがコヒーレント状態を維持する。 本稿では、最も一般的なガウス作用を選択し、線形エントロピーの変化、精製の複雑性(COP)、および形成の複雑性(COF)を解析することで、このモデルにおけるデコヒーレンスと再コヒーレンスの相互作用を捉える。 これら2つの相反する特性を駆動する2種類の結合が存在する中で、COFがこのような開放量子系のダイナミクスを診断するための効率的なツールであることを明らかにする。 |
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A variety of mechanisms in the early Universe lead to the generation of gravitational waves (GWs). We introduce here a novel source of GWs generated by vacuum fluctuations after inflation. Being gravitons minimally coupled particles, their quantum creation takes place during inflation, but is absent in an unperturbed Universe during the radiation-dominated epoch, since they behave as conformally invariant particles. However, the presence of inhomogeneities breaks the conformal flatness of the metric, allowing scalar metric perturbations to induce the quantum production of gravitons. We compute the resulting GW spectrum from this mechanism for different models of the primordial scalar power spectrum. We find that this GW signal peaks around the GHz frequency range, distinguishing it from other astrophysical and cosmological backgrounds and underscoring the need for detectors sensitive to these high frequencies. | 初期宇宙では、様々なメカニズムによって重力波(GW)が生成されます。 本稿では、インフレーション後の真空揺らぎによって生成される重力波の新たな発生源を紹介します。 重力子は最小結合粒子であるため、インフレーション中に量子生成が起こりますが、摂動を受けない輻射優勢期の宇宙では共形不変粒子として振舞うため、量子生成は起こりません。 しかし、不均一性の存在により計量の共形平坦性が破れ、スカラー計量摂動によって重力子の量子生成が誘発される可能性があります。 このメカニズムから得られる重力波スペクトルを、原始スカラーパワースペクトルの様々なモデルに対して計算しました。 この重力波信号はGHz周波数域付近でピークに達し、他の天体物理学的および宇宙論的背景と区別できることがわかり、これらの高周波に感度のある検出器の必要性が強調されました。 |
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The covariant characterization of the existence of gravitational radiation traversing infinity $\mathscr{J}$ in the presence of a negative cosmological constant is presented. It is coherent and consistent with the previous characterizations put forward for the cases of non-negative cosmological constant, relying on the properties of the asymptotic super-Poynting vector; or in more transparent terms, based on the intrinsic properties of the flux of tidal energy at infinity. The proposed characterization is fully satisfactory, it can be covariantly typified in terms of boundary data at infinity, and it can also be categorized according to the geometric properties of the rescaled Weyl tensor at $\mathscr{J}$. The cases with no incoming radiation entering from (or no outgoing radiation escaping at) $\mathscr{J}$ can similarly be determined in terms of the boundary data or geometric properties of the rescaled Weyl tensor. In particular, we identify the most general boundary conditions that, in an initial-boundary value problem, ensure absence of gravitational radiation traversing $\mathscr{J}$: linear dependency between the Cotton-York tensor and the holographic stress tensor at $\mathscr{J}$. We also present novel conditions ensuring the absence of just incoming (outgoing) radiation at $\mathscr{J}$. These are given in a covariant way and also in terms of standard rescaled Weyl tensor scalars. | 負の宇宙定数が存在する場合、無限遠 $\mathscr{J}$ を通過する重力放射の存在に関する共変的な特徴付けを提示する。 これは、漸近的超ポインティングベクトルの性質に基づく、非負の宇宙定数の場合にこれまで提案されてきた特徴付けと整合的であり、より分かりやすく言えば、無限遠における潮汐エネルギー流束の固有特性に基づく。 提案された特徴付けは十分に満足のいくものであり、無限遠における境界データを用いて共変的に類型化することができ、また、$\mathscr{J}$ における再スケールされたワイルテンソルの幾何学的性質に従って分類することもできる。 $\mathscr{J}$ から入射する放射がない(または $\mathscr{J}$ から出射する放射がない)場合も同様に、境界データまたは再スケールされた Weyl テンソルの幾何学的特性によって決定できる。 特に、初期境界値問題において、$\mathscr{J}$ を通過する重力放射が存在しないことを保証するための最も一般的な境界条件を特定する。 これは、$\mathscr{J}$ における Cotton-York テンソルとホログラフィック応力テンソルとの間の線形依存性である。 また、$\mathscr{J}$ への入射(出射)放射のみが存在しないことを保証する新しい条件も提示する。 これらは共変的な方法で、また標準的な再スケールされた Weyl テンソルのスカラーによって与えられる。 |
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We focus on a proper candidate for the entanglement wedge in asymptotically flat bulk geometries that are described by the generalized minimal massive gravity (GMMG) in the context of the flat holography. To this end, we describe the boundary by two dimensional Galilean conformal field theory (GCFT) at the bipartite mixed state of the two disjoint intervals. We derive an analytic expression for the minimal entanglement wedge cross section (EWCS) in the GMMG/GCFT framework. Our result provides an independent derivation that precisely matches previous computations of holographic entanglement negativity, thereby offering a powerful consistency check and validating both approaches within the GMMG/GCFT framework. | 我々は、平坦ホログラフィーの文脈において一般化極小質量重力理論(GMMG)によって記述される漸近平坦バルク形状におけるエンタングルメントウェッジの適切な候補に注目する。 この目的のために、2次元ガリレイ共形場理論(GCFT)を用いて、2つの互いに素な区間の二部混合状態における境界を記述する。 GMMG/GCFTの枠組みにおいて、極小エンタングルメントウェッジ断面積(EWCS)の解析的表現を導出する。 我々の結果は、ホログラフィックエンタングルメント負性に関するこれまでの計算と正確に一致する独立した導出を提供し、強力な整合性検証を提供し、GMMG/GCFTの枠組みにおける両方のアプローチの妥当性を検証する。 |
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We expand in instanton charge sectors the representation content of the infinite coupling chiral ring of the Higgs branch of 5d $\mathcal{N}=1$ $Sp(k)$ theories with $N_f$ flavours. The entire chiral ring can be expressed as the product of bare instantons, one for each topological sector, times a common dressing factor depending on the mesons and the instanton-anti instanton bound state. The dressing factor, which is independent of the instanton number, encodes the chiral ring of the theory at finite coupling with one additional colour. | 我々は、$N_f$ フレーバーを持つ 5d $\mathcal{N}=1$ $Sp(k)$ 理論のヒッグス枝の無限結合カイラル環の表現内容をインスタントン電荷セクターに展開する。 カイラル環全体は、各トポロジカルセクターに1つずつ存在する裸のインスタントンと、中間子とインスタントン-反インスタントン束縛状態に依存する共通のドレッシング係数との積として表すことができる。 インスタントン数に依存しないドレッシング係数は、有限結合における理論のカイラル環に1つの追加色を付加して符号化する。 |
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The characteristic initial boundary problem is discussed in spherical symmetry for the Einstein-Maxwell-scalar field equations. It is formulated for an affine-null metric and the resulting field equations are cast into a hierarchical system of partial differential equations. The initial boundary value problem for a family of null hypersurfaces is specified for a timelike-null foliation at the central geodesic of spherical symmetry as well as for a double-null foliation where the corresponding boundary is a null hypersurface. For the latter, two distinct boundary value formulations arise -- one where the null boundary has zero Misner-Sharp mass and another one where the corresponding Misner-Sharp mass is nonzero. As an application, the nonextremal and the extremal Reissner-Nordstr\"om solution in null coordinates for a charged black hole and the Fisher-Janis-Newman-Winicour solution are derived. | アインシュタイン-マクスウェル-スカラー場の方程式の球対称性における特性初期境界問題が議論される。 これはアフィンヌル計量に対して定式化され、結果として得られる場の方程式は階層的な偏微分方程式系へと変換される。 ヌル超曲面族の初期境界値問題は、球対称性の中心測地線における時間的ヌル葉脈構造、および対応する境界がヌル超曲面である二重ヌル葉脈構造に対して指定される。 後者の場合、2つの異なる境界値定式化が生じる。 1つはヌル境界のミスナー・シャープ質量がゼロの場合、もう1つは対応するミスナー・シャープ質量がゼロ以外の場合である。 応用として、荷電ブラックホールのヌル座標における非極限および極限Reissner-Nordstr\"om解、およびFisher-Janis-Newman-Winicour解が導出される。 |
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We investigate the possibility of \emph{freeze-in} dark matter production and baryogenesis via leptogenesis in a $\psi'$SM model, which is an $E_6$ extension of the Standard Model, featuring a residual $U(1)_{\psi'}$ gauge symmetry. This symmetry arises from a linear combination of $U(1)\chi$ and $U(1)_{\psi}$, both of which are subgroups of the $E_6$. The spontaneous breaking of $U(1)_{\psi'}$ symmetry governs the dynamics of a singlet fermion, which naturally serves as a freeze-in dark matter candidate. The dark matter mass arises from dimension-five operators, and a discrete symmetry ensures their stability. We show that freeze-in production from scalar decay can yield the correct relic abundance for dark matter masses between a few MeV to a few hundred GeV. Simultaneously, heavy right-handed neutrinos generate light neutrino masses via the type-I seesaw and produce the observed baryon asymmetry via leptogenesis. | 我々は、標準模型の$E_6$拡張であり、残余$U(1)_{\psi'}$ゲージ対称性を特徴とする$\psi'$SM模型において、\emph{凍結}暗黒物質生成とレプトジェネシスを介したバリオン生成の可能性を調べる。 この対称性は、$E_6$の部分群である$U(1)\chi$と$U(1)_{\psi}$の線形結合から生じる。 $U(1)_{\psi'}$対称性の自発的破れは、当然ながら凍結暗黒物質の候補となるシングレットフェルミオンのダイナミクスを支配している。 暗黒物質の質量は5次元演算子から生じ、離散対称性がそれらの安定性を保証する。 我々は、スカラー崩壊による凍結生成によって、数MeVから数百GeVの範囲の暗黒物質質量の正しい残存量が得られることを示す。 同時に、重い右巻きニュートリノはタイプIシーソーを介して軽いニュートリノ質量を生成し、レプトジェネシスを介して観測される重粒子非対称性を生成する。 |
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We calculate the nuclear matrix element (NME), effective axial-vector current coupling $g_A^\mathrm{eff}$, and half-life of the double-$\beta$ ($\beta\beta$) decay using the transition operator perturbed by the nuclear interaction. The correction terms for the NME are obtained by extending the hadron sector to a higher order in terms of the Rayleigh-Schr\"{o}dinger perturbation theory. The NME calculations are performed for the neutrinoless $\beta\beta$ ($0\nu\beta\beta$) and the two-neutrino $\beta\beta$ ($2\nu\beta\beta$) decays of $^{136}$Xe. The nuclear wave functions are calculated by the quasiparticle random-phase approximation (QRPA) with the Skyrme, the Coulomb, and the contact pairing interactions. Sufficiently large single-particle valence spaces are used. The correction terms for the NME are comparable with the leading term in absolute value, and the sum of the corrections has the opposite sign to that of the leading term. The $g_A^\mathrm{eff}$'s for the $\beta\beta$ NME are calculated by a few methods depending on the truncation of the NME and the half-life referred to. Similarities are found between some of these $g_A^\mathrm{eff}$'s including those of the $0\nu\beta\beta$ NME. This leads to the conclusion that the value of $g_A^\mathrm{eff}$ can indeed be determined by the perturbed transition operator. It is in a comparable range of the $g_A$ for the $2\nu\beta\beta$ NME. The perturbation effect on the $2\nu\beta\beta$ half-life is discussed by comparing the calculated half-lives with the different $g_A$'s and the NME components. | 我々は、核相互作用によって摂動を受けた遷移演算子を用いて、核行列要素(NME)、有効軸ベクトル電流結合$g_A^\mathrm{eff}$、および二重$\beta$($\beta\beta$)崩壊の半減期を計算する。 NMEの補正項は、レイリー・シュレーディンガー摂動論を用いてハドロンセクターを高次の次元に拡張することによって得られる。 NME計算は、$^{136}$Xeのニュートリノなしの$\beta\beta$($0\nu\beta\beta$)崩壊と2ニュートリノの$\beta\beta$($2\nu\beta\beta$)崩壊について行われる。 核波動関数は、スカイラー相互作用、クーロン相互作用、および接触対相互作用を用いた準粒子ランダム位相近似(QRPA)によって計算される。 十分に大きな一粒子価電子空間が使用される。 NMEの補正項は絶対値において主項と同程度であり、補正項の合計は主項と逆の符号を持つ。 $\beta\beta$ NMEは、NMEの打ち切りと参照される半減期に応じていくつかの方法で計算されます。 これらの$g_A^\mathrm{eff}$の中には、$0\nu\beta\beta$ NMEのものも含め、いくつか類似点が見られます。 このことから、$g_A^\mathrm{eff}$の値は摂動遷移演算子によって決定できるという結論が導かれます。 これは、$2\nu\beta\beta$ NMEの$g_A$と同程度の範囲にあります。 $2\nu\beta\beta$の半減期への摂動効果は、計算された半減期を異なる$g_A$およびNME成分と比較することによって議論されます。 |
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$T\bar{T}$-deformed CFTs are known to possess nonlocal conformal symmetries that do not act tractably on the undeformed local operators. In this paper, we explicitly construct two distinct classes of operators: (i) {\it {dressed}} operators, which are primary operators with respect to the nonlocal conformal symmetries, and (ii) {\it physical} operators, a new type of local operator we introduce. While the {dressed} operators preserve the conformal symmetry structure, they are themselves nonlocal. The physical operators, by contrast, are local and can be expressed in terms of the {dressed} operators. %Crucially, while maintaining locality, these physical operators enable the use of conformal symmetry to systematically compute physical quantities such as correlation functions. We calculate the two-point correlation functions of these operators in momentum space and find that our results align with both string theory predictions \cite{Cui:2023jrb} and field theory calculations \cite{Aharony:2023dod}. Additionally, we explore the relationship between physical operators and alternative operator definitions proposed in the literature. | $T\bar{T}$ 変形 CFT は、非局所共形対称性を持つことが知られています。 これは、変形されていない局所演算子には扱いにくい作用素です。 本論文では、2 つの異なるクラスの演算子を明示的に構築します。 (i) 非局所共形対称性に関する主要な演算子である {\it {dressed}} 演算子と、(ii) 我々が導入する新しいタイプの局所演算子である {\it 物理} 演算子です。 {dressed} 演算子は共形対称性構造を保存しますが、それ自体は非局所です。 一方、物理演算子は局所的であり、{dressed} 演算子で表現できます。 重要なのは、これらの物理演算子は局所性を維持しながら、共形対称性を用いて相関関数などの物理量を体系的に計算できるようにすることです。 これらの演算子の運動量空間における2点相関関数を計算し、その結果が弦理論の予測\cite{Cui:2023jrb}と場の理論の計算\cite{Aharony:2023dod}の両方と一致することを明らかにした。 さらに、物理演算子と文献で提案されている代替演算子定義との関係についても考察する。 |
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In this article, we show that the $\mathrm{U}(1)^n$ Chern-Simons partition functions are related to Reshetikhin-Turaev invariants. In this abelian context, it turns out that the Reshetikhin-Turaev construction that yields these invariants relies on a ``twisted" category rather than a modular one. Furthermore, the Chern-Simons duality of the $\mathrm{U}(1)^n$ partition functions straightforwardly extend to the corresponding Reshetikhin-Turaev invariants. | 本稿では、$\mathrm{U}(1)^n$ チャーン・サイモンズ分割関数がレシェティキン・トゥラエフ不変量と関連していることを示す。 このアーベル的文脈において、これらの不変量をもたらすレシェティキン・トゥラエフ構成は、モジュラーカテゴリではなく「ねじれた」カテゴリに依存していることがわかる。 さらに、$\mathrm{U}(1)^n$ 分割関数のチャーン・サイモンズ双対性は、対応するレシェティキン・トゥラエフ不変量に直接拡張される。 |
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In type II Calabi-Yau string compactifications, S-duality predicts that suitable generating series of BPS indices counting micro-states of D4-D2-D0 black holes are in general mock modular forms of higher depth. The non-holomorphic contributions needed to cancel the anomaly under modular transformations involve certain indefinite theta series with kernels constructed from generalized error functions. Physically, these contributions are expected to arise from a spectral asymmetry in the continuum of scattering states of $n$ BPS dyons with mutually non-local charges. For $n=2$, the (standard, depth one) error function completion was derived long ago by explicitly computing the bosonic and fermionic density of states in the two-body supersymmetric quantum mechanics. Here we derive the general non-holomorphic completion for an arbitrary number of centers by evaluating the refined Witten index of the supersymmetric quantum mechanics using localisation. In a nutshell, the index reduces to an integral over $\mathbb{R}^{3n-3}$ (the relative location of the centers), and splits into an integral over the $2n-2$ dimensional phase space of BPS ground states times an integral over $n-1$ transverse directions, which ultimately produces the expected generalized error functions. | タイプIIカラビ-ヤウ弦コンパクト化において、S双対性は、D4-D2-D0ブラックホールのミクロ状態を数えるBPSインデックスの適切な生成系列は、一般に、より深いモックモジュラー形式であると予測する。 モジュラー変換の下で異常性をキャンセルするために必要な非正則寄与は、一般化誤差関数から構成される核を持つ特定の不定値シータ系列を伴う。 物理的には、これらの寄与は、互いに非局所的な電荷を持つn個のBPSダイオンの散乱状態の連続体におけるスペクトル非対称性から生じると予想される。 n=2の場合、(標準、深さ1の)誤差関数完備化は、二体超対称量子力学におけるボソンおよびフェルミオン状態密度を明示的に計算することによって、はるか昔に導出された。 ここでは、超対称量子力学の精密化されたウィッテン指数を局在化を用いて評価することにより、任意の数の中心に対する一般的な非正則完備化を導出します。 簡単に言うと、この指数は$\mathbb{R}^{3n-3}$(中心の相対位置)上の積分に簡約され、BPS基底状態の$2n-2$次元位相空間上の積分と$n-1$横方向上の積分に分解され、最終的に期待される一般化誤差関数を生成します。 |
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We demonstrate that the isentropic absorption of a classical charged test particle is classically forbidden for all 3+1 dimensional stationary, non-extremal, axisymmetric black holes in any diffeomorphism invariant theory of gravity. This result is derived purely from the near-horizon geometry and thermodynamic properties of the black hole spacetime, independent of the specific gravitational theory. We further consider the Kerr-Newman black hole in general relativity and analyze within the semiclassical WKB approximation, the conditions under which isentropic absorption may become allowed. Broader implications for the second law and extremality bounds are discussed. | 我々は、古典的な荷電テスト粒子による等エントロピー吸収が、あらゆる微分同相不変重力理論において、すべての3+1次元定常非極限軸対称ブラックホールに対して古典的に禁制であることを示す。 この結果は、ブラックホール時空の近地平線幾何学と熱力学的性質からのみ導かれ、特定の重力理論とは独立である。 さらに、一般相対論におけるカー・ニューマン・ブラックホールを考察し、半古典的WKB近似の範囲内で、等エントロピー吸収が許容される条件を解析する。 第二法則と極限性境界へのより広範な影響についても議論する。 |
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We investigate the gravitational scattering of a spinning probe mass in a Kerr background using the worldline quantum field theory (WQFT) approach. This corresponds to the leading term (0SF) in the gravitational self-force expansion for the spinning two-body problem with large mass hierarchy. By reformulating the geodesic and Mathisson-Papapetrou-Dixon equations as a recursive Berends-Giele type equation known from multi-gluon scattering, we develop a novel integration-by-parts formalism on the worldline that enables systematic computation of scattering observables - specifically the impulse and spin kick - to arbitrary orders in Newton's constant and spin. Here, the transition to a position space formalism is key. We present explicit results up to and including the physical 7PM order, thereby incorporating all relevant higher-spin and higher-curvature terms on the worldline, advancing beyond previous calculations. This work represents an initial step to reconceptualise the gravitational self-force expansion through worldline quantum field theory. | 我々は、カー背景における回転するプローブ質量の重力散乱を、世界線量子場理論(WQFT)アプローチを用いて調べる。 これは、大きな質量階層を持つ回転二体問題における重力自己力展開の主要項(0SF)に対応する。 測地線方程式とマティソン-パパペトロウ-ディクソン方程式を、多重グルーオン散乱で知られる再帰的なベレンズ-ギール型方程式として再定式化することにより、散乱観測量(特にインパルスとスピンキック)をニュートン定数とスピンの任意のオーダーまで系統的に計算することを可能にする、世界線上の新しい部分積分形式論を開発する。 ここでは、位置空間形式論への移行が鍵となる。 我々は物理的な7PM秩序に至るまでの明確な結果を提示し、それによって世界線上の関連する高スピンおよび高曲率項をすべて組み込むことで、これまでの計算を凌駕する進歩を遂げた。 本研究は、世界線量子場理論を通して重力自己力展開を再概念化する最初の一歩となる。 |
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We study a point scalar charge in circular orbit around a topological star, a regular, horizonless soliton emerging from dimensional compactification of Einstein-Maxwell theory in five dimensions, which could describe qualitative properties of microstate geometries for astrophysical black holes. This is the first step towards studying extreme mass-ratio inspirals around these objects. We show that when the particle probes the spacetime close to the object, the scalar-wave flux deviates significantly from the corresponding black hole case. Furthermore, as the topological star approaches the black-hole limit, the inspiral can resonantly excite its long-lived modes, resulting in sharp features in the emitted flux. Although such resonances are too narrow to produce detectable dephasing, we estimate that a year-long inspiral down to the innermost stable circular orbit could accumulate a significant dephasing for most configurations relative to the black hole case. While a full parameter-estimation analysis is needed, the generically large deviations are likely to be within the sensitivity reach of future space-based gravitational-wave detectors. | 我々は、トポロジカル星の周りを円軌道を回る点スカラー電荷を研究する。 これは、5次元アインシュタイン-マクスウェル理論の次元コンパクト化から生じる、規則的な地平線のないソリトンであり、天体物理学的ブラックホールのミクロ状態幾何学の質的特性を記述できる可能性がある。 これは、これらの天体の周りの極端な質量比のインスパイラルを研究するための第一歩である。 粒子が天体に近い時空をプローブすると、スカラー波束が対応するブラックホールの場合から大きく逸脱することを示す。 さらに、トポロジカル星がブラックホール限界に近づくと、インスパイラルは長寿命モードを共鳴励起し、放出される束に鋭い特徴をもたらす可能性がある。 このような共鳴は検出可能な位相ずれを生成するには狭すぎるが、最も内側の安定な円軌道まで1年間続くインスパイラルは、ブラックホールの場合と比較して、ほとんどの構成で大きな位相ずれを蓄積する可能性があると推定する。 完全なパラメータ推定解析が必要であるものの、一般的に大きな偏差は、将来の宇宙設置型重力波検出器の感度範囲内である可能性が高い。 |
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In the context of Einstein-Maxwell-scalar theory with a nonminimal coupling between the electromagnetic and scalar field, we study linear (non)radial perturbations and nonlinear radial dynamics of spherically symmetric black holes. In a certain region of the parameter space, this theory admits hairy black holes with a stable photon sphere. This has a counterpart in the effective potential of linear perturbations, featuring multiple maxima and minima. The corresponding quasinormal mode spectrum contains long-lived modes trapped in the potential cavity and the time-domain linear response displays echoes, as previously observed for horizonless compact objects. Interestingly, the black-hole dynamics in this theory can be studied at the nonlinear level. By performing fully-fledged 1+1 simulations, we show that echoes are present even when the nonlinearities are significant. To our knowledge, this is the first example of echoes appearing in a consistent theory beyond a linearized analysis. In a follow-up work we will study whether this feature is also present in the post-merger signal from black hole collisions in this theory. | 電磁場とスカラー場の非極小結合を持つアインシュタイン-マクスウェル-スカラー理論の文脈において、球対称ブラックホールの線形(非)ラジアル摂動と非線形ラジアルダイナミクスを研究する。 パラメータ空間の特定の領域において、この理論は安定な光子球を持つヘアリーブラックホールを許容する。 これは、複数の極大値と極小値を持つ線形摂動の有効ポテンシャルに対応する。 対応する準基準モードスペクトルには、ポテンシャルキャビティに閉じ込められた長寿命モードが含まれており、時間領域線形応答は、地平線のないコンパクト天体で以前に観測されたようにエコーを示す。 興味深いことに、この理論におけるブラックホールダイナミクスは非線形レベルで研究することができる。 本格的な1+1シミュレーションを実行することで、非線形性が顕著な場合でもエコーが存在することを示す。 我々の知る限り、これは線形化解析を超えた整合理論においてエコーが現れる最初の例である。 今後の研究では、この特徴が、この理論におけるブラックホール衝突後の合体信号にも存在するかどうかを調べる予定です。 |
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We have revisited the non-conserved (or model A) critical dynamics of the two-dimensional Ising model through numerical simulations of its lattice and continuum formulations --Glauber dynamics and the timedependent Ginzburg-Landau (TDGL) equation, respectively--, to analyze them with current tools from surface kinetic roughening. Our study examines two critical quenches, one from an ordered and a different one from a disordered initial state, for both of which we assess the dynamic scaling ansatz, the critical exponent values, and the fluctuation field statistics that occur. Notably, the dynamic scaling ansatz followed by the system strongly depends on the initial condition: a critical quench from the ordered phase follows Family-Vicsek (FV) scaling, while a critical quench from the disordered phase shows an initial overgrowth regime with intrinsic anomalous roughening, followed by relaxation to equilibrium. This behavior is explained in terms of the dynamical instability of the stochastic Ginzburg-Landau equation at the critical temperature, whereby the linearly unstable term is eventually stabilized by nonlinear interactions. For both quenches we have determined the occurrence of probability distribution functions for the field fluctuations, which are time-independent along the non-equilibrium dynamics when suitably normalized by the time-dependent fluctuation amplitude. Additionally, we have developed a related interface model for a field which scales as the space integral of the TDGL field (integral GL model). Numerical simulations of this model reveal either FV or faceted anomalous roughening, depending on the critical quenched performed, as well as an emergent symmetry in the fluctuation statistics for a critical quench from the ordered phase. | 我々は、2次元イジング模型の非保存(モデルA)臨界ダイナミクスを、格子定式化(グラウバー動力学)および連続体定式化(時間依存ギンツブルグ・ランダウ(TDGL)方程式)の数値シミュレーションを通して再検討し、表面運動学的ラフニングの最新ツールを用いて解析した。 本研究では、秩序相初期状態からの臨界クエンチと無秩序相初期状態からの臨界クエンチの2つを検証し、それぞれについて、動的スケーリング仮説、臨界指数値、および発生する揺らぎ場統計を評価する。 特に、系が従う動的スケーリング仮説は初期状態に強く依存する。 秩序相からの臨界クエンチはファミリー・ヴィチェク(FV)スケーリングに従うが、無秩序相からの臨界クエンチは、固有の異常ラフニングを伴う初期の過成長状態を示し、その後、平衡状態への緩和を示す。 この挙動は、臨界温度における確率的ギンツブルグ・ランダウ方程式の動的不安定性によって説明され、線形不安定項は最終的に非線形相互作用によって安定化される。 両方のクエンチについて、時間依存の揺らぎ振幅で適切に正規化すれば、非平衡ダイナミクスに沿って時間に依存しない磁場揺らぎの確率分布関数の発生を決定した。 さらに、TDGL磁場の空間積分に比例する磁場の関連界面モデル(積分GLモデル)を開発した。 このモデルの数値シミュレーションでは、実行される臨界クエンチに応じて、FVまたはファセット異常粗面化のいずれか、および秩序相からの臨界クエンチの揺らぎ統計における出現対称性が明らかになった。 |
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Recently, we introduced the Lorentzian-Euclidean black hole, a static and spherically symmetric solution of vacuum Einstein equations that exhibits a change in metric signature across the event horizon. In this framework, the analysis of radial trajectories of freely falling bodies proves that the central singularity can be avoided via a mechanism we interpret as atemporality, which is responsible for the shift of the time variable from real to imaginary values. In this paper, we further explore this model by first examining the behavior of null geodesics. Our investigation requires a set of signature-adaptive coordinate changes that generalize the local Lorentz transformations underlying General Relativity. We find that photon orbits, like their massive counterparts, cannot traverse the event horizon, thereby strengthening the previous result on the impossibility to reach the $r=0$ singularity. Additionally, we discuss the causal structure of the spacetime, provide the corresponding Penrose diagram, and analyze the process of matter accretion in the outer region of the black hole. | 最近、我々はロレンツ-ユークリッドブラックホールを導入した。 これは真空アインシュタイン方程式の静的かつ球対称な解であり、事象の地平線を挟んで計量シグネチャが変化する。 この枠組みにおいて、自由落下する物体の動径軌道の解析は、時間変数を実数値から虚数値へとシフトさせる非時間性と解釈できるメカニズムによって中心特異点を回避できることを証明する。 本論文では、まずヌル測地線の挙動を調べることで、このモデルをさらに探究する。 我々の研究では、一般相対論の基礎となる局所ロレンツ変換を一般化する、シグネチャ適応型の座標変換のセットが必要となる。 我々は、光子軌道が質量を持つ光子軌道と同様に事象の地平線を通過できないことを発見し、それによって$r=0$特異点への到達が不可能であるという以前の結果を強固にする。 さらに、時空の因果構造について議論し、対応するペンローズ図を提示し、ブラックホールの外側領域における物質集積のプロセスを解析します。 |
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We investigate the concept of time-like entanglement entropy (tEE) within the framework of holography. We introduce a robust top-down prescription for computing tEE in higher-dimensional QFTs, both conformal and confining, eliminating the ambiguities typically associated with analytic continuation from Euclidean to Lorentzian signatures. We present accurate analytic approximations for tEE and time-like separations in slab geometries. We establish a clear stability criterion for bulk embeddings and demonstrate that tEE serves as a powerful tool for computing CFT central charges, extending and strengthening previous results. Finally, we apply our framework to holographic confining backgrounds, revealing distinctive behaviours like phase transitions. | 我々は、時間的エンタングルメントエントロピー(tEE)の概念をホログラフィーの枠組みの中で考察する。 共形および閉じ込めの両方の高次元QFTにおけるtEEを計算するための堅牢なトップダウン方式を導入し、ユークリッドシグネチャからローレンツシグネチャへの解析接続に伴う曖昧さを排除する。 スラブ形状におけるtEEと時間的分離の正確な解析近似を提示する。 バルク埋め込みに対する明確な安定性基準を確立し、tEEがCFTのセントラルチャージを計算するための強力なツールとして機能し、これまでの結果を拡張・強化することを示す。 最後に、この枠組みをホログラフィック閉じ込め背景に適用し、相転移などの特徴的な挙動を明らかにする。 |
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Recently, Bousso and Penington (BP) made a proposal for the entanglement wedge associated to a gravitating bulk region. In this paper, we derive this proposal in time-reflection symmetric settings using the gravitational path integral. To do this, we exploit the connection between random tensor networks (RTNs) and fixed-geometry states in gravity. We define the entropy of a bulk region in an RTN by removing tensors in that region and computing the entropy of the open legs thus generated in the "hollowed" RTN. We thus derive the BP proposal for RTNs and hence, also for fixed-geometry states in gravity. By then expressing a general holographic state as a superposition over fixed-geometry states and using a diagonal approximation, we provide a general gravitational path integral derivation of the BP proposal. We demonstrate that the saddles computing the R\'enyi entropy $S_n$ depend on how the bulk region is gauge-invariantly specified. Nevertheless, we show that the BP proposal is universally reproduced in the $n\to1$ limit. | 最近、BoussoとPenington(BP)は、重力を受けるバルク領域に関連するエンタングルメントウェッジに関する提案を行った。 本論文では、重力経路積分を用いて、時間反射対称設定においてこの提案を導出する。 そのために、ランダムテンソルネットワーク(RTN)と重力における固定幾何学状態との関連を利用する。 RTN内のバルク領域のエントロピーは、その領域内のテンソルを除去し、それによって「空洞化された」RTNに生成される開いた脚のエントロピーを計算することで定義する。 このようにして、RTNに対するBP提案を導出し、ひいては重力における固定幾何学状態に対するBP提案も導出した。 次に、一般的なホログラフィック状態を固定幾何学状態の重ね合わせとして表現し、対角近似を用いることで、BP提案の一般的な重力経路積分導出を提供する。 R\'enyiエントロピー$S_n$を計算する鞍点は、バルク領域がゲージ不変に指定される方法に依存することを示す。 しかしながら、BP提案は$n\to1$極限において普遍的に再現されることを示す。 |
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We investigate the magnetic Penrose process in the Quevedo-Mashhoon spacetime, immersed in a uniform magnetic field $B$. This metric is a stationary, axisymmetric, asymptotically flat vacuum solution to Einstein's equations with an arbitrary anomalous quadrupole moment ${\cal Q}$. A non-vanishing ${\cal Q}$ significantly modifies the near-horizon geometry, creating a multi-lobe ergoregion. Both ${\cal Q}$ and $B$ strongly influence the negative-energy region, which can extend well beyond the ergoregion, enabling the magnetic Penrose process to operate far from the ergoregion. Their combined effects allow energy extraction efficiency $\eta$ to far exceed that of the mechanical Penrose process. The maximum efficiency undergoes three distinct evolutionary stages as ${\cal Q}$ varies. In the absence of the magnetic field, efficiency is optimized for more negative ${\cal Q}$ (yielding a more oblate spacetime than Kerr). When electromagnetic interactions dominate, efficiency peaks when the infalling fragment's charge and $B$ share the same sign and ${\cal Q}$ is more positive (producing a more prolate spacetime than Kerr). These findings support the magnetic Penrose process as a theoretical framework for high-energy cosmic phenomena (e.g., extragalactic high-energy radiation) and as a tool to test the Kerr hypothesis. | 我々は、一様磁場 $B$ に浸されたケベド-マシューン時空における磁気ペンローズ過程を調べる。 この計量は、任意の異常四重極モーメント ${\cal Q}$ を持つアインシュタイン方程式の定常、軸対称、漸近平坦な真空解である。 ${\cal Q}$ がゼロにならない場合、地平線近傍の幾何学が大きく変化し、マルチローブエルゴ領域が形成される。 ${\cal Q}$ と $B$ はどちらも負のエネルギー領域に強く影響を及ぼし、この領域はエルゴ領域をはるかに超えて広がる可能性があるため、磁気ペンローズ過程がエルゴ領域から遠く離れた場所でも動作することを可能にする。 これらの効果の相乗効果により、エネルギー抽出効率 $\eta$ は機械的ペンローズ過程のそれをはるかに上回る。 最大効率は、${\cal Q}$ の変化に応じて3つの異なる進化段階を経る。 磁場がない場合、効率はより負の${\cal Q}$に最適化されます(カー時空よりも扁平な時空を生成します)。 電磁相互作用が支配的である場合、落下する破片の電荷と$B$が同符号で、${\cal Q}$がより正のときに効率はピークに達します(カー時空よりも長径の時空を生成します)。 これらの発見は、磁気ペンローズ過程が高エネルギー宇宙現象(例えば、銀河系外高エネルギー放射)の理論的枠組みとして、またカー仮説を検証するためのツールとして有効であることを支持するものです。 |
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In this paper, we analyze the causal structure of Generalized Quadratic Gravity (GQG) and Einsteinian Cubic Gravity (ECG). It is well known that gravitons in higher-curvature theories can exhibit superluminal propagation, rendering the conventional definition of causal structures based on null curves inadequate. Instead, the causal structure must be defined using the fastest propagating modes, which travel along characteristic surfaces. The superluminal propagation in higher-curvature theories has significant implications for black holes. Specifically, if the Killing horizon of a black hole is not a characteristic surface corresponding to the fastest propagating mode, the horizon can no longer function as a causal barrier. Our analysis demonstrates that GQG with a genuine fourth-order equation of motion possesses only null characteristics, implying that the horizon is a characteristic surface. Furthermore, we perform a detailed characteristic analysis of ECG. We show that while all null surfaces are characteristic surfaces in ECG, the converse is not true - there exist non-null characteristic surfaces. In particular, we identify a non-null characteristic surface in a Type N spacetime in the algebraic classification of spacetimes. Despite the existence of multiple characteristic surfaces in ECG, we establish that the black hole horizon remains a characteristic surface. | 本論文では、一般化二次重力理論(GQG)とアインシュタイン三次重力理論(ECG)の因果構造を解析する。 高曲率理論における重力子は超光速伝播を示すことが知られており、従来のヌル曲線に基づく因果構造の定義は不十分となる。 代わりに、特性面に沿って伝播する最速伝播モードを用いて因果構造を定義する必要がある。 高曲率理論における超光速伝播は、ブラックホールに重要な意味を持つ。 具体的には、ブラックホールのキリング地平線が最速伝播モードに対応する特性面でない場合、地平線はもはや因果障壁として機能しない。 本解析は、真の4次運動方程式を持つGQGはヌル特性のみを持ち、地平線が特性面であることを示唆することを示す。 さらに、ECGの詳細な特性解析を行う。 ECGではすべてのヌル面が特性面である一方、その逆は成り立たず、非ヌル特性面が存在することを示す。 特に、時空の代数的分類において、N型時空に非ヌル特性面が存在することを明らかにする。 ECGには複数の特性面が存在するにもかかわらず、ブラックホールの地平線は特性面であり続けることを確立する。 |
Original Text | 日本語訳 |
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In this letter, we propose a stringy model for $n$-point tree-level form factor with the off-shell operator in the scalar and gluon theories, from the bosonic string disk amplitude: $n$ open string states and $1$ closed string state scatter on the disk. In the field-theory limit ($\alpha'\to0$), the stringy form factor reduces to the form factor, helps us to investigate the hidden properties of the field-theory form factors, manifest the factorization and soft behaviors, and uncover more non-trivial relations between form factors and scattering amplitudes. | 本稿では、ボソン弦ディスク振幅(ディスク上のn個の開いた弦状態と1個の閉じた弦状態散乱)から、スカラー理論とグルーオン理論におけるオフシェル演算子を用いたn点ツリーレベル形状因子の弦模型を提案する。 場の理論極限($\alpha'\to0$)において、弦形状因子は形状因子に縮減され、場の理論形状因子の隠れた性質の調査、因数分解とソフトな振る舞いの顕在化、そして形状因子と散乱振幅の間のより非自明な関係の解明に役立つ。 |
Original Text | 日本語訳 |
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We propose a holographic description of spread complexity and its rate in 2D CFTs, building on the pioneering work \cite{Caputa:2024sux}. By exploiting the $SL(2,\mathbb{R})$ symmetry, we construct the Krylov basis and demonstrate that its non-uniqueness gives rise to ambiguities analogous to those in quantum complexity. Within the AdS/CFT correspondence, we identify the spread complexity as the energy measured by a bulk observer, with its rate corresponding to the radial momentum. These results suggest a novel holographic interpretation of complexity ambiguity: rather than arising from infinitely many gravitational observables, it may reflect the existence of infinitely many observers, each measuring complexity from their own perspective. | 我々は、先駆的な研究 \cite{Caputa:2024sux} に基づき、2次元 CFT における拡散複雑性とその速度のホログラフィック記述を提案する。 $SL(2,\mathbb{R})$ 対称性を利用してクリロフ基底を構築し、その非一意性が量子複雑性におけるのと同様の曖昧性を生み出すことを示す。 AdS/CFT 対応において、拡散複雑性をバルク観測者によって測定されるエネルギーと同一視し、その速度を動径運動量に対応するものとする。 これらの結果は、複雑性の曖昧性に対する新たなホログラフィック解釈を示唆する。 すなわち、複雑性の曖昧性は、無限個の重力観測量から生じるのではなく、それぞれが独自の視点から複雑性を測定する無限個の観測者の存在を反映している可能性がある。 |
Original Text | 日本語訳 |
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Discrete fermionic and bosonic models for hyperbolic lattices have attracted significant attention across a range of fields since the experimental realization of hyperbolic lattices in metamaterial platforms, sparking the development of hyperbolic crystallography. However, a fundamental and experimentally consequential aspect remains unaddressed: fermions propagating in curved space inherently couple to the underlying geometry via the spin connection, as required by general covariance - a feature not yet incorporated in studies of hyperbolic crystals. Here, we introduce a symmetry-based framework for Dirac fermions on two-dimensional hyperbolic lattices, explicitly incorporating spin-curvature coupling via a discrete spin connection. Starting from the continuous symmetries of the Poincar\'e disk, we classify the irreducible representations and construct a symmetry-adapted basis, establishing a direct correspondence to the continuum Dirac theory. We show that this continuum theory predicts a finite density of states at zero energy for any finite curvature in $D-$dimensional hyperbolic space with $2\leq D \leq 4$, suggesting enhanced susceptibility of Dirac fermions to interaction-driven instabilities at weak coupling. We then derive explicit forms of discrete translational and rotational symmetries for lattices characterized by Schl\"afli symbols $\{p,q\}$, and explicitly construct the discrete spin connection, represented as hopping phases, via parallel transport. Our results pave the way for experimental realization of spin-curvature effects in metamaterial platforms and systematic numerical studies of correlated Dirac phases in hyperbolic geometries. | 双曲格子の離散フェルミオンおよびボソンモデルは、メタマテリアルプラットフォームにおける双曲格子の実験的実現以来、様々な分野で大きな注目を集め、双曲結晶学の発展を促してきました。 しかし、基本的かつ実験的に重要な側面が未解決のままです。 曲がった空間を伝播するフェルミオンは、一般共変性の要件として、スピン接続を介して基礎となる幾何学と本質的に結合します。 これは、双曲結晶の研究ではまだ考慮されていません。 本稿では、2次元双曲格子上のディラックフェルミオンに対する対称性に基づく枠組みを導入し、離散スピン接続を介してスピン-曲率結合を明示的に組み入れます。 ポアンカレ円板の連続対称性から出発して、既約表現を分類し、対称性に適合した基底を構築し、連続体ディラック理論への直接的な対応を確立する。 この連続体理論は、$2\leq D \leq 4$ の $D$ 次元双曲空間における任意の有限曲率に対して、零エネルギーにおける有限状態密度を予言することを示す。 これは、弱結合における相互作用駆動不安定性に対するディラック粒子の感受性が増大することを示唆する。 次に、Schl\"afli記号$\{p,q\}$で特徴付けられる格子の離散並進対称性と回転対称性の明示的な形を導出し、ホッピング位相として表される離散スピン接続を平行輸送を介して明示的に構築する。 我々の結果は、メタマテリアルプラットフォームにおけるスピン曲率効果の実験的実現と、双曲形状における相関ディラック位相の系統的な数値研究への道を開く。 |
Original Text | 日本語訳 |
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This paper explores some propagation features of electrodynamics in a Lorentz-violating scenario, focusing on a specific CPT-even term within the photon sector of the Standard Model Extension (SME). The study derives a covariant dispersion relation for light propagation in the presence of a Lorentz-violating symmetric tensor field \(C_{ab}(x)\), which reveals a modified light cone structure described by a quartic polynomial. The analysis includes a simplified model where the tensor field assumes a dyadic form, leading to an effective metric that dictates the propagation. The paper investigates three distinct cases: Lorentz-violating vectors which are timelike, lightlike and spacelike, and examines their implications for the effective velocity of light, birefringence, and analogies with electrodynamics in material media. The results highlight anisotropic propagation effects and provide insights into the interplay between Lorentz violation and modified causal structures. The study concludes with a discussion of the phenomenological implications and possible experimental tests for such Lorentz-violating effects. | 本論文では、ローレンツ非保存のシナリオにおける電気力学の伝播特性のいくつかを、標準模型拡張(SME)の光子セクター内の特定のCPT偶項に焦点を当てて考察する。 本研究では、ローレンツ非保存の対称テンソル場 \(C_{ab}(x)\) の存在下での光伝播に対する共変分散関係を導出し、4次多項式で記述される修正光円錐構造を明らかにする。 解析には、テンソル場が2項形式をとる単純化モデルが含まれており、伝播を規定する有効計量が得られる。 本論文では、時間的、光的、空間的なローレンツ非保存ベクトルという3つの異なるケースを考察し、それらが有効光速度、複屈折、物質媒質における電気力学との類似性に及ぼす影響について考察する。 結果は異方的な伝播効果を浮き彫りにし、ローレンツ対称性の破れと修正された因果構造との相互作用についての洞察を提供する。 本研究は、そのようなローレンツ対称性の破れの効果に関する現象論的含意と可能な実験的検証について議論して結論づけている。 |
Original Text | 日本語訳 |
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Does a nontrivial gravitational excitation require a modified internal gauge theory constitutive law? As there is no canonical mapping between differential forms valued in distinct Lie algebras, the answer is negative, and entirely dependent on the specific unification scheme. A structural formulation in BF theory in terms of a constitutive diagram between the excitations of different interaction sectors is provided, alongside a discussion of the structure of the broken phase. As a nontrivial option, a "spontaneous" breaking into the physical constraint is attempted, however it is shown that basic B-potentials alone would not be viable. A heuristic discussion of internal gauge theory and gravity is provided, and by conflating the observer's internal and external state with the spacetime tangent structure, it is argued that there is a simple geometric obstruction to a nontrivially unified phase. A more ad hoc treatment of gauge theory and gravitational structure remains as the clear path forward, while observer, signal and causal considerations would suggest studying alternative backgrounds to the manifold topology. | 非自明な重力励起は、修正された内部ゲージ理論構成則を必要とするか?異なるリー代数に値を持つ微分形式間の標準的な写像が存在しないため、答えは「否定」であり、特定の統一スキームに完全に依存する。 異なる相互作用セクターの励起間の構成図を用いたBF理論における構造的定式化が提示され、破れた位相の構造についての議論も行われる。 非自明な選択肢として、物理的制約の「自発的」破れが試みられるが、基本的なBポテンシャルだけでは実現不可能であることが示される。 内部ゲージ理論と重力に関する経験的議論が提示され、観測者の内部状態と外部状態を時空接線構造と融合させることで、非自明な統一位相に対する単純な幾何学的障害が存在することが主張される。 ゲージ理論と重力構造のよりアドホックな扱いは、依然として明確な前進の道筋であり、一方で観測者、信号、因果関係を考慮すると、多様体位相の代替的な背景を研究することが示唆される。 |
Original Text | 日本語訳 |
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We explore constraints that arise from associating an entanglement wedge (EW) to subregions of a cutoff boundary at a finite distance in AdS/CFT, using a subcritical end-of-the-world (ETW) brane acting as a cutoff. In particular, we consider the case of two intervals in the holographic dual to a BCFT, with one interval $A$ located at the asymptotic boundary and the second interval $B$ located on the ETW brane. We discuss in detail subtleties that arise near the RT end-points when defining the EW for this configuration, particularly in the connected phase. Entanglement wedge nesting (EWN) requires that $\mathcal{W}_E(A) \cup \mathcal{W}_E(B) \subseteq \mathcal{W}_E(A\cup B)$. We demonstrate that already in the simplest example of an AdS$_3$ bulk geometry, EWN can be violated even if $A$ and $B$ are spacelike separated through the bulk and instead we must require the stronger condition that $\mathcal{W}_E(A)$ be spacelike separated from $\mathcal{W}_E(B)$, which highlights the non-local nature of the cutoff theory. Our prescription to associate EWs to subregions on the ETW brane is different from the restricted maximin procedure in arXiv:2008.07022 but will agree within the subset of parameter space where EWN is respected. Additionally, we study EWN in a two sided BTZ black hole geometry with an ETW brane in one of the exteriors. In the BTZ black hole example we find that our condition for EWN disallows configurations where the RT surface goes from the brane to the black hole singularity. | AdS/CFTにおいて、カットオフ境界の有限距離にある部分領域にエンタングルメントウェッジ(EW)を関連付けることから生じる制約条件を、カットオフとして機能する亜臨界世界端(ETW)ブレーンを用いて考察する。 特に、BCFTのホログラフィック双対における2つの区間、すなわち、1つの区間 $A$ が漸近境界に位置し、もう1つの区間 $B$ がETWブレーン上に位置する場合を考える。 この構成においてEWを定義する際に、特に接続相において、RT端点付近で生じる微妙な点について詳細に議論する。 エンタングルメントウェッジネスティング(EWN)では、$\mathcal{W}_E(A) \cup \mathcal{W}_E(B) \subseteq \mathcal{W}_E(A\cup B)$ が成立することが必要である。 我々は、AdS$_3$バルク幾何学の最も単純な例において、$A$と$B$がバルクを通して空間的に分離されていてもEWNが破れる可能性があることを示し、代わりに$\mathcal{W}_E(A)$が$\mathcal{W}_E(B)$から空間的に分離されているというより強い条件を要求する必要があることを明らかにします。 これはカットオフ理論の非局所性を浮き彫りにします。 EWをETWブレーン上の部分領域に関連付けるという我々の規定は、arXiv:2008.07022における制限付きマキシミン手順とは異なりますが、EWNが尊重されるパラメータ空間の部分集合内では一致します。 さらに、片方の外部にETWブレーンを持つ両面BTZブラックホール幾何学におけるEWNを調べます。 BTZブラックホールの例では、EWNの条件により、RT面がブレーンからブラックホール特異点に向かう構成が許されないことがわかります。 |
Original Text | 日本語訳 |
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In the tensor network approach to statistical physics, properties of the critical point of a 2D lattice model are encoded by a four-legged tensor which is a fixed point of an RG map. The traditional way to find the fixed point tensor consists in iterating the RG map after having tuned the temperature to criticality. Here we develop a different and more direct technique, which solves the fixed point equation via the Newton method. This is challenging due to the existence of marginal deformations -- linear transformations of the coordinate frame, which parametrize a two-dimensional family of fixed points. We address this challenge by including a 90 degree rotation into the RG map. This flips the sign of the problematic marginal eigenvalues, rendering the fixed point isolated and accessible via the Newton method. We demonstrate the power of this technique via explicit computations for the 2D Ising and 3-state Potts models. Using the Gilt-TNR algorithm at bond dimension $\chi=30$, we find the fixed point tensors with $10^{-9}$ accuracy, much higher than what was previously achieved. | 統計物理学におけるテンソルネットワークアプローチでは、2次元格子モデルの臨界点の特性は、RGマップの不動点である4本足テンソルによって符号化されます。 固定点テンソルを求める従来の方法は、温度を臨界点に調整した後、RGマップを反復計算することでした。 本稿では、ニュートン法を用いて固定点方程式を解く、より直接的な手法を開発します。 これは、2次元の固定点族をパラメータ化する座標フレームの線形変換である周辺変形が存在するため、困難です。 本稿では、RGマップに90度回転を加えることでこの課題に対処します。 これにより、問題となる周辺固有値の符号が反転し、固定点が分離され、ニュートン法でアクセス可能になります。 本稿では、2次元イジングモデルと3状態ポッツモデルの明示的な計算によって、この手法の威力を示します。 結合次元$\chi=30$でGilt-TNRアルゴリズムを用いることで、固定点テンソルを$10^{-9}$の精度で求めることができ、これはこれまでの結果よりもはるかに高い。 |
Original Text | 日本語訳 |
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Nonlinear field equations for the supersymmetric higher-spin gauge theory describing totally symmetric bosonic and fermionic massless fields along with hook-type bosonic fields of all spins in any space-time dimension are presented. One of the novel features of the proposed formalism is that the $osp(1,2)$ invariance and factorisation conditions are formulated within the BRST formalism, that greatly simplifies the form of nonlinear HS equations. To match the list of vertices found by Metsaev, higher-spin gauge theory is anticipated to possess an infinite number of independent coupling constants. A conjecture that these coupling constants result from the locality restrictions on the elements of the factorisation ideal is put forward. | 超対称高スピンゲージ理論のための非線形場の方程式が提示される。 この方程式は、全対称な質量零のボゾン場およびフェルミオン場、ならびに任意の時空次元における全スピンのフック型ボゾン場を記述する。 提案された形式論の新しい特徴の一つは、$osp(1,2)$不変性と因数分解条件がBRST形式論の範囲内で定式化されていることであり、これにより非線形HS方程式の形が大幅に簡素化される。 メツァエフによって発見された頂点のリストと一致するように、高スピンゲージ理論は無限個の独立な結合定数を持つと予想される。 これらの結合定数は因数分解イデアルの元に対する局所性制約から生じるという予想が提出される。 |
Original Text | 日本語訳 |
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We present a holomorphic framework in which gravity, gauge interactions, and their couplings to charges and currents emerge from a single geometric action on a four-complex-dimensional manifold. The Hermitian metric yields on the real slice $y^\mu = 0$, a real symmetric metric $g_{(\mu \nu)}$ giving the vacuum Einstein equations, and an antisymmetric part $g_{[\mu \nu]}$ that reproduces Maxwell's equations with sources. A single holomorphic gauge connection for $G_{\text{GUT}}$, such as $SU(5)$ or $SO(10)$, encodes all gauge sectors; its Bianchi identities give homogeneous Yang--Mills equations, and variation imposes $\nabla_\mu F^{\mu \nu}_A = J^\nu_A$. Chiral fermions arise from a holomorphic Dirac Lagrangian and couple minimally to all gauge fields, reproducing the Standard Model spectrum. Anomaly cancellation follows from holomorphic gauge invariance. A holomorphic adjoint Higgs breaks $G_{\text{GUT}} \rightarrow SU(3) \times SU(2) \times U(1)$ with unified coupling, and a second Higgs breaks electroweak symmetry, generating $W^\pm$, $Z$, and fermion masses. Below the unification scale, couplings run by standard renormalization-group flow. This construction unifies Einstein gravity, Yang--Mills theory, electromagnetism, and chiral fermions into a single classical geometric framework, and admits quantization via a holomorphic path integral that reproduces standard Feynman rules. | 我々は、重力、ゲージ相互作用、そしてそれらの電荷や電流への結合が、4次元複素多様体への単一の幾何学的作用から生じる正則枠組みを提示する。 エルミート計量は、実スライス$y^\mu = 0$、真空アインシュタイン方程式を与える実対称計量$g_{(\mu \nu)}$、およびソース付きマクスウェル方程式を再現する反対称部分$g_{[\mu \nu]}$を与える。 $SU(5)$や$SO(10)$などの$G_{\text{GUT}}$に対する単一の正則ゲージ接続は、すべてのゲージセクターを符号化する。 そのビアンキ恒等式は同次ヤン-ミルズ方程式を与え、変分は$\nabla_\mu F^{\mu \nu}_A = J^\nu_A$を課す。 カイラルフェルミオンは正則ディラック・ラグランジアンから生成され、すべてのゲージ場と最小限に結合し、標準模型のスペクトルを再現する。 異常性のキャンセルは正則ゲージ不変性から生じる。 正則随伴ヒッグスは統一結合によって$G_{\text{GUT}} \rightarrow SU(3) \times SU(2) \times U(1)$を破り、2つ目のヒッグスは電弱対称性を破り、$W^\pm$、$Z$、およびフェルミオン質量を生成する。 統一スケール以下では、結合は標準的な繰り込み群フローによって実行される。 この構成は、アインシュタイン重力、ヤン-ミルズ理論、電磁気学、およびカイラルフェルミオンを単一の古典的な幾何学的枠組みに統合し、標準的なファインマン規則を再現する正則経路積分を介して量子化を可能にする。 |
Original Text | 日本語訳 |
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We investigate the influence of spin polarization in strongly interacting matter by introducing a finite spin potential, $\mu_\Sigma$, which effectively controls the spin density of the system without requiring rotation or specific boundary conditions. Inspired by recent lattice QCD simulations that incorporated such a potential, we implement this approach within an effective QCD framework. Our results show that increasing spin polarization leads to a simultaneous decrease in both the chiral and deconfinement restoration temperatures. The resulting phase structure is qualitatively consistent with lattice findings, and notably, we observe the emergence of a first-order chiral phase transition at low temperature. These results suggest that spin-polarized environments can significantly impact the QCD phase diagram and offer a controlled route for studying spin effects in hot and dense matter. | 我々は、回転や特定の境界条件を必要とせずに系のスピン密度を効果的に制御する有限スピンポテンシャル$\mu_\Sigma$を導入することにより、強く相互作用する物質におけるスピン偏極の影響を調べる。 このようなポテンシャルを組み込んだ最近の格子QCDシミュレーションに着想を得て、我々はこのアプローチを有効QCDの枠組みの中で実装する。 我々の結果は、スピン偏極の増加がカイラル回復温度と脱閉じ込め回復温度の両方の同時低下をもたらすことを示している。 結果として得られる相構造は格子QCDの知見と定性的に整合しており、特に低温で一次カイラル相転移の出現を観測する。 これらの結果は、スピン偏極環境がQCD相図に大きな影響を与え、高温高密度物質におけるスピン効果を研究するための制御された方法を提供することを示唆している。 |
Original Text | 日本語訳 |
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Understanding the confinement mechanism in gauge theories and the universality of effective string-like descriptions of gauge flux tubes remains a fundamental challenge in modern physics. We probe string modes of motion with dynamical matter in a digital quantum simulation of a (2+1) dimensional gauge theory using a superconducting quantum processor with up to 144 qubits, stretching the hardware capabilities with quantum-circuit depths comprising up to 192 two-qubit layers. We realize the $Z_2$-Higgs model ($Z_2$HM) through an optimized embedding into a heavy-hex superconducting qubit architecture, directly mapping matter and gauge fields to vertex and link superconducting qubits, respectively. Using the structure of local gauge symmetries, we implement a comprehensive suite of error suppression, mitigation, and correction strategies to enable real-time observation and manipulation of electric strings connecting dynamical charges. Our results resolve a dynamical hierarchy of longitudinal oscillations and transverse bending at the end points of the string, which are precursors to hadronization and rotational spectra of mesons. We further explore multi-string processes, observing the fragmentation and recombination of strings. The experimental design supports 300,000 measurement shots per circuit, totaling 600,000 shots per time step, enabling high-fidelity statistics. We employ extensive tensor network simulations using the basis update and Galerkin method to predict large-scale real-time dynamics and validate our error-aware protocols. This work establishes a milestone for probing non-perturbative gauge dynamics via superconducting quantum simulation and elucidates the real-time behavior of confining strings. | ゲージ理論における閉じ込め機構とゲージ磁束管の有効な弦的記述の普遍性を理解することは、現代物理学における根本的な課題である。 我々は、最大144量子ビットの超伝導量子プロセッサを用いて、(2+1)次元ゲージ理論のデジタル量子シミュレーションにおいて、動的物質と弦の運動モードを調べた。 このシミュレーションでは、最大192層の2量子ビット層からなる量子回路の深さまでハードウェア能力を拡張した。 我々は、重い六角形の超伝導量子ビットアーキテクチャへの最適化された埋め込みを通じて、$Z_2$-ヒッグス模型($Z_2$HM)を実現し、物質場とゲージ場をそれぞれ頂点超伝導量子ビットとリンク超伝導量子ビットに直接マッピングした。 局所ゲージ対称性の構造を用いて、包括的なエラー抑制、緩和、および補正戦略を実装し、動的電荷を結びつける電気弦のリアルタイム観測と操作を可能にした。 我々の研究成果は、弦の両端における縦振動と横方向の曲がりの力学的階層構造を解明するものであり、これらは中間子のハドロン化と回転スペクトルの前兆となる。 さらに、弦のフラグメンテーションと再結合を観測することで、マルチストリング過程を探求する。 実験設計は、回路あたり30万ショット、時間ステップあたり合計60万ショットをサポートし、高忠実度の統計を可能にする。 我々は、基底更新法とガラーキン法を用いた広範なテンソルネットワークシミュレーションを用いて、大規模なリアルタイムダイナミクスを予測し、誤差を考慮したプロトコルを検証する。 本研究は、超伝導量子シミュレーションによる非摂動的なゲージダイナミクスの探究におけるマイルストーンを確立し、閉じ込め弦のリアルタイム挙動を解明する。 |
Original Text | 日本語訳 |
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The study of unbound binary-black-hole encounters provides a gauge-invariant approach to exploring strong-field gravitational interactions in two-body systems, which can subsequently inform waveform models for bound orbits. In this work, we present 60 new highly accurate numerical relativity (NR) simulations of black-hole scattering, generated using the Spectral Einstein Code (SpEC). Our simulations include 14 spin-aligned configurations, as well as 16 configurations with unequal masses, up to a mass ratio of 10. We perform the first direct comparison of scattering angles computed using different NR codes, finding good agreement. We compare our NR scattering angle results to the post-Minkowskian (PM)-based effective-one-body (EOB) closed-form models SEOB-PM and $w_{\rm EOB}$, finding less than 5% deviation except near the scatter-capture separatrix. Comparisons with the post-Newtonian-based EOB evolution models SEOBNRv5 and TEOBResumS-Dal\'{i} reveal that the former agrees within 8% accuracy with non-spinning NR results across most parameter ranges, whereas the latter matches similarly at lower energies but diverges significantly at higher energies. Both evolution EOB models exhibit increased deviations for spinning systems, predicting a notably different location of the capture separatrix compared to NR. Our key finding is the first measurement of disparate scattering angles from NR simulations due to asymmetric gravitational-wave emission. We compare these results to SEOB-PM models constructed to calculate the scattering angle of a single black hole in asymmetric systems. | 非束縛連星ブラックホールの遭遇の研究は、二体系における強磁場重力相互作用を探求するためのゲージ不変なアプローチを提供し、ひいては束縛軌道の波形モデルに情報を与える可能性があります。 本研究では、スペクトル・アインシュタイン・コード(SpEC)を用いて生成された、ブラックホール散乱の高精度数値相対論(NR)シミュレーションを60件新たに提示します。 シミュレーションには、14種類のスピン整列配置と、質量比が最大10までの16種類の不等質量配置が含まれています。 異なるNRコードを用いて計算された散乱角を初めて直接比較し、良好な一致が得られました。 我々はNR散乱角の結果を、ポストミンコフスキー(PM)ベースの有効一体(EOB)閉形式モデルSEOB-PMおよび$w_{\rm EOB}$と比較し、散乱・捕捉セパラトリクス付近を除いて5%未満の偏差を確認した。 ポストニュートンベースのEOB進化モデルSEOBNRv5およびTEOBResumS-Dal\'{i}との比較では、前者はほとんどのパラメータ範囲で非回転NRの結果と8%の精度で一致するのに対し、後者は低エネルギーでは同様に一致するものの、高エネルギーでは大きく乖離することが明らかになった。 どちらの進化EOBモデルも回転系では偏差が増大し、NRと比較して捕捉セパラトリクスの位置が著しく異なることを予測する。 我々の重要な発見は、非対称重力波放射によるNRシミュレーションからの異なる散乱角の初めての測定である。 これらの結果を、非対称系における単一ブラックホールの散乱角を計算するために構築されたSEOB-PMモデルと比較する。 |