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| Original Text | 日本語訳 |
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| We present the first computation of next-to-next-to-leading order (NNLO) pure QED and mixed QCD$\otimes$QED corrections to unpolarized and polarized semi-inclusive deep-inelastic scattering (SIDIS). Building on our previous NNLO QCD results, these corrections are crucial for improving the theoretical precision. The coefficient functions are derived within the QCD factorization framework using dimensional regularization, with consistent renormalization and mass factorization. A detailed phenomenological analysis shows that the NNLO QED and QCD$\otimes$QED terms enhance perturbative stability and reduce scale uncertainties. These results are essential for high-precision SIDIS predictions at future facilities such as the Electron-Ion Collider. | 我々は、非偏光および偏光半包括深非弾性散乱（SIDIS）に対するNNLO（次々次主要次数）純粋QEDおよび混合QCD$\otimes$QED補正の初めての計算結果を提示する。 これまでのNNLO QCDの結果に基づき、これらの補正は理論精度の向上に極めて重要である。 係数関数は、次元正則化、整合的な繰り込み、質量因子分解を用いたQCD因子分解の枠組み内で導出される。 詳細な現象論的解析により、NNLO QED項とQCD$\otimes$QED項は摂動安定性を高め、スケール不確定性を低減することがわかる。 これらの結果は、電子イオン衝突型加速器（ELC）などの将来の施設における高精度SIDIS予測に不可欠である。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We deploy Quantum Chromodynamics (QCD) in Light-front Quantization (and Gauge), discretized and truncated in both Fock -- and momentum -- spaces with a particle-register encoding suited for quantum simulation; we show for the first time how to calculate fragmentation functions, a problem heretofore untractable in general from \emph{ab-initio} approaches. We provide a classical-simulator based proof-of-concept by computing the charm-to-charmonium fragmentation, $c\to J/\psi$, in a simplified setup, an interesting case where we can (reasonably) compare with the known 1993 perturbative evaluation within Nonrelativistic QCD. | 我々は、量子色力学（QCD）を光波面量子化（およびゲージ）に展開し、量子シミュレーションに適した粒子レジスタ符号化を用いて、フォック空間と運動量空間の両方で離散化・打ち切ります。 そして、これまで第一原理アプローチでは一般には扱えなかったフラグメンテーション関数の計算方法を初めて示します。 簡略化された設定でチャームからチャーモニウムへのフラグメンテーション、$c\to J/\psi$を計算することで、古典シミュレータに基づく概念実証を提供します。 これは、非相対論的QCDにおける1993年の既知の摂動論的評価と（妥当に）比較できる興味深いケースです。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| This article offers a broad-brush account of the Newtonian three-body problem, from its origins with Newton to its vibrant present, emphasizing its enduring influence on theoretical physics. It unfolds through a series of self-contained episodes that illuminate the scientific fields and the paradigm shift that have grown out of this problem. | 本稿は、ニュートンの三体問題について、ニュートンの創始から現在に至るまで、理論物理学への永続的な影響に焦点を当てつつ、概説する。 本稿は、一連の独立したエピソードを通して展開され、この問題から生まれた科学分野とパラダイムシフトを明らかにする。 |
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| Black holes with sufficiently large initial charge and mass will Hawking-evaporate towards the extremal limit. The emission slows as the temperature approaches zero, but still reaches the point where a single Hawking quantum would make the object superextremal, removing the horizon. We take this semiclassical prediction at face value and ask: When the emission occurs, what is revealed? Using a model of thin-shell collapse with subsequent accretion/evaporation by a null flux of ingoing positive/negative energy (charged Vaidya spacetime glued to a flat interior), we find two possible outcomes: (i) For shells that are initially very tightly bound, a timelike singularity forms and later appears; or (ii) for unbound or modestly bound shells, the matter re-emerges as a null shell that expands to infinity. This expanding remnant has been bathed in the ingoing Hawking quanta during evaporation and presumably carries correlations with the outgoing quanta, offering the attractive possibility of studying information paradox issues in a setup where spacetime curvatures are globally small, so that quantum gravity is not required. Even for ordinary black holes that evaporate down to the Planck size, we propose a radical new scenario for the interior: rather than forming a singularity, the collapsing matter settles onto an \textit{outgoing} null trajectory \textit{inside} the horizon for the entirety of evaporation. | 十分に大きな初期電荷と質量を持つブラックホールは、極限に向かってホーキング蒸発する。 放射は温度が零に近づくにつれて減速するが、それでも単一のホーキング量子が物体を超極限状態にし、地平線を消し去る点に達する。 我々はこの半古典的予測を額面通りに受け止め、次の問いを提起する。 放射が起こると、何が明らかになるのか？薄い殻の崩壊と、それに続く正／負のエネルギーの流入による降着／蒸発のモデル（荷電されたヴァイディア時空が平坦な内部に接着されている）を用いると、2つの結果が考えられる。 (i) 初期に非常に強く束縛されている殻の場合、時間的特異点が形成され、後に現れる。 (ii) 束縛されていない、あるいはわずかに束縛されている殻の場合、物質は無限に膨張するヌル殻として再出現する。 この膨張する残骸は、蒸発中に入射するホーキング量子に浸されており、おそらく出射する量子と相関関係にあると考えられるため、時空の曲率が全体的に小さく、量子重力を必要としない設定において、情報パラドックスの問題を研究できる魅力的な可能性を秘めている。 プランクサイズまで蒸発する通常のブラックホールであっても、我々は内部について根本的に新しいシナリオを提案する。 すなわち、特異点を形成するのではなく、収縮する物質は蒸発の全過程を通じて、地平線の内側にある\textit{出射する}ヌル軌道上に落ち着くのである。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate decoherence mechanisms in open quantum systems using quantum field theory techniques and the quantum Boltzmann equation. Specifically, we focus on decoherence through Bremsstrahlung emission, a fundamental process in quantum electrodynamics leading to coherence loss. By applying quantum field theory techniques and quantum Boltzmann equation, we model the fermion-photon interaction in the Stern-Gerlach interferometer and analyze the induced dephasing factor. Our approach offers significant advancements in understanding decoherence and its potential applications in quantum sensing and atomic interferometry. We demonstrate the accuracy of our method by comparing results to classical Bremsstrahlung. | 量子場理論の手法と量子ボルツマン方程式を用いて、開放量子系におけるデコヒーレンスのメカニズムを解明する。 具体的には、量子電気力学においてコヒーレンス損失につながる基本過程である制動放射放出を介したデコヒーレンスに焦点を当てる。 量子場理論の手法と量子ボルツマン方程式を適用することで、シュテルン・ゲルラッハ干渉計におけるフェルミオン-光子相互作用をモデル化し、誘起される位相ずれ係数を解析する。 本手法は、デコヒーレンスの理解と、量子センシングおよび原子干渉計への潜在的応用において大きな進歩をもたらす。 本手法の精度は、古典的な制動放射の結果と比較することで実証する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The circuit complexity of time-evolved pure quantum states grows linearly in time for an exponentially long time. This behavior has been proven in certain models, is conjectured to hold for generic quantum many-body systems, and is believed to be dual to the long-time growth of black hole interiors in AdS/CFT. Achieving a similar understanding for mixed states remains an important problem. In this work, we study the circuit complexity of time-evolved subsystems of pure quantum states. We find that for greater-than-half subsystem sizes, the complexity grows linearly in time for an exponentially long time, similarly to that of the full state. However, for less-than-half subsystem sizes, the complexity rises and then falls, returning to low complexity as the subsystem equilibrates. Notably, the transition between these two regimes occurs sharply at half system size. We use holographic duality to map out this picture of subsystem complexity dynamics and rigorously prove the existence of the sharp transition in random quantum circuits. Furthermore, we use holography to predict features of complexity growth at finite temperature that lie beyond the reach of techniques based on random quantum circuits. In particular, at finite temperature, we argue for an additional sharp transition at a critical less-than-half subsystem size. Below this critical value, the subsystem complexity saturates nearly instantaneously rather than exhibiting a rise and fall. This novel phenomenon, as well as an analogous transition above half system size, provides a target for future studies based on rigorous methods. | 時間発展した純粋量子状態の回路複雑度は、指数関数的に長い時間にわたって時間とともに線形に増加する。 この振る舞いは特定のモデルで証明されており、一般的な量子多体系でも成り立つと推測されており、AdS/CFTにおけるブラックホール内部の長時間成長と双対であると考えられている。 混合状態について同様の理解を得ることは依然として重要な問題である。 本研究では、時間発展した純粋量子状態のサブシステムの回路複雑度を研究する。 サブシステムサイズが半分より大きい場合、複雑度は完全な状態と同様に、指数関数的に長い時間にわたって時間とともに線形に増加することがわかる。 しかし、サブシステムサイズが半分より小さい場合、複雑度は増加してから減少し、サブシステムが平衡化すると低い複雑度に戻る。 注目すべきことに、これら2つの領域間の遷移は、システムサイズの半分で急激に起こる。 我々はホログラフィック双対性を用いて、このサブシステム複雑性ダイナミクスの図式を描き出し、ランダム量子回路における鋭い遷移の存在を厳密に証明する。 さらに、ホログラフィーを用いて、ランダム量子回路に基づく手法では実現不可能な、有限温度における複雑性増大の特徴を予測する。 特に、有限温度においては、サブシステムサイズの半分未満の臨界値において、さらなる鋭い遷移が生じると主張する。 この臨界値以下では、サブシステム複雑性は上昇と下降を示すのではなく、ほぼ瞬時に飽和する。 この新しい現象、およびシステムサイズの半分以上における類似の遷移は、厳密な手法に基づく将来の研究のターゲットとなる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| For chaotic quantum dynamics modeled by random unitary circuits, we study the complexity of reduced density matrices of subsystems as a function of evolution time where the initial global state is a product state. The state complexity is defined as the minimum number of local quantum channels to generate a given state from a product state to a good approximation. In $1+1$d, we prove that the complexity of subsystems of length $\ell$ smaller than half grows linearly in time $T$ at least up to $T = \ell / 4$ but becomes zero after time $T = \ell /2$ in the limit of a large local dimension, while the complexity of the complementary subsystem of length larger than half grows linearly in time up to exponentially late times. Using holographic correspondence, we give some evidence that the state complexity of the smaller subsystem should actually grow linearly up to time $T = \ell/2$ and then abruptly decay to zero. | ランダムユニタリー回路でモデル化されたカオス量子ダイナミクスについて、初期グローバル状態が積状態であるサブシステムの縮約密度行列の複雑性を進化時間の関数として調べる。 状態複雑度は、積状態から良好な近似値へと与えられた状態を生成するために必要な局所量子チャネルの最小数として定義される。 $1+1$dにおいて、長さが半分より小さいサブシステムの複雑度は、少なくとも$T = \ell / 4$までは時間$T$とともに線形に増加するが、大きな局所次元の極限では時間$T = \ell/2$以降はゼロになる。 一方、長さが半分より大きい相補サブシステムの複雑度は、指数関数的に遅い時間まで時間とともに線形に増加する。 ホログラフィック対応を用いて、小さいサブシステムの状態複雑度は実際には時間$T = \ell/2$まで線形に増加し、その後急激にゼロに減少するという証拠を示す。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Neural Network (NN) architectures that break statistical independence of parameters have been proposed as a new approach for simulating local quantum field theories (QFTs). In the infinite neuron number limit, single-layer NNs can exactly reproduce QFT results. This paper examines the viability of this architecture for perturbative calculations of local QFTs for finite neuron number $N$ using scalar $\phi^4$ theory in $d$ Euclidean dimensions as an example. We find that the renormalized $O(1/N)$ corrections to two- and four-point correlators yield perturbative series which are sensitive to the ultraviolet cut-off and therefore have a weak convergence. We propose a modification to the architecture to improve this convergence and discuss constraints on the parameters of the theory and the scaling of N which allow us to extract accurate field theory results. | パラメータの統計的独立性を破るニューラルネットワーク（NN）アーキテクチャが、局所量子場理論（QFT）をシミュレートするための新しいアプローチとして提案されている。 ニューロン数が無限の極限では、単層NNはQFTの結果を正確に再現できる。 本論文では、このアーキテクチャが、有限ニューロン数$N$に対する局所QFTの摂動計算において、$d$ユークリッド次元のスカラー$\phi^4$理論を例として実現可能であるかどうかを検証する。 2点および4点相関器への繰り込み$O(1/N)$補正は、紫外線カットオフに敏感な摂動級数を生成するため、収束が弱いことがわかった。 本稿では、この収束性を改善するためのアーキテクチャの修正を提案し、正確な場の理論結果を導き出すために必要となる理論パラメータとNのスケーリングに関する制約について議論する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Fermi arcs represent the surface states at the boundary of a three-dimensional topological semimetal with the vacuum, illustrating the notion of bulk-boundary correspondence playing out in real materials. Their special character is tied up with the topological charges carried by the nodes of the semimetal in the momentum space, where two or more bands cross. In fact, they are constrained to begin and end on the perimeters of the projections of the Fermi surfaces of the bands tangentially, signalling their mixing with the bulk states. The number of Fermi arcs grazing onto the tangents of the outermost projection about a given node also reflects the magnitude of the charge at the node (equalling the Berry-curvature monopole), revealing the intrinsic topology of the underlying bandstructure, which can be visualised in experiments like ARPES. Here we take upon the task of unambiguously characterising the analytical structure of these states for generic nodal points, (1) whose degeneracy might be twofold or multifold; and (2) the associated bands might exhibit isotropic or anisotropic, linear- or nonlinear-in-momentum dispersion. Moreover, we also address the question of whether we should get any Fermi arcs at all for topological nodes carrying zero values of monopoles, but representing ideal dipoles. | フェルミアークは、三次元トポロジカル半金属と真空の境界における表面状態を表し、現実の物質で実現されているバルク-境界対応の概念を例証しています。 その特殊な性質は、運動量空間において半金属のノードが担うトポロジカル電荷と結びついており、そこでは2つ以上のバンドが交差します。 実際、フェルミアークは、バンドのフェルミ面の接線方向の投影の周縁上で始まり、終わるように制約されており、バルク状態との混合を示しています。 特定のノードの周りの最外投影の接線に接するフェルミアークの数は、ノードにおける電荷の大きさ（ベリー曲率モノポールに等しい）も反映しており、基礎となるバンド構造の固有のトポロジーを明らかにし、ARPESなどの実験で可視化することができます。 本稿では、一般的なノード点について、これらの状態の解析的構造を一義的に特徴付けるという課題に取り組む。 (1) ノード点の縮退は2重または多重である可能性があり、(2) 関連するバンドは等方性または異方性、運動量分散は線形または非線形である可能性がある。 さらに、モノポールの値がゼロであるが理想双極子を表す位相ノードに対して、フェルミ弧が得られるかどうかという問題にも取り組む。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate the accumulation of null matter at the stable photon sphere in the Mannheim-Kazanas metric, the analogue to the Schwarzschild solution in Weyl's conformal theory of gravity. In our toy problem in which we consider an infinitely-thin shell, we find that a jump in radial pressure ${T^r}_r$ is induced across the shell unless the shell has a radius of either the unstable or stable photon sphere radii. We then find that upon loading the stable photon sphere, its area remains invariant. Furthermore, at a critical threshold loading limit for this zero-width null matter shell, we are able to produce a metric containing an extremal horizon with an AdS$_2\times$S$^2$ geometry completely independent of the cosmological curvature. This hitherto unencountered and therefore unexpected result is a phenomenon unseen in standard nonconformal second-order metrics with nonzero cosmological constants. | 我々は、マンハイム-カザナス計量（ワイルの共形重力理論におけるシュワルツシルト解の類似物）における安定光子球面へのヌル物質の蓄積を調査する。 無限に薄い殻を考えるというこのトイプロブレムにおいて、殻の半径が不安定光子球半径または安定光子球半径のいずれかでない限り、殻を横切る径方向圧力${T^r}_r$の急上昇が誘起されることを見出した。 そして、安定光子球に負荷をかけても、その面積は不変のままであることを見出した。 さらに、このゼロ幅ヌル物質殻の臨界閾値負荷極限において、宇宙曲率とは全く無関係なAdS$_2\times$S$^2$幾何学を持つ極限地平線を含む計量を生成することができる。 このこれまで未知であり、したがって予想外の結果は、非ゼロ宇宙定数を持つ標準的な非共形2階計量では見られない現象である。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We present a quantum quadratic gravity inflationary scenario that can accommodate the new cosmological constraints, which have disfavored Starobinsky inflation. The theory is asymptotically free in the ultraviolet, but 1-loop running is found to dynamically lead to slow-roll inflation toward the infrared. When a large number of matter fields contribute to the beta functions, the spectral index and the tensor-to-scalar ratio can be phenomenologically viable. We find that as inflation ends, the theory approaches its strong coupling regime and general relativity must emerge, as an effective field theory, as the universe must reheat and enter its standard radiation era. In order to avoid strong coupling, a minimum tensor-to-scalar ratio of 0.01 is predicted for this theory. Our framework offers a laboratory for connecting a concrete ultraviolet completion (quantum quadratic gravity) with inflationary dynamics, reheating, and precise cosmological observations. | 我々は、スタロビンスキーインフレーションに不利な新しい宇宙論的制約条件を許容できる量子二次重力インフレーションシナリオを提示する。 この理論は紫外線領域では漸近的に自由であるが、1ループ実行は赤外線領域へのスローロールインフレーションを動的に導くことがわかった。 多数の物質場がベータ関数に寄与する場合、スペクトル指数とテンソル・スカラー比は現象論的に成立する可能性がある。 インフレーションが終結すると、理論は強結合領域に近づき、宇宙が再加熱されて標準放射時代に入るため、有効場の理論として一般相対論が出現しなければならないことがわかった。 強結合を回避するために、この理論のテンソル・スカラー比は最小で0.01になると予測される。 私たちの枠組みは、具体的な紫外線完成（量子二次重力）を インフレーション力学、再加熱、そして精密な宇宙論的観測と結び付けるための実験室を提供します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We consider two-dimensional $\mathcal{N}=(2,2)$ supersymmetric field theories living on a weighted projective space $\mathbb{WCP}_{[n_1,n_2]}^1$, often referred to as a spindle. Starting from the spindle solution of five-dimensional minimal gauged supergravity, we construct a theory on a spindle which preserves supersymmetry via the anti-twist mechanism and admits two Killing spinors of opposite $R$-charge. We apply the technique of supersymmetric localisation to compute the exact partition function for a theory consisting of an abelian vector multiplet and a chiral multiplet, finding that the path integral localises to a real moduli space of vector multiplet fluctuations. We compute the one-loop determinants via the equivariant index, using both the method of unpaired eigenvalues and the fixed point theorem, finding agreement between the two approaches. We conclude with the explicit partition function for an example of a charged chiral multiplet in the presence of a Fayet-Iliopoulos term and comment on its dependence on the overall length scale of the geometry. This work paves the way towards uncovering two-dimensional dualities, such as mirror symmetry, for field theories defined on orbifold backgrounds. | 我々は、しばしばスピンドルと呼ばれる重み付き射影空間$\mathbb{WCP}_{[n_1,n_2]}^1$上に存在する2次元$\mathcal{N}=(2,2)$超対称場の理論を考える。 5次元極小ゲージ超重力のスピンドル解から出発し、反ツイスト機構によって超対称性を保存し、反対の$R$電荷を持つ2つのキリングスピノルを許容するスピンドル上の理論を構築する。 超対称局所化の手法を適用し、アーベルベクトル多重項とカイラル多重項からなる理論の正確な分配関数を計算し、経路積分がベクトル多重項ゆらぎの実モジュライ空間に局所化することを見いだす。 同変指数を用いて1ループ行列式を計算し、不対固有値法と不動点定理の両方を用いて、2つのアプローチの一致を見出した。 最後に、Fayet-Iliopoulos項が存在する場合の荷電カイラル多重項の例に対する明示的な分配関数を示し、その幾何学の全体の長さスケールへの依存性についてコメントする。 本研究は、オービフォールド背景上で定義された場の理論において、ミラー対称性などの2次元双対性を明らかにする道を開くものである。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We construct four-dimensional gravity theories that resolve the Schwarzschild singularity and enable dynamical studies of nonsingular gravitational collapse. The construction employs a class of nonpolynomial curvature invariants that produce actions with (i) second-order equations of motion in spherical symmetry and (ii) a Birkhoff theorem, ensuring uniqueness of the spherically symmetric solution. Upon spherical reduction to two dimensions, these theories map to a particular subclass of Horndeski scalar-tensor models, which we use to explicitly verify the formation of regular black holes as the byproduct of the collapse of pressureless stars and thin-shells. We also show that linear perturbations on top of maximally symmetric backgrounds are governed by second-order equations. | 我々は、シュワルツシルト特異点を解決し、特異でない重力崩壊の力学的研究を可能にする4次元重力理論を構築する。 この構築では、(i) 球対称性における2階の運動方程式と、(ii) バーコフ定理を伴う作用を生成する非多項式曲率不変量のクラスを用い、球対称解の一意性を保証する。 2次元への球面縮約により、これらの理論は、ホルンデスキーのスカラーテンソル模型の特定のサブクラスに写像され、これを用いて、圧力のない星と薄い殻の崩壊の副産物として、正則ブラックホールが形成されることを明示的に検証する。 また、最大対称性背景上の線型摂動は、2階の方程式によって支配されることを示す。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Symmetries rigidly delimit the landscape of quantum matter. Recently uncovered spatially modulated symmetries, whose actions vary with position, enable excitations with restricted mobility, while Lieb-Schultz-Mattis (LSM) type anomalies impose sharp constraints on which lattice phases are realizable. In one dimensional a spin chain, gauging procedures have linked modulated symmetry to LSM type anomaly, but a general understanding beyond 1D remains incomplete. We show that spatially modulated symmetries and their associated dipole algebras naturally emerge from gauging ordinary symmetries in the presence of generalized LSM type anomalies. We construct explicit lattice models in two and three spatial dimensions and develop complementary field theoretic descriptions in arbitrary spatial dimensions that connect LSM anomaly inflow to higher-group symmetry structures governing the modulated symmetries. Our results provide a unified, nonperturbative framework that ties together LSM constraints and spatially modulated symmetries across dimensions. | 対称性は量子物質のランドスケープを厳密に規定する。 最近発見された空間変調対称性は、位置によって作用が異なり、移動度が制限された励起を可能にする。 一方、Lieb-Schultz-Mattis (LSM) 型異常は、実現可能な格子位相に厳しい制約を課す。 1次元スピン鎖において、ゲージング手法は変調対称性とLSM型異常を結び付けてきたが、1次元を超える一般的な理解は未だ不完全である。 我々は、一般化されたLSM型異常が存在する場合、通常の対称性をゲージングすることで、空間変調対称性とそれに関連する双極子代数が自然に出現することを示す。 我々は2次元および3次元空間において明示的な格子モデルを構築し、任意の空間次元において、LSM異常流入と変調対称性を支配する高群対称性構造を結び付ける相補的な場の理論的記述を展開する。 我々の研究結果は、LSM制約と次元間の空間的に変調された対称性を結び付ける、統一された非摂動的な枠組みを提供する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Recent Bayesian analyses of heavy ion collision data have established a non-trivial temperature dependence of the shear and bulk viscosity per entropy. Motivated by this, we consider higher derivative corrections to realistic, bottom-up holographic models of quark-gluon plasma based on five-dimensional Einstein-dilaton theories and determine the dilaton potentials in the higher derivative terms by matching the Bayesian analyses. A byproduct of our analysis is the bulk viscosity that follows from the holographic V-QCD theory. Higher derivative corrections when treated perturbatively lead to tension with existing data. We investigate possible resolutions. | 重イオン衝突データの最近のベイズ解析により、エントロピーあたりのせん断粘性およびバルク粘性の温度依存性が非自明であることが明らかにされている。 これに基づき、我々は5次元アインシュタイン-ディラトン理論に基づく、現実的なボトムアップ型クォーク-グルーオンプラズマ・ホログラフィックモデルに対する高階微分補正を考慮し、ベイズ解析とのマッチングにより高階微分項におけるディラトンポテンシャルを決定する。 我々の解析の副産物として、ホログラフィックV-QCD理論から得られるバルク粘性が得られる。 高階微分補正を摂動論的に扱うと、既存データとの矛盾が生じる。 我々は可能な解決策を検討する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We compute the density of a spin-$\frac32$ particle, the raritron, produced at the end of inflation due to gravitational interactions. We consider a background inflaton condensate as the source of this production, mediated by the exchange of a graviton. This production greatly exceeds the gravitational production from the emergent thermal bath during reheating. The relic abundance limit sets an absolute minimum mass for a stable raritron, though there are also model dependent constraints imposed by unitarity. We also examine the case of gravitational production of a gravitino, taking into account the goldstino evolution during reheating. We compare these results with conventional gravitino production mechanisms. | インフレーションの終結時に重力相互作用によって生成されるスピン$\frac32$粒子、ラリトロンの密度を計算する。 この生成源として、重力子の交換を介した背景インフレーション凝縮体を考える。 この生成量は、再加熱中に出現する熱浴からの重力生成量を大幅に上回る。 残存存在量限界は安定なラリトロンの絶対最小質量を設定するが、ユニタリー性によって課されるモデル依存の制約も存在する。 また、再加熱中のゴールドスティノ進化を考慮し、重力によるグラビティーノ生成のケースも検証する。 これらの結果を従来のグラビティーノ生成メカニズムと比較する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this paper, we revisit the interpretation of the circular Unruh effect. To this aim, we rely on the principle of general covariance applied to the decay properties of non-inertial particles. Specifically, we show how the tree-level decay rate of an inverse-$\beta$ process involving scalar fields does not require the introduction of a thermal (or non-thermal) bath in the comoving frame to be a scalar under general coordinate transformations. Instead, we interpret any decay process as an emission of negative-energy quanta, whose existence is motivated by the absence of a global vacuum state for uniformly rotating observers. This implies that, in principle, no uniformly rotating particle can be regarded as stable. | 本論文では、円形ウンルー効果の解釈を再検討する。 この目的のために、非慣性粒子の崩壊特性に適用される一般共変性の原理を利用する。 具体的には、スカラー場を伴う逆$\beta$過程のツリーレベル崩壊率が、共動系に熱的（または非熱的）浴を導入する必要がないことを示す。 一般的な座標変換の下でスカラーとなるためには、そうする必要がない。 その代わりに、我々はあらゆる崩壊過程を負エネルギー量子の放出として解釈する。 その存在は、一様回転する観測者にとって大域的な真空状態が存在しないことに由来する。 これは、原理的に、一様回転する粒子は安定であると見なすことができないことを意味する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We study the perturbative path integral of Chern-Simons theory (the effective BV action on zero-modes) in Lorenz gauge, expanded around a (possibly non-acyclic) flat connection, as a family over the smooth irreducible stratum $\mathcal{M}' \subset \mathcal{M}$ of the moduli space of flat connections. We prove that it is horizontal with respect to the Grothendieck connection up to a BV-exact term. From it, we construct a volume form on $\mathcal{M'}$ - the "global partition function" - whose cohomology class is independent of the metric, and so is a 3-manifold invariant. As an element of the construction, we construct an extension of the perturbative partition function to a nonhomogeneous form on the space of triples $(A,A',g)$ consisting of (1) a "kinetic" flat connection $A$ around which Chern-Simons action is expanded, (2) a "gauge-fixing" flat connection $A'$, (3) a metric $g$. This extension is horizontal with respect to an appropriate Gauss-Manin superconnection (which involves the BV operator as a degree zero component). | 我々は、ローレンツゲージにおけるチャーン・サイモンズ理論（零モードへの有効BV作用）の摂動経路積分を、（非巡回的である可能性のある）平坦接続の周りに展開し、平坦接続のモジュライ空間の滑らかな既約層$\mathcal{M}' \subset \mathcal{M}$上の族として研究する。 我々は、それがBV厳密項を除いてグロタンディーク接続に関して水平であることを証明する。 そこから、$\mathcal{M'}$上の体積形式、すなわち「大域的分割関数」を構築する。 そのコホモロジー類は計量に依存しないため、3次元多様体不変量となる。 構成の一要素として、摂動論的分配関数を、(1) チャーン・サイモンズ作用が展開される「運動学的」平坦接続 $A$、(2) 「ゲージ固定」平坦接続 $A'$、(3) 計量 $g$ からなる三元 $(A,A',g)$ の空間上の非同次形式に拡張する。 この拡張は、適切なガウス・マニン超接続（BV 作用素を零次成分として含む）に対して水平である。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We study the geodesic structure and observable properties of asymptotically flat regular black holes sourced by a phantom scalar field characterized by a scalar charge $A$. This parameter removes the central singularity and continuously deforms the Schwarzschild geometry. The equations of motion for test particles and photons are derived, and the resulting null geodesics are analyzed, including the deflection of light, gravitational time delay, and redshift, in order to constrain $A$ using classical Solar System tests. These observations impose stringent limits on the scalar charge, confirming that $A$ must remain extremely small in the weak-field regime to ensure full consistency with general relativity. In the strong-field regime, we compute the Lyapunov exponent $\lambda$ associated with the photon sphere and establish its exact relations with the critical impact parameter $\mathcal{B}_u$ and the angular size of the shadow $\alpha_{\mathrm{sh}}$, given by $\mathcal{B}_u = 1/|\lambda|$ and $\alpha_{\mathrm{sh}} = 1/(r_{0}|\lambda|)$. These correspondences reveal that the dynamical instability of null circular orbits governs the optical appearance of the black hole. Our results show that increasing $A$ reduces the instability of photon trajectories and enlarges the angular size of the shadow, indicating that the regularization scale leaves a distinct observational imprint on the geometry of regular black holes. In addition, constraints derived from Event Horizon Telescope observations of M87* and Sgr A* further restrict the allowed range of the scalar charge, reinforcing the consistency of the model with current astrophysical observations. | 我々は、スカラー電荷$A$を特徴とするファントムスカラー場を起源とする漸近平坦な正則ブラックホールの測地線構造と観測可能な特性を研究する。 このパラメータは中心特異点を除去し、シュワルツシルト幾何学を連続的に変形させる。 テスト粒子と光子の運動方程式を導出し、結果として生じるヌル測地線を、光の偏向、重力による時間遅延、赤方偏移を含めて解析し、古典的な太陽系テストを用いて$A$を制限する。 これらの観測はスカラー電荷に厳しい制限を課し、一般相対論との完全な整合性を確保するためには、弱場領域において$A$が極めて小さくなければならないことを確認する。 強場領域において、光子球に関連するリアプノフ指数$\lambda$を計算し、その臨界影響パラメータ$\mathcal{B}_u$および影の角度サイズ$\alpha_{\mathrm{sh}}$との正確な関係を確立した。 これらの関係は、$\mathcal{B}_u = 1/|\lambda|$および$\alpha_{\mathrm{sh}} = 1/(r_{0}|\lambda|)$で与えられる。 これらの対応関係は、ヌル円軌道の動的不安定性がブラックホールの光学的な外観を支配していることを示している。 我々の結果は、$A$の増加が光子軌道の不安定性を低減し、影の角度サイズを拡大することを示しており、正則化スケールが正規ブラックホールの幾何学に明確な観測的痕跡を残すことを示している。 さらに、M87*とSgr A*のイベント・ホライズン・テレスコープ観測から得られた制約は、スカラー電荷の許容範囲をさらに制限し、モデルと現在の天体物理学的観測との整合性を強化します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The standard model of particle physics is usually cast in symmetry-first terms. Recently, a geometry-first picture has been proposed, in which the relevant symmetries do not appear explicitly at the ground level of ontology. In this paper I extend this approach to two central mechanisms of the standard model: spontaneous symmetry breaking and the Yukawa coupling, both essential for particles to acquire mass. These reformulations offer alternative explanations cast in purely geometric terms. For example, a particle's quantum numbers correspond to the internal space it inhabits and to the geometric type of object it is (e.g. an $(n,m)$-tensor). I argue that a symmetry-first account in terms of principal and associated bundles admits a genuine geometry-first counterpart only when the group's representation coincides with the automorphism group of the fibre -- a condition that cuts the slack tolerated by the symmetry-first view. | 素粒子物理学の標準模型は、通常、対称性優先の観点から表現される。 最近、幾何学優先の描像が提案されたが、この描像では、関連する対称性はオントロジーの基底レベルでは明示的に現れない。 本論文では、このアプローチを標準模型の2つの中心的なメカニズム、すなわち自発的対称性の破れと湯川結合に拡張する。 これらはどちらも粒子が質量を獲得するために不可欠である。 これらの再定式化は、純粋に幾何学的な観点から表現された代替的な説明を提供する。 例えば、粒子の量子数は、粒子が存在する内部空間と、粒子の幾何学的タイプ（例えば、(n,m)-テンソル）に対応する。 主束と随伴束を用いた対称性優先の説明は、群の表現がファイバーの自己同型群と一致する場合にのみ、真の幾何学優先の対応を許容する。 これは、対称性優先の見解が許容する余裕をなくす条件である。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The classical and quantum simulation of lattice gauge theories (LGTs) with Lie groups is hindered by the infinite-dimensional Hilbert space of gauge degrees of freedom. In a recent work [Phys. Rev. X 15, 031065 (2025)], we introduced a new truncation scheme -- here renamed as Renormalized Dual Basis (RDB) -- based on the resolution of the single-plaquette problem, and demonstrated its performance for SU(2) LGTs. In this paper, we apply the RDB to compact quantum electrodynamics (cQED) in three spacetime dimensions (2+1D). We variationally determine the ground state of the theory for small lattices with periodic (for pure gauge) and open (in presence of fermionic matter) boundary conditions, achieving improved precision for the plaquette operator compared to previous approaches. By leveraging tensor networks, we extend the study to larger lattices and demonstrate the scalability of the method. Overall, we show that the RDB provides an efficient description across all coupling regimes. | リー群を含む格子ゲージ理論（LGT）の古典的および量子的シミュレーションは、ゲージ自由度の無限次元ヒルベルト空間によって妨げられる。 最近の研究[Phys. Rev. X 15, 031065 (2025)]において、我々は、単一プラケット問題の解決に基づく新しい打ち切りスキーム（ここでは再正規化双対基底（RDB）と改名）を導入し、SU(2) LGTに対するその性能を示した。 本論文では、RDBを3次元時空（2+1次元）におけるコンパクト量子電磁力学（cQED）に適用する。 我々は、周期的（純粋ゲージの場合）および開境界条件（フェルミオン物質の存在下）を有する小さな格子に対する理論の基底状態を変分的に決定し、従来のアプローチと比較してプラケット演算子の精度向上を達成した。 テンソルネットワークを活用することで、より大きな格子に研究を拡張し、この手法のスケーラビリティを実証しました。 全体として、RDBはあらゆる結合領域にわたって効率的な記述を提供することを示しています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We construct a covariant and gauge-invariant theory describing massive fractons in three spacetime dimensions, based on a symmetric rank-2 tensor field. The model includes a Chern-Simons-like term that plays a dual role: it generates a topological mass for the tensor gauge field and simultaneously acts as a source of intrinsic fractonic matter. This dual mechanism is novel and leads to a propagating fractonic degree of freedom described by a massive Klein-Gordon equation. The theory propagates two degrees of freedom -- one massive, one massless -- whose number is preserved in the massless limit, in analogy with the Maxwell-Chern-Simons mechanism of Deser-Jackiw-Templeton. We analyze the resulting equations of motion and show that the intrinsic fractonic matter satisfies Gauss- and Amp\`ere-like laws, with conserved dipole and trace of the quadrupole moment. Upon coupling to external matter, a second fractonic sector emerges, leading to a coexistence of intrinsic and extrinsic subsystems with different mobility and conservation properties. Our model provides a unified framework for describing massive fractons with internal structure, and offers a covariant setting for exploring their interactions and extensions. | 対称な階数2のテンソル場に基づいて、3次元時空における質量を持つフラクトンを記述する共変かつゲージ不変な理論を構築する。 このモデルには、チャーン＝サイモンズ的な項が含まれており、この項は二重の役割を果たす。 すなわち、テンソルゲージ場の位相的質量を生成すると同時に、固有のフラクトン物質の源として作用する。 この二重のメカニズムは新規であり、質量を持つクライン＝ゴルドン方程式によって記述される伝播するフラクトン自由度をもたらす。 この理論は、質量を持つ自由度と質量を持たない自由度の2つの自由度を伝播させ、その数は質量を持たない極限でも保存される。 これは、デス＝ジャッキウ＝テンプルトンのマクスウェル＝チャーン＝サイモンズ機構に類似している。 得られた運動方程式を解析し、固有のフラクトン物質がガウスおよびアンペールの法則を満たし、双極子モーメントと四重極子モーメントの痕跡が保存されることを示す。 外部物質と結合すると、第二のフラクトンセクターが出現し、異なる移動度と保存特性を持つ固有のサブシステムと外在的なサブシステムが共存する。 我々のモデルは、内部構造を持つ有質量フラクトンを記述するための統一的な枠組みを提供し、それらの相互作用と拡張を探求するための共変的な設定を提供する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We present a comprehensive study of the Muonic Portal to Vector Dark Matter (MPVDM), a minimal yet phenomenologically rich extension of the Standard Model featuring a new SU(2)_D gauge symmetry and vector-like muons. In this framework the dark sector interacts with the Standard Model only through these heavy leptons, linking dark matter and the muon sector. The MPVDM can simultaneously explain the observed relic abundance and the muon anomalous magnetic moment a_mu under both the "tension" and "compatibility" scenarios motivated by recent (g-2)_mu results. A key finding is a generic off-resonance velocity suppression mechanism that allows light (<1 GeV) vector dark matter to evade CMB limits near 2*m_DM ~ m_H_D. Unlike scenarios based on ultra narrow Breit-Wigner resonances and early kinetic decoupling, the suppression follows from the temperature evolution of the annihilation cross section in a moderately detuned near resonant regime, where being 10-20 percent below resonance gives the required CMB era suppression without fine tuning. A five dimensional parameter scan shows that the tension scenario requires sub GeV dark matter with g_D ~ 1e-3 and TeV scale vector like muons, while the compatibility scenario admits a broad mass range up to multi TeV. Recasting ATLAS and CMS searches for mu+ mu- + E_T^miss sets a lower bound of about 850 GeV on vector like muons. The MPVDM thus offers a unified, predictive, and experimentally accessible framework linking dark matter and muon physics across cosmological and collider frontiers. | 我々は、標準模型の最小限ながらも現象論的に豊かな拡張である、ベクトル型暗黒物質へのミューオンポータル（MPVDM）の包括的な研究を提示する。 これは、新しいSU(2)_Dゲージ対称性とベクトル型ミューオンを特徴とする。 この枠組みでは、暗黒セクターはこれらの重いレプトンを介してのみ標準模型と相互作用し、暗黒物質とミューオンセクターを結び付ける。 MPVDMは、最近の(g-2)_muの結果に基づく「張力」シナリオと「両立性」シナリオの両方において、観測された残存量とミューオン異常磁気モーメントa_muを同時に説明することができる。 重要な発見は、軽い（<1 GeV）ベクトル型暗黒物質がCMB限界を2*m_DM ~ m_H_D付近で回避することを可能にする、一般的なオフ共鳴速度抑制メカニズムである。 極めて狭いブライト・ウィグナー共鳴と初期の運動学的デカップリングに基づくシナリオとは異なり、この抑制は、中程度にデチューンされた共鳴近傍領域における消滅断面積の温度変化から生じ、共鳴より10～20%低い温度であれば、微調整なしにCMB時代の必要な抑制が得られる。 5次元パラメータスキャンの結果から、張力シナリオではg_Dが約1e-3のサブGeV暗黒物質とTeVスケールのベクトル状ミューオンが必要であるのに対し、両立性シナリオでは数TeVまでの広い質量範囲が許容されることが示された。 ATLASとCMSのmu+ mu- + E_T^miss探索を再計算すると、ベクトル状ミューオンの下限は約850 GeVに設定される。 このように、MPVDMは、宇宙論と衝突型加速器のフロンティアを越えて暗黒物質とミューオン物理を結び付ける、統一的で予測可能かつ実験的にアクセス可能な枠組みを提供する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The Weyl geometric gravity theory, in which the gravitational action is constructed from the square of the Weyl curvature scalar and the strength of the Weyl vector, has been intensively investigated recently. The theory admits a scalar-vector-tensor representation, obtained by introducing an auxiliary scalar field, and can therefore be reformulated as a scalar-vector-tensor theory in a Riemann space, in the presence of a nonminimal coupling between the Ricci scalar and the scalar field. By assuming that the Weyl vector has only a radial component, an exact spherically symmetric vacuum solution of the field equations can be obtained, which depends on three integration constants. As compared to the Schwarzschild solution, the Weyl geometric gravity solution contains two new terms, linear and quadratic in the radial coordinate, respectively. In the present work we consider the possibility of testing and obtaining observational restrictions on the Weyl geometric gravity black hole at the scale of the Solar System, by considering six classical tests of general relativity (gravitational redshift, the E\"{o}tv\"{o}s parameter and the universality of free fall, the Nortvedt effect, the planetary perihelion precession, the deflection of light by a compact object, and the radar echo delay effect, respectively) for the exact spherically symmetric black hole solution of the Weyl geometric gravity. All these gravitational effects can be fully explained and are consistent with the vacuum solution of the Weyl geometric gravity. Moreover, the study of the classical general relativistic tests also allows to constrain the free parameter of the solution. | ワイル幾何重力理論は、重力作用がワイル曲率スカラーの2乗とワイルベクトルの強さから構成される理論であり、近年精力的に研究されている。 この理論は、補助スカラー場を導入することで得られるスカラー-ベクトル-テンソル表現を許容し、したがって、リッチスカラーとスカラー場の間に非最小結合が存在する場合、リーマン空間におけるスカラー-ベクトル-テンソル理論として再定式化することができる。 ワイルベクトルがラジアル成分のみを持つと仮定することにより、3つの積分定数に依存する、場の方程式の正確な球対称真空解を得ることができる。 シュワルツシルト解と比較すると、ワイル幾何重力解は、ラジアル座標においてそれぞれ線形項と二次項という2つの新しい項を含む。 本研究では、太陽系スケールにおけるワイル幾何重力ブラックホールに対する観測的制約を検証し、それを得る可能性について考察する。 具体的には、一般相対論の6つの古典的な検証（それぞれ、重力赤方偏移、E\"{0}tv\"{0}sパラメータと自由落下の普遍性、ノルトヴェット効果、惑星近日点歳差運動、コンパクト天体による光の偏向、レーダーエコー遅延効果）を用いて、ワイル幾何重力の正確な球対称ブラックホール解を求める。 これらの重力効果はすべて完全に説明可能であり、ワイル幾何重力の真空解と整合している。 さらに、古典的な一般相対論的検証の研究により、解の自由パラメータを制限することも可能となる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Using spacetime Gaussian test functions, we find closed-form expressions for the smeared Wightman function, Feynman propagator, retarded and advanced Green's functions, causal propagator and symmetric propagator of a massless scalar field in the vacuum of Minkowski spacetime. We apply our results to localized quantum systems which interact with a quantum field in Gaussian spacetime regions and study different relativistic quantum information protocols. In the protocol of entanglement harvesting, we find a closed-form expression for the entanglement that can be acquired by probes which interact in Gaussian spacetime regions and obtain asymptotic results for the protocol. We also revisit the case of two gapless detectors and show that the detectors can become entangled if there is two-way signalling between their interaction regions, providing closed-form expressions for the detectors' final state. | 時空ガウス検定関数を用いて、ミンコフスキー時空の真空中における質量ゼロのスカラー場のスミアド・ワイトマン関数、ファインマン伝播関数、遅延グリーン関数と進行グリーン関数、因果伝播関数、対称伝播関数の閉じた表現式を求める。 得られた結果を、ガウス時空領域内の量子場と相互作用する局在量子系に適用し、様々な相対論的量子情報プロトコルを研究する。 エンタングルメント・ハーベスティングのプロトコルにおいて、ガウス時空領域で相互作用するプローブによって獲得できるエンタングルメントの閉じた表現式を求め、そのプロトコルの漸近的結果を得る。 また、2つのギャップレス検出器の場合を再検討し、相互作用領域間で双方向の信号伝達があれば検出器がエンタングルメント状態になり得ることを示し、検出器の最終状態の閉じた表現式を与える。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We present a manifestly diffeomorphism-invariant simple model of galaxy dynamics obtained by applying the Dressing Field Method (DFM) to a general-relativistic system comprising the metric and four scalar fields, phenomenologically representing the four-velocity of a cosmological fluid or dust field. The DFM, a systematic tool for extracting the gauge-invariant content in general-relativistic theories, provides a physical coordinatization that yields corrective terms to the rotational velocity profile. These corrections produce galaxy rotation curves that combine a Keplerian and a constant velocity terms, effectively emulating a Dark Matter contribution. We compare DFM-derived rotation curves to observed data for spiral galaxies, from the Spitzer Photometry and Accurate Rotation Curves (SPARC) database, showing that the DFM allows to fit them well. | 我々は、計量場と4つのスカラー場からなる一般相対論的系にドレッシング場法（DFM）を適用することで得られる、明白に微分同相不変な単純な銀河ダイナミクスモデルを提示する。 このモデルは、宇宙流体場またはダスト場の4元速度を現象論的に表現する。 一般相対論的理論におけるゲージ不変量を抽出するための体系的なツールであるDFMは、回転速度プロファイルに補正項を与える物理的な座標化を提供する。 これらの補正により、ケプラー速度項と等速度項を組み合わせた銀河回転曲線が生成され、暗黒物質の寄与を効果的に模倣する。 我々は、DFMによって得られた回転曲線を、Spitzer Photometry and Accurate Rotation Curves（SPARC）データベースの渦巻銀河の観測データと比較し、DFMによってよく適合することを示す。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The Burkhardt--Cottingham sum rule is an exact superconvergence relation for a spin-structure function, derived from general principles of light absorption and scattering, and valid at any momentum transfer $Q^2$. I illustrate how a class of such relations emerges from the Siegert point, an unphysical kinematical point where both the probe and the target are at rest. From light-by-light scattering, new sum rules for $\gamma^\ast \gamma^\ast$ fusion are emerging, valid for arbitrary photon virtualities. Regarding the convergence of these relations, there is a simple argument for the suppression of longitudinal photon polarizations at high energy. Among its consequences is the prediction of $\sigma_L/ \sigma_T \to 0$ at high energy, for the ratio of unpolarized nucleon photoabsorption cross sections. | Burkhardt-Cottingham 和則は、スピン構造関数に対する正確な超収束関係であり、光吸収と散乱の一般原理から導かれ、任意の運動量移動 $Q^2$ において有効である。 本稿では、このような関係のクラスが、プローブとターゲットの両方が静止している非物理的な運動学的点である Siegert 点からどのように出現するかを示す。 光ごとの散乱から、任意の光子仮想状態に対して有効な $\gamma^\ast \gamma^\ast$ 核融合に対する新しい和則が出現する。 これらの関係の収束に関して、高エネルギーにおける縦方向光子偏光の抑制に関する単純な議論がある。 その結果の一つとして、高エネルギーにおいて、非偏光核子光吸収断面積の比として $\sigma_L/\sigma_T が 0$ になることが予測される。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We study scalar field theory on biregular trees, as a new model for discrete holography. Biregular trees are discrete symmetric spaces associated with the bulk isometry group SU(3) over the unramified quadratic extension of a nonarchimedean field. The bulk-to-bulk and bulk-to-boundary propagators exhibit distinct features absent on the regular tree or continuum AdS spaces, arising from the semihomogeneous nature of the bulk space. We compute the two- and three-point correlators of the putative boundary dual. The three-point correlator exhibits a nontrivial "tensor structure" via dependence on the homogeneity degree of a unique bulk point specified in terms of boundary insertion points. The computed OPE coefficients show dependence on zeta functions associated with the unramified quadratic extension of a nonarchimedean field. This work initiates the formulation of holography on a family of discrete holographic spaces that exhibit features of both flat space and negatively curved space. | 我々は、離散ホログラフィーの新しいモデルとして、双正則木上のスカラー場理論を研究する。 双正則木は、非アルキメデス体の非分岐二次拡大上のバルク等長群SU(3)に付随する離散対称空間である。 バルク間およびバルクから境界への伝播関数は、バルク空間の半均質性に起因して、正則木や連続AdS空間には見られない明確な特徴を示す。 我々は、仮想境界双対の2点および3点相関関数を計算する。 3点相関関数は、境界挿入点によって指定された一意のバルク点の均質度に依存することにより、非自明な「テンソル構造」を示す。 計算されたOPE係数は、非アルキメデス体の非分岐二次拡大に付随するゼータ関数に依存することを示す。 この研究は、平面空間と負に曲がった空間の両方の特徴を示す離散ホログラフィック空間の族におけるホログラフィーの定式化の始まりとなる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The competition between bulk color superconductivity and the localized screening of a heavy quark impurity, analogous to the Kondo effect, leads to a rich spectrum of phenomena in dense quark matter. We investigate this competition at the edge of a superconducting quark bulk, where both the superconducting gap and the Kondo scale are dynamically generated in a tractable toy model. Utilizing the exact Bethe Ansatz method, we elucidate the resulting boundary physics. We identify distinct regimes characterized by either multi-particle Kondo screening or an unscreened local moment. Crucially, we also uncover a novel intermediate phase featuring impurity screening through a single-particle bound state formed within the superconducting gap. The toy model presented in this work highlights the complex interplay between dynamically generated bulk properties and boundary impurities in extreme QCD environments, offering potential insights into phenomena occurring in heavy-ion collisions and compact stars. | 近藤効果に類似した、バルクカラー超伝導と重いクォーク不純物の局所遮蔽との間の競合は、高密度クォーク物質において豊富な現象スペクトルをもたらす。 我々は、超伝導クォークバルクの境界におけるこの競合を調べる。 そこでは、扱いやすいトイモデルにおいて、超伝導ギャップと近藤スケールの両方が動的に生成される。 厳密なベーテ仮説法を用いて、結果として生じる境界物理を解明する。 我々は、多粒子近藤遮蔽または遮蔽されていない局所モーメントのいずれかによって特徴付けられる明確な領域を特定する。 重要な点として、我々はまた、超伝導ギャップ内に形成される単一粒子束縛状態を介した不純物遮蔽を特徴とする新しい中間相を発見した。 本研究で提示されたトイモデルは、極限QCD環境において動的に生成されるバルク特性と境界不純物との間の複雑な相互作用を浮き彫りにし、重イオン衝突やコンパクト星で起こる現象への潜在的な洞察を提供する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We analyze the $(q,t)$-deformed hypergeometric functions and present their constraints. We propose a concise method to prove the superintegrability relations for some well-known $(q,t)$-deformed matrix models, where hypergeometric constraints play a crucial role. | 我々は$(q,t)$-変形超幾何関数を解析し、その制約条件を提示する。 いくつかのよく知られた$(q,t)$-変形行列模型における超積分可能性関係を証明する簡潔な方法を提案する。 これらの模型では超幾何制約条件が重要な役割を果たす。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The classical effective action in string theory is background-independent, and its invariance under the Buscher rules constrains its form up to a few parameters. This work investigates how this picture changes at the quantum level, where loop corrections introduce an inherent background dependence. We propose a T-duality map for the loop-level effective action. It connects the circle-reduced effective action at large radius, where loops include only Kaluza-Klein (KK) momentum modes, to the base-space effective action at small radius, where loops include only winding modes. The resulting effective action is fundamentally distinct: it cannot be obtained from the KK reduction of any standard higher-dimensional action, revealing a uniquely stringy phenomenon at the loop level. | 弦理論における古典的な有効作用は背景に依存しない。 そして、ブッシャー則の下でのその不変性は、その形状を数個のパラメータまで制約する。 本研究では、ループ補正が固有の背景依存性を導入する量子レベルで、この描像がどのように変化するかを調査する。 我々は、ループレベルの有効作用に対するT双対性写像を提案する。 これは、ループがカルツァ＝クライン（KK）運動量モードのみを含む大半径での円簡約有効作用と、ループが巻き付きモードのみを含む小半径での基底空間有効作用を結び付ける。 結果として得られる有効作用は根本的に異なる。 それは、標準的な高次元作用のKK簡約からは得られず、ループレベルで唯一弦理論的な現象を明らかにする。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate a unified Landau--gauge fixing that continuously interpolates between the viewpoints of the Serreau--Tissier (ST) copy-averaged formulation and the (Refined) Gribov--Zwanziger (RGZ) restriction to the first Gribov region. By combining the ST weight with a GZ-type horizon term and localizing both through the replica trick and the BRST-invariant $A_\mu^h$ formulation, we obtain a single, local, BRST-invariant, power-counting renormalizable action. Algebraic renormalization shows that all counterterms are reabsorbed by a common set of field and parameter renormalizations, therefore the unification is algebraic rather than merely additive. The replica sector yields a radiatively generated gluon screening mass, while the RGZ parameters are fixed by the horizon and condensate gap equations; we also give infrared matching conditions that link both descriptions at small momentum. We present a compact BRST-superspace rewriting of the RGZ block and a simple hybrid superspace that hosts the ST replicas and RGZ side by side; these add no dynamics and organize the Ward-identity analysis. The resulting gluon propagator interpolates among the massive Faddeev--Popov--ST and the RGZ decoupling forms. This framework offers a controlled way to study how infrared Yang--Mills correlators depend on the balance between copy averaging and horizon suppression, and it suggests practical lattice tests through tunable copy weighting. | 我々は、Serreau-Tissier (ST) コピー平均定式化と、(改良) Gribov-Zwanziger (RGZ) 第一グリボフ領域への制限の観点の間を連続的に補間する、統一された Landau-ゲージ固定を研究する。 ST 重みを GZ 型地平線項と組み合わせ、レプリカトリックと BRST 不変な $A_\mu^h$ 定式化の両方を通して局所化することにより、単一の局所的 BRST 不変な、べき乗カウント繰り込み可能作用を得る。 代数的繰り込みは、すべてのカウンター項が共通の場とパラメータの繰り込みのセットによって再吸収されることを示しており、したがって統一は単なる加法的なものではなく、代数的である。 レプリカセクターは、放射生成グルーオン遮蔽質量をもたらし、RGZ パラメータは地平線と凝縮ギャップ方程式によって固定される。 また、両方の記述を小さな運動量で結び付ける赤外線マッチング条件も与える。 RGZブロックのコンパクトなBRST超空間書き換えと、STレプリカとRGZを並べて収容する単純なハイブリッド超空間を提示する。 これらはダイナミクスを追加せず、ウォード恒等解析を整理する。 結果として得られるグルーオン伝播関数は、質量を持つFaddeev-Popov-STとRGZ分離形式の間を補間する。 この枠組みは、赤外線ヤン-ミルズ相関関数がコピー平均と地平線抑制のバランスにどのように依存するかを研究するための制御された方法を提供し、調整可能なコピー重み付けによる実用的な格子テストを示唆する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We propose a simple model of two-dimensional N=2 superconformal mechanics with a spin-orbit interaction term and demonstrate that it inherits the Galilean symmetry of the initial free-particle system. We then propose a quaternionic counterpart of this system, which describes the four-dimensional N=4 superconformal mechanics$D(1,2|\alpha). The bosonic part of the Hamiltonian describes a free particle on the cone, while the fermionic part necessarily includes the spin-orbit interaction term. | 我々は、スピン軌道相互作用項を含む2次元N=2超共形力学の単純なモデルを提案し、それが初期の自由粒子系のガリレイ対称性を継承することを示す。 次に、この系の4次元N=4超共形力学$D(1,2|\alpha)を記述する四元数モデルを提案する。 ハミルトニアンのボソン部分は円錐上の自由粒子を記述し、フェルミオン部分は必然的にスピン軌道相互作用項を含む。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| This thesis is situated within the context of quantum gravity, broadly understood as any effort to explore the interplay between gravitation and the quantum realm, without necessarily requiring the quantization of the gravitational field itself. We focus on emergent theories, particularly those in which the causal structure and geometric concepts underlying the gravitational field in General Relativity are not fundamental but instead arise from more basic underlying degrees of freedom. Our attention is directed toward emergent approaches inspired by condensed matter physics. Rather than developing a full-fledged emergent theory and analyzing its detailed consequences, this work offers a concise roadmap of analyses and reflections relevant to emergent frameworks, without committing to any specific model. The thesis is divided into two parts, reflecting the distinct tools and analyses employed in each. The first addresses fundamental and conceptual aspects of emergent theories, focusing on the role of background structures, both regarding their implications for the theory and their constructive relevance. The second assumes the absence of singularities and horizons, a feature often expected in emergent frameworks, though the analyses remain agnostic and independent of specific theoretical commitments. | 本論文は量子重力の文脈に位置づけられる。 量子重力とは、重力と量子領域の相互作用を探求するあらゆる試みとして広く理解されているが、重力場自体の量子化を必ずしも必要としない。 我々は創発理論、特に一般相対性理論における重力場の根底にある因果構造や幾何学的概念が根本的なものではなく、より基本的な自由度から生じるような理論に焦点を当てる。 我々は凝縮系物理学に触発された創発的アプローチに注目する。 本研究は、本格的な創発理論を構築し、その詳細な帰結を分析するのではなく、特定のモデルに固執することなく、創発的枠組みに関連する分析と考察の簡潔なロードマップを提供する。 本論文は、それぞれで用いられる異なるツールと分析を反映して、2つの部分に分かれている。 最初の部分は、創発理論の基本的・概念的側面を扱い、背景構造の役割に焦点を当て、理論への影響と構成的関連性の両方について考察する。 2番目の部分は、特異点や地平の不在を前提とする。 これは創発的枠組みにおいてしばしば期待される特徴であるが、分析は特定の理論的コミットメントとは無関係であり、不可知論的である。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We study the multipartite entanglement structure of quantum states prepared by the Euclidean path integral over three-manifolds with multiple torus boundaries (the so-called link states) in both Abelian and non-Abelian Chern-Simons theories. For three-component link states in the Abelian theory, we derive an explicit formula for the R\'enyi multi-entropy in terms of linking numbers. We further show that the genuine multi-entropy faithfully quantifies the tripartite entanglement generated by GHZ-states, consistent with the fact that the prepared states are stabilizer states. | 我々は、複数のトーラス境界を持つ3次元多様体上のユークリッド経路積分によって準備される量子状態の多成分エンタングルメント構造（いわゆるリンク状態）を、アーベル型および非アーベル型のチャーン・サイモンズ理論の両方で研究する。 アーベル型理論における3成分リンク状態について、リンク数を用いてレーニ多重エントロピーの明示的な式を導出する。 さらに、真の多重エントロピーがGHZ状態によって生成される3成分エンタングルメントを忠実に定量化することを示す。 これは、準備された状態が安定化状態であるという事実と整合している。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We study non-invertible global symmetries in 4d quantum field theories, aiming to generalize existing discussions to theories with multiple instantons and axions, and to make the subject more accessible to particle phenomenology. Building on both the Adler-Bell-Jackiw (ABJ) anomaly construction and the half-space gauging approach, we identify the 3d topological quantum field theories required to describe non-invertible symmetries in the presence of multi-instanton effects. To this end, we introduce a method we call partial gauging and show that partial gauging of 3d Chern-Simons theories naturally leads to anomaly inflow actions with general ABJ anomaly matrices. We further generalize the half-space gauging construction to the case of multiple gauge sectors and compute correlation functions of boundary line operators. This enables us to analyze the action of non-invertible operators on various species of 't Hooft lines and to interpret the results in terms of the Witten effect. For theories with multiple axions, we determine both the non-invertible 0-form and 1-form symmetries, as well as their actions on axion strings and 't Hooft lines, thereby generalizing the previously known notion of the non-invertible Gauss law. Our framework unifies several previously disparate constructions, provides a concrete Lagrangian-based formulation of non-invertible symmetries, and naturally extends to theories with multiple instantons and axions, which are of both phenomenological and theoretical interest. These results may also find broader applications in beyond-the-Standard-Model scenarios. | 我々は4次元量子場の理論における非可逆な大域的対称性を研究し、 既存の議論を多重インスタントンおよびアクシオンを持つ理論に一般化し、 この主題を粒子現象論によりアクセスしやすくすることを目指す。 アドラー・ベル・ジャッキウ（ABJ）異常構成と半空間ゲージングアプローチの両方に基づき、多重インスタントン効果が存在する場合に非可逆な対称性を記述するために必要な3次元位相量子場の理論を特定する。 この目的のために、部分ゲージングと呼ぶ手法を導入し、3次元チャーン・サイモンズ理論の部分ゲージングが、一般的なABJ異常行列を持つ異常流入作用を自然に導くことを示す。 さらに、半空間ゲージング構成を多重ゲージセクターの場合に一般化し、境界線作用素の相関関数を計算する。 これにより、様々な種類のトフーフト線に対する非可逆演算子の作用を解析し、その結果をウィッテン効果の観点から解釈することが可能になります。 複数のアクシオンを持つ理論については、非可逆な0形式および1形式対称性、そしてそれらのアクシオン弦およびトフーフト線への作用を決定し、それによってこれまで知られていた非可逆ガウス則の概念を一般化します。 私たちの枠組みは、これまで別々であったいくつかの構成を統合し、非可逆対称性の具体的なラグランジアンに基づく定式化を提供し、そして現象論的にも理論的にも興味深い、複数のインスタントンとアクシオンを持つ理論にも自然に拡張されます。 これらの結果は、標準模型を超えたシナリオにおいてもより広範な応用が見出される可能性があります。 |
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| We evaluate the maximal Clauser-Horne-Shimony-Holt (CHSH) violation for a generic (typically mixed) qubit-qudit state, obtaining easily computable expressions in arbitrary qudit dimension. This represents the optimal (2-2-2) Bell nonlocality for this kind of systems. The work generalizes the well-known Horodeckis result for a qubit-qubit setup. We also give simple lower and upper bounds on that violation. We apply our general results to address a number of issues, namely, we obtain a bound on the degree of purity required in a system to exhibit nonlocality and study the statistics of nonlocality in random density matrices. In addition, we show the impossibility of improving the amount of CHSH violation by embedding the qudit in a Hilbert space of larger dimension. Finally, the general result is illustrated with a family of density matrices in the context of a qubit-qutrit system. | 我々は、一般的な（典型的には混合）量子ビット-量子ドット状態における最大クラウザー-ホーン-シモニー-ホルト（CHSH）の破れを評価し、任意の量子ドット次元において容易に計算可能な式を得た。 これは、この種のシステムにおける最適な（2-2-2）ベル非局所性を表す。 本研究では、よく知られたホロデッキスの結果を量子ビット-量子ビット構成に一般化する。 また、この破れの単純な下限と上限も示す。 我々は、この一般的な結果を適用して、いくつかの問題に対処する。 具体的には、システムが非局所性を示すために必要な純度の度合いの上限を求め、ランダム密度行列における非局所性の統計を調べる。 さらに、量子ドットをより高次元のヒルベルト空間に埋め込むことでCHSHの破れの量を改善することは不可能であることを示す。 最後に、一般的な結果を、量子ビット-量子トリット系の文脈における密度行列の族を用いて示す。 |
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| We show that the effective potentials for the Polyakov loops in finite temperature SU$(N)$ gauge theories obey a certain scaling relation with respect to temperature in the large-$N$ limit. This scaling relation strongly constrains the possible terms in the Polyakov loop effective potentials. Moreover, by using the effective potentials in the presence of imaginary chemical potentials or imaginary angular velocities in several models, we find that phase transitions to $Z_m$-type deconfinement phases ($Z_m$ phase) occur, where the eigenvalues of the Polyakov loop are distributed $Z_m$ symmetrically. Physical quantities in the $Z_m$ phase obey the scaling properties of the effective potential. The models include Yang-Mills (YM) theories, the bosonic BFSS matrix model and ${\mathcal N}=4$ supersymmetric YM theory on $S^3$. Thus, the phase diagrams of large-$N$ gauge theories with imaginary chemical potentials are very rich and the stable $Z_m$ phase would be ubiquitous. Monte-Carlo calculations also support this. As a related topic, we discuss the phase diagrams of large-$N$ YM theories with real angular velocities in finite volume spaces. | 有限温度SU$(N)$ゲージ理論におけるポリアコフループの有効ポテンシャルは、大$N$極限において温度に関してあるスケーリング関係に従うことを示す。 このスケーリング関係は、ポリアコフループの有効ポテンシャルにおける取り得る項を強く制限する。 さらに、いくつかの模型において虚数化学ポテンシャルまたは虚数角速度が存在する場合の有効ポテンシャルを用いることで、ポリアコフループの固有値が$Z_m$対称に分布する$Z_m$型脱閉じ込め相（$Z_m$相）への相転移が生じることがわかった。 $Z_m$相における物理量は有効ポテンシャルのスケーリング特性に従う。 これらの模型には、ヤン・ミルズ（YM）理論、ボゾンBFSS行列模型、および$S^3$上の${\mathcal N}=4$超対称YM理論が含まれる。 したがって、虚数化学ポテンシャルを持つ大$N$ゲージ理論の相図は非常に豊富であり、安定な$Z_m$相は遍在すると考えられる。 モンテカルロ計算もこれを裏付けている。 関連トピックとして、有限体積空間における実角速度を持つ大$N$ YM理論の相図について議論する。 |
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| A rigorous analysis is presented for the entanglement spectrum of quantum many-body states possessing a higher-form group-representation symmetry generated by topological Wilson loops, which is generally non-invertible. A general framework based on elementary algebraic topology and category theory is developed to determine the block structure of reduced density matrices for arbitrary bipartite manifolds on which the states are defined. Within this framework, we scrutinize the impact of topology on the entanglement structure for low-dimensional manifolds, including especially the torus, the Klein bottle, and lens spaces. By further incorporating gauge invariance, we refine our framework to determine the entanglement structure for topological gauge theories in arbitrary dimensions. In particular, in two dimensions, it is shown for the Kitaev quantum double model that not only the topological entanglement entropy can be reproduced, but also the Li-Haldane conjecture concerning the full entanglement spectrum holds exactly. | 一般に非可逆な位相的ウィルソンループによって生成される高次群表現対称性を持つ量子多体状態のエンタングルメントスペクトルについて、厳密な解析を提示する。 状態が定義される任意の二部多様体に対する縮約密度行列のブロック構造を決定するために、初等代数位相幾何学と圏理論に基づく一般的な枠組みが開発される。 この枠組みにおいて、特にトーラス、クラインの壺、レンズ空間を含む低次元多様体のエンタングルメント構造に対する位相幾何学の影響を精査する。 さらにゲージ不変性を組み込むことで、任意次元の位相的ゲージ理論のエンタングルメント構造を決定する枠組みを改良する。 特に、2次元においては、キタエフ量子二重模型において、位相的エンタングルメントエントロピーが再現されるだけでなく、完全なエンタングルメントスペクトルに関するリー＝ハルデン予想も正確に成り立つことが示されています。 |
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| In 1914, Ramanujan unveiled 17 extraordinary infinite series for $1/\pi$. In this work, we uncover their physics origin by relating them to 2D logarithmic conformal field theories (LCFTs), which emerge in diverse settings such as the fractional quantum Hall effect, percolation, polymers, and even holography. Through this LCFT connection, we reinterpret such infinite series in terms of fundamental CFT data -- the operator spectrum and OPE coefficients. This perspective leads to novel physics-inspired approximations for $1/\pi$. Drawing lessons from Ramanujan's formulae, we construct a new family of bases for expanding LCFT correlators that converge far more rapidly than the standard conformal block decomposition. This is achieved using recently developed stringy/parametric crossing-symmetric dispersion relations. Remarkably, when working with these new expansions, the action of a certain differential operator (which arises naturally from the Ramanujan connection) dramatically enhances convergence, with the entire contribution collapsing to that of the logarithmic identity operator. This striking simplification hints at a universal property of LCFTs. Finally, we discuss a new holographic interpretation of this unexpected mathematics-physics connection. | 1914年、ラマヌジャンは$1/\pi$に対する17の特別な無限級数を発表しました。 本研究では、これらの無限級数を、分数量子ホール効果、パーコレーション、ポリマー、さらにはホログラフィーなど、多様な状況で出現する2次元対数共形場理論（LCFT）と関連付けることで、その物理的起源を明らかにします。 このLCFTとの関連を通して、我々はこれらの無限級数を、基本的な共形場理論データ（作用素スペクトルとOPE係数）に基づいて再解釈します。 この視点は、$1/\pi$に対する物理学に着想を得た新たな近似をもたらします。 ラマヌジャンの公式から教訓を得て、標準的な共形ブロック分解よりもはるかに速く収束する、拡張LCFT相関関数の新しい基底族を構築します。 これは、最近開発された弦理論/パラメトリック交差対称分散関係を用いて実現されます。 驚くべきことに、これらの新しい展開を扱う際、ある種の微分作用素（ラマヌジャン接続から自然に生じる）の作用によって収束性が劇的に向上し、全体の寄与は対数恒等作用素の寄与に収束します。 この驚くべき単純化は、LCFTの普遍的な性質を示唆しています。 最後に、この予期せぬ数学と物理学のつながりに対する新しいホログラフィックな解釈について議論します。 |
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| It has recently been shown that the Nambu-Goto equation for a string emerges from the junction conditions in three-dimensional gravity. Holographically, gravitational junctions are dual to interfaces in conformal field theory. We demonstrate that each stringy mode of the junction corresponds to a universal $\mathcal{H}_{in}\rightarrow \mathcal{H}_{out}$ quantum map between in and out Hilbert spaces of excitations scattered at the interface, and also a universal $\mathcal{H}_{L}\rightarrow \mathcal{H}_{R}$ quantum map relating the excitations on both sides. These quantum maps generalize those realized by defect operators, preserve the conformal boundary condition at the interface, and realize a tunable energy transmitter. | 最近、弦に対する南部-後藤方程式が、3次元重力における接合条件から現れることが示されました。 ホログラフィックには、重力接合は共形場理論における界面と双対です。 我々は、接合の各弦モードが、界面で散乱された励起のインヒルベルト空間とアウトヒルベルト空間間の普遍的な$\mathcal{H}_{in}\rightarrow \mathcal{H}_{out}$量子写像、および両側の励起を関連付ける普遍的な$\mathcal{H}_{L}\rightarrow \mathcal{H}_{R}$量子写像に対応することを示します。 これらの量子写像は、欠陥演算子によって実現される量子写像を一般化し、界面における共形境界条件を保存し、調整可能なエネルギー伝送器を実現します。 |
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| This paper constructs the cohomology theory for grading-restricted vertex superalgebras, generalizing Yi-Zhi Huang's cohomology theory of grading-restricted vertex algebras. To simplify the discussion, motivate the construction, and make it easier for the reader to understand the technical points, we also include the construction of the cohomology theory of supercommutative associative algebras, a generalization of the Harrison cohomology theory of a commutative algebra that has not been explicitly written down. The paper will serve as the foundation for many subsequent studies, especially, the deformation theory of vertex superalgebras. | 本論文では、黄易志の次数制限頂点超代数のコホモロジー理論を一般化し、次数制限頂点超代数のコホモロジー理論を構築する。 議論を簡素化し、構築の動機付けを行い、読者が技術的な点を理解しやすくするために、超可換結合代数のコホモロジー理論の構築も含める。 これは、これまで明示的に記述されていなかった可換代数のハリソンコホモロジー理論の一般化である。 本論文は、その後の多くの研究、特に頂点超代数の変形理論の基礎となるであろう。 |
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| The neutrino dipole portal (NDP) is a minimal and predictive extension of the Standard Model, in which a transition magnetic moment operator couples an active neutrino to a heavy neutral lepton via the electromagnetic field. This higher-dimensional interaction gives rise to distinctive processes such as neutrino up-scattering, radiative decays, meson transitions, and modifications of recoil spectra, offering multiple avenues for discovery. In this review, we discuss the theoretical foundations of the NDP, its ultraviolet completions, and the associated production and decay mechanisms across laboratory, astrophysical, and cosmological settings. Current constraints arise from accelerator searches, recoil-based detectors, collider studies, and high energy neutrino observatories, complemented by robust bounds from Big Bang Nucleosynthesis, the Cosmic Microwave Background, and supernova cooling. Future experimental and observational efforts, including next-generation neutrino experiments, multi-ton dark matter detectors, and improved cosmological and astrophysical probes, are anticipated to test the remaining allowed regions. The NDP thus provides a simple, well-motivated, and broadly testable framework at the intersection of particle physics, astrophysics, and cosmology. | ニュートリノ双極子ポータル（NDP）は、標準模型の最小限かつ予測的な拡張であり、遷移磁気モーメント演算子が電磁場を介して活性ニュートリノを重い中性レプトンに結合させます。 この高次元相互作用は、ニュートリノの上方散乱、放射崩壊、中間子遷移、反跳スペクトルの変化といった特徴的な過程を引き起こし、多様な発見の道筋を提供します。 本レビューでは、NDPの理論的基礎、その紫外線完成、そして実験室、天体物理学、宇宙論の分野における関連する生成および崩壊メカニズムについて議論します。 現在の制約は、加速器探索、反跳検出器、衝突型加速器研究、高エネルギーニュートリノ観測所から生じており、ビッグバン元素合成、宇宙マイクロ波背景放射、超新星冷却による確固たる限界によって補完されています。 次世代ニュートリノ実験、マルチトン級暗黒物質検出器、改良された宇宙論および天体物理学探査機などを含む将来の実験および観測的取り組みにより、残りの許容領域が検証されることが期待されています。 このように、NDPは、素粒子物理学、天体物理学、そして宇宙論の交差点において、シンプルで、十分に根拠があり、広く検証可能な枠組みを提供します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We study the dynamical and thermodynamical stability of thin shells in (2+1)-dimensional spacetimes composed of an inner anti-de Sitter (AdS) region and an outer region described by a charged Ba\~nados--Teitelboim--Zanelli (BTZ) spacetime, sourced either by Einstein--Maxwell theory (Maxwell-BTZ) or Einstein--Born--Infeld theory (BI-BTZ). Assuming a fixed charge-to-mass ratio and modeling the shell's matter with a linear equation of state, we introduce a convenient parametrization to analyze the dynamical stability configurations. We find that Maxwell-BTZ thin shells admit a wider range of dynamically stable configurations compared to BI-BTZ thin shells. We also derive the thermodynamics of the shell matter, obtaining physically meaningful entropy functions in both cases, and examine the conditions for thermodynamical stability. In the Maxwell-BTZ case, we identify regions in the parameter space where configurations are both dynamically and thermodynamically stable. In contrast, for extremal BI-BTZ thin shells, all thermodynamically stable configurations are contained within the dynamically stable ones, and shells with a linear equation of state are always dynamically stable. This work extends the understanding of thin shell configurations in lower-dimensional gravity and elucidates the interplay between dynamics, thermodynamics, and nonlinear electrodynamics. | 我々は、内部反ド・ジッター（AdS）領域と、アインシュタイン-マクスウェル理論（Maxwell-BTZ）またはアインシュタイン-ボルン-インフェルト理論（BI-BTZ）に基づく荷電バナドス-タイテルボイム-ザネリ（BTZ）時空で記述される外部領域からなる（2+1）次元時空における薄殻の動的および熱力学的安定性を研究する。 電荷質量比を固定し、シェル物質を線形状態方程式でモデル化し、動的安定性構成を解析するための便利なパラメータ化を導入する。 その結果、マクスウェル-BTZ薄殻はBI-BTZ薄殻と比較して、より広い範囲の動的安定構成を許容することがわかった。 また、シェル物質の熱力学を導出し、両方のケースにおいて物理的に意味のあるエントロピー関数を得て、熱力学的安定性の条件を検証する。 マクスウェル-BTZの場合、パラメータ空間において、構成が力学的にも熱力学的にも安定な領域を特定した。 対照的に、極限BI-BTZ薄殻の場合、すべての熱力学的に安定な構成は力学的に安定な構成内に含まれ、線形状態方程式を持つ薄殻は常に力学的に安定である。 本研究は、低次元重力における薄殻構成の理解を深め、力学、熱力学、非線形電気力学の相互作用を解明する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We present the latest results from our ongoing lattice field theory investigations of maximally supersymmetric Yang--Mills theory in three space-time dimensions, focusing on its non-perturbative phase diagram. Exploiting a lattice formulation that preserves a subset of the supersymmetry algebra at non-zero lattice spacing, we study the 'spatial deconfinement' phase transition that holography relates to the transition between localized and homogeneous black branes in the dual quantum gravity. Fixing $N_L^2 \times 8$ lattice volumes and N=8 colors in the SU(N) gauge group, we consider four aspect ratios $\alpha = N_L / N_T \leq 4$ corresponding to $N_L = 16$, $20$, $24$ and $32$. The transition temperatures we determine are in good agreement with the low-temperature, large-N holographic expectation $T_c \propto \alpha^3$. | 我々は現在進行中の格子場理論による3次元時空における最大超対称ヤン＝ミルズ理論の研究から得られた最新の結果を、その非摂動論的相図に焦点を当てて提示する。 非ゼロ格子間隔において超対称性代数のサブセットを保存する格子定式化を用いて、ホログラフィーが双対量子重力における局在ブラックブレーンと均質ブラックブレーン間の遷移に関連付ける「空間的脱閉じ込め」相転移を研究する。 SU(N)ゲージ群における格子体積$N_L^2 \times 8$とN=8色を固定し、$N_L = 16$、$20$、$24$、$32$に対応する4つのアスペクト比$\alpha = N_L / N_T \leq 4$を考察する。 我々が決定した転移温度は、低温、大Nのホログラフィック期待値$T_c \propto \alpha^3$とよく一致する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate the interplay between algebraic and categorical notions of non-invertible symmetries. In particular, a fusion categorical symmetry $\mathcal{C}$ is shown to induce an algebraic symmetry encoded in a weak Hopf algebra $H$ which is Tannaka-Krein dual to $\mathcal{C}$ in the sense that $\mathcal{C} = \text{Rep}(H^*)$. The latter duality is not unique, and consequently the algebraic symmetry acts on an extended system relative to the categorical one. We present an approach to analyzing the symmetry breaking patterns of weak Hopf algebraic non-invertible symmetries. The central ingredient is a certain conditional expectation, which serves as the analog of a group averaging map for a non-invertible symmetry. The index of this conditional expectation emerges as a quantum information theoretic quantity that determines the extent to which the underlying symmetry can be broken. Ambiguities which ensue from the non-uniqueness of the categorical reconstruction lead to distinct properties of symmetry breaking compared to the invertible case. Finally, we exemplify our approach through topological and conformal quantum field theories in which non-invertible symmetries are naturally interpreted as defect operators and boundary conditions. | 我々は、非可逆対称性における代数的概念と圏論的概念の相互作用を調査する。 特に、融合圏論的対称性$\mathcal{C}$は、弱ホップ代数$H$に符号化された代数的対称性を誘導することを示す。 この代数的対称性は、$\mathcal{C}=\text{Rep}(H^*)$の意味で$\mathcal{C}$のTannaka-Krein双対である。 後者の双対性は一意ではなく、結果として、代数的対称性は圏論的対称性に対して拡張された系に作用する。 我々は、弱ホップ代数的非可逆対称性の対称性の破れパターンを解析するアプローチを提示する。 その中心となる要素は、ある条件付き期待値であり、これは非可逆対称性の群平均写像の類似物として機能する。 この条件付き期待値の指標は、量子情報理論上の量として現れ、 根底にある対称性がどの程度破れるかを決定する。 カテゴリカル再構成の非一意性から生じる曖昧性は、 対称性の破れと可逆な場合とで異なる性質をもたらす。 最後に、我々は、非可逆対称性が欠陥演算子および境界条件として自然に解釈される位相的および共形的量子場の理論を用いて、我々のアプローチを例示する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We identify a Hall viscosity term directly from the Dzyaloshinskii-Moriya interaction (DMI), that breaks parity symmetry, in the skyrmion motion of insulating magnets by time-averaging the magnon contribution to all orders. The viscosity term is proportional to the skyrmion charge. Skyrmion Hall angle shows significant dependence on the skyrmion shape and size, the ratio of exchange over DMI parameters, while roughly independent of the Gilbert damping parameter. The Hall angles have the same magnitude for opposite skyrmion charges. We speculate a velocity-dependent Hall viscosity contribution to seek asymmetric Hall angles for the opposite charges. | 絶縁磁性体のスキルミオン運動において、パリティ対称性を破るジャロシンスキー-モリヤ相互作用（DMI）からホール粘性項を直接同定した。 この項は、マグノンの寄与を全次数で時間平均することにより算出される。 この粘性項はスキルミオンの電荷に比例する。 スキルミオンのホール角は、スキルミオンの形状とサイズ、DMIパラメータに対する交換比に大きく依存するが、ギルバート減衰パラメータにはほぼ依存しない。 ホール角はスキルミオンの電荷が反対の場合も同じ大きさである。 反対の電荷に対して非対称なホール角を求めるために、速度に依存するホール粘性寄与を推測する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Gravitational-wave memory effects are lasting changes in the strain and its time integrals. They can be computed in asymptotically flat spacetimes using the conservation and evolution equations in the Bondi-Sachs framework. Modified theories of gravity have additional degrees of freedom with their own asymptotic evolution equations; these additional fields can produce differences in the memory effects in these theories from those in general relativity. In this work, we study a scalar-tensor theory of gravity known as the Damour-Esposito-Far\`ese extension of Brans-Dicke theory. We use the Bondi-Sachs framework to compute the field equations in Bondi-Sachs form, the asymptotically flat solutions, and the leading gravitational-wave memory effects. Although Damour-Esposito-Far\`ese theory has additional nonlinearities not present in Brans-Dicke theory, these nonlinearities are subleading effects; thus, the two theories share many similarities in the leading (and some subleading) solutions to hypersurface equations, asymptotic symmetries, and types of memory effects. The conservation equations for the mass and angular momentum aspects differ between the two theories, primarily because of the differences in the evolution equation for the scalar field. This leads to differences in the time dependence of the gravitational-wave memory signals that are produced during the quasicircular inspiral of compact binaries. These differences, however, are of second-order in a small coupling parameter of these theories, which suggests that it would be challenging to use memory effects to distinguish between these two theories. Nevertheless, our results can be used to analyze and interpret memory effects from numerical-relativity simulations of binaries in this theory. | 重力波メモリ効果は、歪みとその時間積分における永続的な変化である。 これらは、漸近平坦時空において、ボンダイ・サックスの枠組みにおける保存方程式と発展方程式を用いて計算することができる。 修正重力理論は、独自の漸近発展方程式を伴う追加の自由度を持つ。 これらの追加の場は、これらの理論におけるメモリ効果に、一般相対論におけるものとは異なるものをもたらす可能性がある。 本研究では、ブランス・ディッケ理論のダムール・エスポジト・ファルセ拡張として知られるスカラー・テンソル重力理論を研究する。 ボンダイ・サックスの枠組みを用いて、ボンダイ・サックス形式の場の方程式、漸近平坦解、そして主要な重力波メモリ効果を計算する。 ダムール・エスポジト・ファルセ理論にはブランス・ディッケ理論には存在しない追加の非線形性があるが、これらの非線形性は副次的な効果である。 このように、両理論は超曲面方程式の主解（および一部の副解）、漸近対称性、そしてメモリ効果の種類において多くの類似点を共有している。 質量と角運動量の保存方程式は両理論間で異なっており、これは主にスカラー場の発展方程式の相違によるものである。 これは、コンパクト連星の準円形吸気中に生成される重力波メモリ信号の時間依存性の相違につながる。 しかしながら、これらの相違は両理論の小さな結合パラメータにおける二次的なものであり、メモリ効果を用いて両理論を区別することは困難であることを示唆している。 しかしながら、我々の結果は、この理論における連星の数値相対論シミュレーションから得られるメモリ効果を解析し、解釈するために用いることができる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We study the evolution of charged, asymptotically de Sitter black holes close to the cold extremal branch of the phase space. We consider black hole sizes that are parametrically smaller than both their inverse temperature and the cosmological horizon. Unlike flat space, charged de Sitter black holes do not evolve towards extremality, but rather towards a thermal equilibrium with the cosmological horizon. In the low-temperature regime, the near-horizon physics can be effectively captured by a one-dimensional Schwarzian theory. This is coupled to the far-horizon de Sitter quantum field theory. Incorporating the thermal nature of the cosmological horizon, we compute the quantum energy transfer through uncharged massless scalar particles. The results significantly differ from Hawking's thermal predictions. Black holes that are hotter than the cosmological horizon emit energy at a rate lower than their asymptotically flat counterparts. Whereas much colder ones absorb energy at a nearly constant rate. | 我々は、位相空間の冷たい極限枝に近い、荷電した漸近的ド・ジッターブラックホールの発展を研究する。 ブラックホールのサイズは、その逆温度と宇宙の地平線の両方よりもパラメトリックに小さいものとする。 平坦空間とは異なり、荷電ド・ジッターブラックホールは極限状態に向かって発展するのではなく、宇宙の地平線との熱平衡に向かって発展する。 低温領域では、地平線近傍の物理は1次元シュワルツ理論によって効果的に捉えることができる。 これは、地平線遠方のド・ジッター量子場理論と結合している。 宇宙の地平線の熱的性質を組み入れ、荷電のない質量ゼロのスカラー粒子を介した量子エネルギー伝達を計算する。 結果はホーキングの熱的予測とは大きく異なる。 宇宙の地平線よりも高温のブラックホールは、漸近的に平坦なブラックホールよりも低い速度でエネルギーを放出する。 一方、はるかに低温のブラックホールは、ほぼ一定の割合でエネルギーを吸収する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| It is well known that a minimal distance emerges in quantum field theories owing to the need to regularize the UV divergences. The macroscopical limit at large minimal distance, weak spatial resolution, is investigated for a self interacting scalar quantum field theory by the help of the renormalization group. The lowering of the cutoff always opens the dynamics hence the renormalization group has to be implemented for open quantum field theories. A strongly coupled non-relativistic scaling regime is found supporting a second order phase transition between weakly and strongly open theories. The weakly (strongly) open bare theories develop into strongly (weakly) open dynamics during the renormalization group flow. The two known conditions of classical limit, the strong decoherence and the suppression of the quantum fluctuations are confirmed for closed bare theories at distances beyond a non-relativistic correlation length. | 量子場の理論において、UV発散を正則化する必要性から極小距離が現れるということはよく知られている。 自己相互作用スカラー量子場の理論において、大きな極小距離、すなわち弱い空間分解能における巨視的極限が、繰り込み群を用いて調べられる。 カットオフの低下は常にダイナミクスを開くため、開いた量子場の理論には繰り込み群を適用する必要がある。 弱く開いた理論と強く開いた理論の間の二次相転移を支持する、強く結合した非相対論的スケーリング領域が見出される。 弱く（強く）開いた裸の理論は、繰り込み群の流れの中で、強く（弱く）開いたダイナミクスへと発展する。 古典極限の2つの既知の条件、強いデコヒーレンスと量子ゆらぎの抑制は、非相対論的相関長を超える距離における閉じた裸の理論に対して確認される。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| This work investigates a singularity-free early Universe within the paradigm of quantum cosmology. We develop a bouncing model where the singularity is resolved via the de Broglie-Bohm interpretation of quantum mechanics, which provides a deterministic trajectory for the scale factor through a quantum bounce. The primordial power spectrum for scalar perturbations is derived, incorporating a characteristic modulation (distortion function) imprinted by the non-standard quantum gravitational dynamics near the bounce. We confront this model with the Planck 2018 cosmic microwave background data, establishing its strong compatibility with observations. Our analysis places a stringent upper bound on the fundamental scale of the bounce, $k_B$, constraining the parameter space of such quantum cosmological scenarios. Furthermore, the model's specific scale-dependent anti-correlation between the spectral index and amplitude of perturbations offers a potential mechanism for mitigating the $H_0$-$\sigma_8$ tension, presenting a testable signature for future cosmological surveys. | 本研究では、量子宇宙論のパラダイムに基づき、特異点のない初期宇宙を考察する。 量子力学のド・ブロイ＝ボーム解釈によって特異点が解決されるバウンシングモデルを開発する。 このモデルは、量子バウンスを通してスケール因子の決定論的な軌跡を与える。 スカラー摂動の原始的パワースペクトルを導出し、バウンス近傍の非標準的な量子重力ダイナミクスによって刻み込まれた特徴的な変調（歪み関数）を組み込む。 このモデルをプランク2018宇宙マイクロ波背景放射データと比較し、観測結果との高い整合性を確立する。 本解析は、バウンスの基本スケール$k_B$に厳格な上限を設定し、このような量子宇宙論シナリオのパラメータ空間を制限する。 さらに、このモデル特有のスケール依存的なスペクトル指数と摂動振幅の逆相関は、$H_0$-$\sigma_8$ 緊張を緩和する潜在的なメカニズムを示し、将来の宇宙論的探査のための検証可能なシグネチャーとなる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| As quantum analogs of the classical Kolmogorov-Sinai entropy, quantum dynamical entropies have emerged as important tools to characterize complex quantum dynamics. In particular, Alicki-Fannes-Lindblad (AFL) entropy, which quantifies the information production rate of a coherent quantum system subjected to repeated measurement, has received considerable attention as a potential diagnostic for quantum chaos. Despite this interest, the precise behavior of quantum dynamical entropy in the presence of symmetry remains largely unexplored. In this work, we establish rigorous inequalities of the AFL entropy for arbitrary unitary dynamics (single-particle and many-body) in the presence of various types of symmetry. Our theorems encompass three cases: Abelian symmetry, an anticommuting unitary, and non-Abelian symmetries. In particular, we show that, while the cumulative AFL entropy generally saturates to the dimensional bound at late times for chaotic dynamics, this saturation value is distinctively lower when the measurements respect the symmetries. We motivate our main results with numerical simulations of the perturbed quantum cat maps. Our findings highlight the crucial role of symmetry in quantum dynamics under measurements, and our framework is readily adaptable for investigating symmetry's influence across diverse probes of quantum chaos. | 古典的なコルモゴロフ・シナイエントロピーの量子類似物として、量子力学エントロピーは複雑な量子力学を特徴付ける重要なツールとして浮上してきた。 特に、繰り返し測定を受けるコヒーレント量子系の情報生成率を定量化するアリッキ・ファンネス・リンドブラッド（AFL）エントロピーは、量子カオスの潜在的な診断手段として大きな注目を集めている。 こうした関心にもかかわらず、対称性が存在する場合の量子力学エントロピーの正確な挙動は、ほとんど未解明のままである。 本研究では、様々なタイプの対称性が存在する場合の任意のユニタリー力学（一粒子および多体）に対するAFLエントロピーの厳密な不等式を確立する。 我々の定理は、アーベル対称性、反可換ユニタリー、および非アーベル対称性の3つのケースを包含する。 特に、累積AFLエントロピーはカオスダイナミクスにおいて一般的に後期に次元限界に飽和するが、測定が対称性を尊重する場合、この飽和値は著しく低くなることを示す。 我々は、摂動を受けた量子キャットマップの数値シミュレーションを用いて主要な結果を得た。 我々の発見は、測定下の量子ダイナミクスにおける対称性の重要な役割を浮き彫りにしており、我々の枠組みは、量子カオスの多様なプローブにわたる対称性の影響を調査するために容易に適応可能である。 |
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| In this paper we study Krylov complexity in the presence of single and multiple operators in the DSSYK model, where we can use the analytical techniques coming from chord diagrammatics. One of the results we obtain is that it showcases the switchback effect, when the appropriate ``triple-scaling limit'' is taken, under which the model becomes dual to semiclassical JT gravity. We build on previous work, where it was shown that, in the continuum limit, Krylov complexity is defined as the sum of expectations value of right and left chord number operators. Here we argue that this property signals the emergence of the geometric nature of this notion of K-complexity. We show that in the regime where DSSYK is dual to semi-classical gravity, the light matter chord corresponds to a shockwave insertion in JT gravity. We identify the geodesic-length dual of the operator complexity and extend the relevant holographic dictionary to describe the details of the matter insertions. Additionally, we define a class of two-sided perturbations of the Lanczos algorithm that allows to analyze the switchback effect. In the appropriate semi-classical limit, this perturbed operator complexity is dual to an ERB length in JT gravity with corresponding shockwave insertions. We thus establish that K-complexity exhibits the expected switchback effect and universal late-time linear growth, consistent with previous findings regarding its geometric nature in the holographic bulk-boundary map. | 本論文では、DSSYK模型において単一および複数の演算子が存在する場合のクリロフ複雑度を、コードダイアグラムから得られる解析的手法を用いて考察する。 得られた結果の一つは、適切な「三重スケーリング極限」をとった場合にスイッチバック効果が現れることである。 この極限では、模型は半古典的JT重力と双対となる。 本論文は、連続体極限においてクリロフ複雑度が右および左のコード数演算子の期待値の和として定義されることを示した先行研究に基づいている。 本論文では、この性質がK複雑度という概念の幾何学的性質の出現を示唆していると主張する。 DSSYKが半古典的重力と双対となる領域において、軽い物質コードはJT重力における衝撃波挿入に対応することを示す。 我々は、演算子複雑度の測地線長双対を特定し、関連するホログラフィック辞書を拡張して物質挿入の詳細を記述する。 さらに、ランチョス・アルゴリズムの両側摂動のクラスを定義し、スイッチバック効果の解析を可能にする。 適切な半古典的極限において、この摂動を受けた演算子複雑度は、対応する衝撃波の挿入を伴うJT重力におけるERB長と双対である。 したがって、K複雑度は期待されるスイッチバック効果と普遍的な後期線形増加を示すことが示され、これはホログラフィック・バルク境界写像におけるその幾何学的性質に関するこれまでの知見と整合している。 |
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| Six-dimensional superconformal field theories (SCFTs) give rise to four-dimensional (4d) ones when compactified on Riemann surfaces. In the $\mathcal{N}=(2,0)$ case, this yields the famous class S family. For $\mathcal{N}=(1,0)$ theories that arise from linear unitary quivers, the holographic duals of the 4d theories are known in massive IIA supergravity, but only without punctures. Working in the probe approximation, we identify all possible BPS punctures in these models and characterize them by computing their defect Weyl anomalies. For class S, our results reproduce the known expressions in the appropriate limit. In the more general $\mathcal{N}=(1,0)$ case, they predict new 4d SCFTs and their large-$N$ anomaly coefficients. | 6次元超共形場理論（SCFT）は、リーマン面上にコンパクト化すると4次元（4d）のSCFTを生み出す。 $\mathcal{N}=(2,0)$ の場合、有名なクラスS族が生じる。 線形ユニタリークワイバーから生じる$\mathcal{N}=(1,0)$ 理論の場合、4d理論のホログラフィック双対は質量を持つIIA超重力において知られているが、パンクチャーは存在しない。 プローブ近似を用いて、これらのモデルにおけるすべての可能なBPSパンクチャーを特定し、それらの欠陥ワイル異常を計算することでそれらを特徴付ける。 クラスSの場合、我々の結果は適切な極限において既知の表現を再現する。 より一般的な$\mathcal{N}=(1,0)$ の場合、それらは新しい4d SCFTとその大きな$N$異常係数を予測する。 |
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| In this work, we provide a full map of scattering scenarios between a Nielsen-Olesen vortex and antivortex. Importantly, in the deep type II regime, such a collision reveals a chaotic pattern in the final state formation with bounce windows immersed into annihilation regions. This structure is due to the energy transfer mechanism triggered by a quasinormal mode, specifically the Feshbach resonant mode, hosted by the vortex. | 本研究では、ニールセン・オルセン渦と反渦の間の散乱シナリオの完全なマップを提供する。 重要な点は、深いタイプII領域において、このような衝突は、終状態形成においてカオス的なパターンを示し、反射窓は消滅領域に沈み込む。 この構造は、渦がホストする準正規モード、具体的にはフェッシュバッハ共鳴モードによって引き起こされるエネルギー移動機構によるものである。 |
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| General Relativity is expected to break down in the high-curvature regime. Beyond an effective field theory treatment with higher-order operators, it is important to identify consistent theories with higher-curvature terms at the nonperturbative level. Two well-studied examples are $f(\mathcal{R})$ gravity and Einstein-dilaton-Gauss-Bonnet (EdGB) gravity. The former shares the same vacuum solutions as General Relativity, including black holes, while the latter suffers from well-posedness issues due to quadratic curvature terms in the strong-coupling regime. We show that combining these two theories leads to genuinely new phenomena beyond their simple superposition. The resulting framework falls outside Horndeski's class, as it can be recast as a gravitational theory involving two nonminimally coupled scalar fields with nontrivial mutual interactions. This construction naturally extends EdGB gravity to include arbitrary higher-curvature terms, providing a versatile setting to address fundamental questions. Focusing on quadratic and quartic corrections, we find that: (i) black holes are modified by $f(\mathcal{R})$ terms, unlike the case without Gauss-Bonnet interactions; (ii) the resulting solutions retain the qualitative nonperturbative features of EdGB black holes with certain couplings, such as a minimum mass and multiple branches; (iii) a nontrivial mechanism suppresses the divergence of the Ricci scalar in the black-hole interior; (iv) still, even with quartic corrections, the singularity structure and elliptic regions inside the horizon remain similar to those of pure EdGB gravity. This suggests that, at the nonperturbative level, the theory's ill-posedness cannot be resolved by adding individual higher-order terms. This conjecture could be tested by studying the nonlinear dynamics, which remains governed by second-order field equations. | 一般相対論は高曲率領域で破綻すると予想される。 高階作用素を用いた有効場の理論の扱いに加えて、非摂動論的レベルで高曲率項を持つ整合理論を特定することが重要である。 よく研究されている例として、$f(\mathcal{R})$重力とアインシュタイン・ディラトン・ガウス・ボネ（EdGB）重力がある。 前者はブラックホールを含む一般相対論と同じ真空解を共有するが、後者は強結合領域における二次曲率項に起因する適切性問題を抱えている。 我々は、これら2つの理論を組み合わせることで、単純な重ね合わせを超えた真に新しい現象が生まれることを示す。 結果として得られる枠組みは、非自明な相互作用を持つ2つの非最小結合スカラー場を含む重力理論として書き直すことができるため、Horndeskiのクラスの範疇を外れる。 この構成は、EdGB重力理論を任意の高次曲率項を含むように自然に拡張し、基本的な問題に対処するための汎用的な設定を提供する。 2次および4次の補正に焦点を当てると、(i) ガウス-ボネ相互作用がない場合とは異なり、ブラックホールは$f(\mathcal{R})$項によって修正される。 (ii) 得られた解は、最小質量や多重分岐などの特定の結合を伴うEdGBブラックホールの定性的な非摂動論的特徴を保持する。 (iii) 非自明なメカニズムがブラックホール内部のリッチスカラーの発散を抑制する。 (iv) それでも、4次の補正を加えても、特異点構造と地平線内の楕円領域は純粋なEdGB重力理論のものと類似している。 これは、非摂動論的レベルでは、理論の不適切性は個々の高次項を追加することによっては解決できないことを示唆している。 この予想は、2次の場の方程式に支配された非線形ダイナミクスを研究することによって検証できる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this work we realize the 3 + 1 dimensional non-invertible ${\mathbb{Z}}_N$ chiral symmetry generator as an operator in a many body lattice Hilbert space. A crucial ingredient in our construction is the use of infinite dimensional $U(1)$ rotor site Hilbert spaces. Specifically, our Hilbert space is that of a $U(1)$ lattice gauge theory coupled to a charge $1$ scalar in the Villain formulation, which allows for direct access to monopoles and for a simple definition of a magnetic ${\mathbb{Z}}_N$ one-form symmetry $Z^{(1)}_m$ , at the lattice Hamiltonian level. We construct the generator of the ${\mathbb{Z}}_N$ chiral symmetry as as a unitary operator in the subspace of $Z^{(1)}_m$-invariant states, and show that it cannot be extended to the entire Hilbert space while preserving locality and unitarity. Using a lattice-level duality based on gauging $Z^{(1)}_m$, we find a dual description of this subspace, as the subspace of a charge $1/N$ gauge theory invariant under an electric one-form symmetry $Z^{(1)}_e$. We show that in this dual formulation, the chiral symmetry generator does extend unitarily to the entire Hilbert space, but has a mixed anomaly with the $Z^{(1)}_e$ symmetry. | 本研究では、3 + 1次元非可逆${\mathbb{Z}}_N$カイラル対称性生成子を多体格子ヒルベルト空間の作用素として実現する。 本研究の構築において重要な要素は、無限次元$U(1)$回転子サイトヒルベルト空間の使用である。 具体的には、我々のヒルベルト空間は、Villain定式化における電荷$1$スカラーと結合した$U(1)$格子ゲージ理論のヒルベルト空間であり、これによりモノポールへの直接アクセスが可能になり、格子ハミルトニアンレベルで磁気${\mathbb{Z}}_N$一形式対称性$Z^{(1)}_m$を簡潔に定義することができる。 我々は、${\mathbb{Z}}_N$カイラル対称性の生成元を、$Z^{(1)}_m$不変状態の部分空間におけるユニタリー作用素として構成し、局所性とユニタリー性を保ちながらヒルベルト空間全体に拡張できないことを示す。 $Z^{(1)}_m$のゲージングに基づく格子レベルの双対性を用いて、この部分空間の双対記述を、電気一形式対称性$Z^{(1)}_e$の下での電荷$1/N$ゲージ理論不変量の部分空間として求める。 この双対定式化において、カイラル対称性生成元はヒルベルト空間全体にユニタリーに拡張されるが、$Z^{(1)}_e$対称性との混合異常性を持つことを示す。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We show that perturbatively-small higher-derivative corrections to the Einstein-Hilbert action can lead to order-one modifications of the quasinormal mode spectrum of near-extremal Kerr black holes. The spectrum of such black holes contains zero-damping modes (ZDMs) and damped modes (DMs), with the latter only existing when the ratio $\mu=m/(l+1/2)$ is below a critical value $\bar{\mu}_{\rm cr}\approx 0.744$. Thus, this value represents a "phase boundary" that separates a region with both ZDMs and DMs and a region with only ZDMs. We find that the modes lying close to the phase boundary are very sensitive to modifications of GR, as their lifetimes receive corrections inversely proportional to their distance to the boundary. We link this growth of the corrections to a modification of the critical point $\bar{\mu}_{\rm cr}$, which can lead to a change in the number of DMs and produce order-one effects in the spectrum. We show that these large effects can take place in a regime in which the higher-derivative expansion remains under control. We also perform an exact analysis of the modification of the phase boundary for lower $(l,m)$ modes and pinpoint those that are most sensitive to corrections. Our results indicate that spectroscopy of highly-rotating black holes is by far the most powerful way to search for new physics in ringdown signals. | アインシュタイン-ヒルベルト作用に対する摂動的に小さな高次微分補正が、近極限カーブラックホールの準正規モードスペクトルに1次の変化をもたらすことを示す。 このようなブラックホールのスペクトルには、ゼロ減衰モード（ZDM）と減衰モード（DM）が含まれており、後者は、比$\mu=m/(l+1/2)$が臨界値$\bar{\mu}_{\rm cr}\approx 0.744$未満の場合にのみ存在する。 したがって、この値は、ZDMとDMの両方が存在する領域と、ZDMのみが存在する領域を分ける「位相境界」を表す。 位相境界に近いモードは、その寿命が境界からの距離に反比例する補正を受けるため、一般相対論の修正に非常に敏感であることがわかった。 我々は、この補正の増加を臨界点$\bar{\mu}_{\rm cr}$の修正と関連付け、これがDM数の変化につながり、スペクトルに1次の効果を生み出す可能性があることを示した。 これらの大きな効果は、高次微分展開が制御下にある領域で発生し得ることを示す。 また、低次$(l,m)$モードの位相境界の修正について厳密な解析を行い、補正に最も敏感なモードを特定した。 我々の結果は、高速回転ブラックホールの分光法が、リングダウン信号における新物理の探索において、これまでで最も強力な方法であることを示している。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We discuss the correspondence between highly excited strings and black holes in the presence of angular momentum. At fixed imaginary angular velocity $\nu$, we show that free strings exhibit a Hagedorn instability, explained, as in Atick-Witten, by a thermal-winding mode turning tachyonic. This allows us to determine the exact Hagedorn temperature $\beta_H(\nu)$ for bosonic, type II, and heterotic strings. Using the effective field theory for the thermal-winding mode around the $\nu$-dependent background, we find a novel `rotating string star' saddle (perturbatively in the angular velocity) and study its properties. This configuration describes a self-gravitating bound state of highly excited rotating strings. As in the non-rotating case, the saddle is qualitatively shown to interpolate between the rotating strings phase and a rotating black hole. We also comment on the implications of these results for anti-de Sitter space. | 角運動量が存在する場合の、高励起弦とブラックホールの対応について議論する。 虚角速度$\nu$を固定した状態で、自由弦はハーゲドン不安定性を示す。 これは、Atick-Wittenと同様に、熱巻きモードがタキオン状態になることで説明される。 これにより、ボソン弦、タイプII弦、ヘテロティック弦の正確なハーゲドン温度$\beta_H(\nu)$を決定できる。 $\nu$依存背景周りの熱巻きモードの有効場理論を用いて、新しい「回転弦星」サドル（角速度に関して摂動的に）を発見し、その特性を調べた。 この構成は、高励起回転弦の自己重力束縛状態を記述する。 非回転の場合と同様に、サドルは回転弦の位相と回転ブラックホールの間を補間することが定性的に示される。 これらの結果が反ド・ジッター空間に与える影響についてもコメントする。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We show that non-trivial stringy excitations in Lorentzian three dimensional de Sitter spacetime can be created self-consistently from gravitational memory in the infinite past. In addition to demonstrating that the Nambu-Goto equations for the string emerge from the gravitational junction conditions, we establish the existence of well-behaved solutions corresponding to transient fluctuations of a closed string about the equator which are both borne out of and dissolve to distinct gravitational memory in the infinite past and future, respectively. The solutions of the junction conditions also reveal that a transient string excitation sets up a clock self-consistently without the need of an external observer. | 我々は、ロレンツ型3次元ド・ジッター時空における非自明な弦励起が、無限過去における重力記憶から自己無撞着に生成できることを示す。 弦に対する南部-後藤方程式が重力接合条件から現れることを示すことに加えて、赤道周りの閉じた弦の過渡的揺らぎに対応する、振る舞いの良い解の存在を確立する。 これらの解は、それぞれ無限過去と無限未来における異なる重力記憶から生じ、またそれらの記憶に解消される。 接合条件の解はまた、過渡的な弦励起が外部観測者を必要とせずに自己無撞着に時計を設定することを明らかにする。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We use an approximation of the Regge-Wheeler-Zerilli potential, known as P\"{o}schl-Teller, to exactly compute the time-domain Green function of black hole perturbations in this simplified model, taking into account all causality conditions. We find the existence of an additional early times piece in the Green function, contributing to new exponentially growing modes just before the signal interacts with the maximum of the potential. The waveform itself is decomposed as an instantaneous piece traveling exactly on the light-cones of the Green function and a historical piece depending on the past trajectory of the system inside the light-cone. We also study redshift modes and show that the Regge-Wheeler-Zerilli Green function is regular at their frequency, with no zero nor pole. | 我々は、P\"{o}schl-Tellerとして知られるRegge-Wheeler-Zerilliポテンシャルの近似を用いて、この簡略化されたモデルにおけるブラックホール摂動の時間領域グリーン関数を、すべての因果関係条件を考慮して正確に計算する。 グリーン関数には、信号がポテンシャルの最大値と相互作用する直前に指数関数的に増加する新しいモードに寄与する、追加の早期時間成分が存在することを発見した。 波形自体は、グリーン関数の光円錐上を正確に移動する瞬間成分と、光円錐内の系の過去の軌跡に依存する履歴成分に分解される。 また、赤方偏移モードを研究し、Regge-Wheeler-Zerilliグリーン関数がその周波数において正則であり、零点も極も存在しないことを示す。 |