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| Original Text | 日本語訳 |
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| Rates for particle interaction processes and decays will be modified in a Lorentz-violating quantum field theory, because of changes to the particle kinematics$-$particularly through the modified dispersion relations affecting the outgoing particle phase space. We outline here these changes to the rates for three-particle decays. Considering a process with a constant scattering amplitude (not directly modified by the Lorentz violation), we calculate leading order corrections to the kinematics for a decay into three identical spinless particles whose propagation is affected by a $c_{\mu\nu}$-type symmetric tensor background. We examine the angular distribution of the daughter particles and describe the shape of the corresponding Dalitz plot outlining the kinematically allowed region, according to two toy models for the $c_{\mu\nu}$ textures. Precision measurements of the boundaries of this region could be used to constrain Lorentz violation coefficients for the particles involved in processes such as $\eta\rightarrow 3\pi^{0}$. | ローレンツ破れを破る量子場の理論では、粒子相互作用過程および崩壊の速度は、粒子運動学の変化、特に出射粒子の位相空間に影響を与える修正された分散関係によって変化するため、修正される。 ここでは、3粒子崩壊の速度に対するこれらの変化について概説する。 一定の散乱振幅（ローレンツ破れによって直接変化しない）を持つ過程を考え、伝播が$c_{\mu\nu}$型対称テンソル背景の影響を受ける3つの同一のスピンレス粒子への崩壊の運動学に対する主要次数補正を計算する。 娘粒子の角度分布を調べ、$c_{\mu\nu}$テクスチャの2つのトイモデルに従って、対応するDalitzプロットの形状を記述し、運動学的に許容される領域を概説する。 この領域の境界を精密に測定することで、 $\eta\rightarrow 3\pi^{0}$ のような過程に関与する粒子のローレンツ対称性の破れ係数を制限することができる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| For a unitary description of an evaporating black hole, one usually chooses the time slices that cover only outside of the event horizon, which is mostly problem-free because the event horizon is not encountered. However, is there any justification for avoiding time slices that cover inside the event horizon? To answer the question, we investigate the Wheeler-DeWitt equation, where the time slices can cover both inside and outside the event horizon. We find that one can reasonably construct a wave packet that covers outside, but the wave function must be annihilated near the event horizon. This observation strongly suggests that we cannot choose a coherent state for a spacelike hypersurface that crosses the event horizon. To explain the unitary time evolution, we must keep the slices as coherent states; hence, they must always be outside the event horizon. In contrast, inside the horizon, we cannot have a single coherent state of a classical spacetime. Hence, the interior must be a superposition of several coherent states, which implies that there exists a horizon-scale uncertainty and a black hole should be viewed as a highly quantum macroscopic object. We provide a synthetic approach to understanding the information loss paradox from this perspective. | 蒸発するブラックホールのユニタリー記述では、通常、事象の地平線の外側のみをカバーするタイムスライスが選択されます。 これは、事象の地平線に遭遇しないため、ほとんど問題になりません。 しかし、事象の地平線の内側をカバーするタイムスライスを避ける正当な理由はあるのでしょうか？この疑問に答えるために、Wheeler-DeWitt方程式を調べます。 この方程式では、タイムスライスは事象の地平線の内側と外側の両方をカバーできます。 その結果、外側をカバーする波束を合理的に構築できますが、波動関数は事象の地平線付近で消滅する必要があることがわかりました。 この観察結果は、事象の地平線を横切る時空的超曲面に対してコヒーレント状態を選択できないことを強く示唆しています。 ユニタリーな時間発展を説明するには、スライスをコヒーレント状態として維持する必要があります。 したがって、スライスは常に事象の地平線の外側になければなりません。 対照的に、事象の地平線の内側では、古典時空の単一のコヒーレント状態を持つことはできません。 したがって、ブラックホールの内部は複数のコヒーレント状態の重ね合わせでなければならない。 これは、地平線スケールの不確実性が存在することを意味し、ブラックホールは高度に量子的なマクロな物体として捉えるべきである。 我々は、この観点から情報損失パラドックスを理解するための統合的なアプローチを提示する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The Lee-Wick pseudo-quantum electrodynamics in the presence of a Chern-Simons term is studied in this paper. The paper starts with a non-local lagrangian density that sets the pseudo-Lee-Wick electrodynamics defined on a $1+2$ space-time added to a Chern-Simons topological term. We investigate classical aspects as the potential energy for the interaction of static charges through the gauge propagator. The causality of theory is discussed through the retarded Green function in the coordinate space. The gauge field of the Lee-Wick-Chern-Simons pseudo-electrodynamics is minimally coupled to the fermions sector that includes new degree of freedoms, as a Lee-Wick heavy fermion partner of the electron. The perturbative approach for the theory is presented via effective action in which we obtain the Ward identities. We study the radiative corrections at one loop, as the electron self-energy, the vacuum polarization, and the $3$-vertex. We show that the Lee-Wick mass has a fundamental role in these results, where it works like a natural regulator of the ultraviolet divergences. The $g-2$ factor for the electron is obtained as function of the LW mass, and of the CS parameter. Through the optical theorem, the theory is unitary at the tree level. | 本論文では、チャーン＝サイモンズ項が存在する場合のリー＝ウィック擬量子電磁力学について考察する。 本論文は、チャーン＝サイモンズ位相項が追加された$1+2$時空上で定義される擬リー＝ウィック電磁力学を設定する非局所ラグランジアン密度から始める。 ゲージ伝播関数を介した静電荷の相互作用におけるポテンシャルエネルギーなどの古典的な側面を考察する。 理論の因果関係は、座標空間における遅延グリーン関数を通して議論する。 リー＝ウィック＝チャーン＝サイモンズ擬電磁力学のゲージ場は、電子のリー＝ウィック重フェルミオンパートナーとして、新たな自由度を含むフェルミオンセクターと最小限に結合している。 この理論に対する摂動論的アプローチは、ウォード恒等式を得る有効作用を通して提示される。 我々は、1つのループにおける放射補正、すなわち電子の自己エネルギー、真空偏極、そして$3$バーテックスについて研究する。 リー・ウィック質量がこれらの結果において基本的な役割を果たし、紫外線発散の自然な調節因子のように働くことを示す。 電子の$g-2$因子は、LW質量とCSパラメータの関数として得られる。 光学定理により、理論はツリーレベルでユニタリーである。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We study the nearly critical behaviour of holographic superfluids at finite temperature and chemical potential. Using analytic techniques in the bulk, we derive an effective theory for the long wavelength dynamics of gapless and pseudo-gapped modes, at first subleading order in a derivative expansion and we match the classical limit of our field theory construction in a companion paper. Specifically, we obtain the constitutive relations for the stress tensor and electric current, as well as a time evolution equation for the order parameter at next-to-leading order. In addition, we get explicit formulas for all the transport coefficients in terms of background quantities. We carry out numerical cross-checks with the predictions of our effective theory close to the critical point. | 我々は、有限温度および化学ポテンシャルにおけるホログラフィック超流体の臨界近傍挙動を研究する。 バルクにおける解析的手法を用いて、ギャップレスおよび擬ギャップモードの長波長ダイナミクスに対する有効理論を導出し、微分展開における第一主位次数において、そして付随論文において我々の場の理論構築の古典的極限と一致することを明らかにした。 具体的には、応力テンソルと電流の構成関係、および第二主位次数における秩序パラメータの時間発展方程式を得る。 さらに、全ての輸送係数について、背景量を用いて明示的な式を得る。 我々は、臨界点近傍における有効理論の予測値との数値的クロスチェックを行う。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate the phase structure of the deterministic and disordered versions of the Russian Doll Model (RDM), which is a generalization of Richardson model of superconductivity in a finite system with time-reversal symmetry breaking parameter $\theta$. It is one of the simplest examples of the cyclic RG where $\log N$ plays the role of the RG time. The deterministic model is integrable and shares the same Bethe Ansatz (BA) equations with the inhomogeneous twisted XXX spin chain. We analyze the quantum metric, the Berry curvature, and the fractal dimension in the sector with a single Cooper pair. A rich phase structure in the $(\theta,\gamma)$ parameter plane is found, where $\gamma \log N$ quantifies the hopping term. For the deterministic RDM we clearly identify the extended domain of non-ergodic multifractal phase on the $(\theta,\gamma)$ parameter plane supporting the reentrance transitions between the localized, ergodic, and multifractal phases. We find the pattern of phase transitions in the global charge $Q(\theta,\gamma)$, which arises from the BA equation. In particular, in the multifractal phase in the deterministic model $Q(\gamma)$ exhibits the analogue of "charge concentration" and fortuity phenomena discussed in the context of black hole microstates at finite $N$. The BA equations in RDM exactly coincide with the equations defining the ground states in the theory on the worldvolume of the vortex strings in $N_F=2N_C$ ${\cal N}=2$ SQCD at a strong coupling point $\frac{1}{g_{YM}^2}=0$ with identification $\theta_{RDM}= \theta_{4D}-\pi$. We conjecture that the Hamiltonian of the RDM model describes the mixing in particular 2d-4d BPS sector of the Hilbert space. Our findings provide an example of the BPS multifractality regime for the probe operator in the sector of Hilbert space, and we comment on the possible application to dense QCD with $\theta$ term. | 我々は、時間反転対称性の破れパラメータ$\theta$を持つ有限系における超伝導のリチャードソン模型の一般化であるロシアンドール模型（RDM）の決定論的および無秩序版の相構造を調査する。 これは、$\log N$がRG時間の役割を果たす巡回RGの最も単純な例の一つである。 この決定論的模型は積分可能であり、不均質ツイストXXXスピン鎖と同じベーテ仮説（BA）方程式を共有する。 我々は、単一クーパー対を持つセクターにおける量子計量、ベリー曲率、およびフラクタル次元を解析する。 $(\theta,\gamma)$パラメータ平面において、豊富な相構造が見出され、$\gamma \log N$はホッピング項を定量化する。 決定論的RDMにおいて、$(\theta,\gamma)$パラメータ平面上に非エルゴード・マルチフラクタル相の拡張領域を明確に特定し、局在相、エルゴード相、マルチフラクタル相間の再突入遷移を支持する。 BA方程式から生じるグローバル電荷$Q(\theta,\gamma)$における相転移のパターンを見出した。 特に、決定論的モデルにおけるマルチフラクタル相において、$Q(\gamma)$は、有限$N$におけるブラックホールのミクロ状態の文脈で議論されている「電荷集中」と偶然現象の類似性を示す。 RDMにおけるBA方程式は、$N_F=2N_C$ ${\cal N}=2$ SQCDにおける渦糸の世界体積に関する理論の基底状態を定義する方程式と完全に一致し、強結合点$\frac{1}{g_{YM}^2}=0$において、$\theta_{RDM}= \theta_{4D}-\pi$と同定される。 RDM模型のハミルトニアンは、特にヒルベルト空間の2d-4d BPSセクターにおける混合を記述すると予想する。 我々の発見は、ヒルベルト空間セクターにおけるプローブ演算子のBPSマルチフラクタル性領域の例を示すものであり、$\theta$項を含む稠密QCDへの応用の可能性についてコメントする。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The prospect of detecting/constraining deviations from general relativity by studying gravitational waves (GWs) from merging black holes has been one of the primary motivations of GW interferometers like LIGO/Virgo. Within pure gravity, the only possible way deviations can arise is from the existence of higher order derivative corrections, namely higher powers of the Riemann curvature tensor, in the effective action. Any observational bounds imply constraints on the corresponding Wilson coefficients. At the level of the action, one can imagine the coefficients are sufficiently large so as to be in principle detectable. However, from the point of view of some fundamental principles, namely causality and unitarity, this is much less clear, as we examine here. We begin by reviewing certain known bounds on these coefficients, which together imply a low cut off on the effective theory. We then consider a possible mechanism to generate such terms, namely in the form of many scalars, minimally coupled to only gravity, that can be integrated out to give these higher order operators. We show that a by product of this is the generation of quantum corrections to Newton's potential, whose observable consequences are already ruled out by solar system tests. We point out that over 7 orders of magnitude of improvement in interferometer sensitivity would be required to avoid such solar system constraints. We also mention further constraints from Hawking radiation from black holes. | 合体するブラックホールからの重力波（GW）を研究することで、一般相対論からの偏差を検出／制限できる可能性は、LIGO/Virgoのような重力干渉計の主要な動機の一つであった。 純粋重力下では、偏差が生じ得る唯一の方法は、有効作用における高次の微分補正、すなわちリーマン曲率テンソルの高次冪の存在である。 観測上のいかなる限界も、対応するウィルソン係数に対する制限を意味する。 作用のレベルでは、係数は原理的に検出できるほど十分に大きいと想像できる。 しかし、因果律とユニタリー性といったいくつかの基本原理の観点から見ると、ここで検討するように、これははるかに明確ではない。 まず、これらの係数に関する既知の限界をいくつか確認する。 これらの限界は、有効理論における低いカットオフを示唆する。 次に、そのような項を生成するための可能なメカニズム、すなわち、重力のみに最小限に結合した多数のスカラーの形で、それらを積分することでこれらの高次演算子を与えるメカニズムについて考察する。 この副産物として、ニュートンポテンシャルに対する量子補正が生成されることを示すが、その観測可能な結果は太陽系のテストによって既に排除されている。 このような太陽系の制約を回避するには、干渉計の感度を7桁以上向上させる必要があることを指摘する。 また、ブラックホールからのホーキング放射によるさらなる制約についても言及する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We use standard techniques of hydrodynamics to construct a relativistic effective field theory for the low energy dynamics of nearly critical superfluids. In an appropriate non-relativistic limit, our theory predicts an additional coefficient when compared and contrasted to earlier work of Khalatnikov and Lebedev. In addition, we provide an alternative derivation of the same effective theory, using the Keldysh-Schwinger framework for non-equilibrium systems. Finally, we comment on the comparison with the results of an appropriate holographic computation presented in a companion paper. This provides further evidence in support of the theory we propose and confirms the existence of the extra coefficient we identified. | 我々は標準的な流体力学の手法を用いて、近臨界超流体の低エネルギーダイナミクスに対する相対論的有効場理論を構築する。 適切な非相対論的極限において、我々の理論は、KhalatnikovとLebedevによる以前の研究と比較対照した場合、追加の係数を予測する。 さらに、非平衡系に対するKeldysh-Schwingerの枠組みを用いて、同じ有効理論の別の導出を提供する。 最後に、関連論文で提示された適切なホログラフィック計算の結果との比較についてコメントする。 これは、我々が提案する理論を支持するさらなる証拠を提供し、我々が特定した追加の係数の存在を確認する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We develop a general framework for electromagnetic potential-charge contributions to the first law of black hole mechanics, applicable to dynamical first-order perturbations of stationary black objects with possibly non-compact bifurcate Killing horizons. Working in the covariant phase space formalism, we derive both comparison and physical process versions of the first law. We consider generic diffeomorphism-invariant theories of gravity in $D$ spacetime dimensions, containing non-minimally coupled abelian $p$-form gauge fields. The pullback of the gauge field to the horizon is allowed to diverge while its field strength remains smooth, yielding gauge-invariant electric potential-charge pairs in the first law. We further extend the construction to include magnetic charges by developing a bundle-covariant, gauge-invariant prescription that fixes the Jacobson-Kang-Myers ambiguity in the improved Noether charge. Electric and magnetic charges are, respectively, associated with non-trivial $(D - p - 1)$- and $(p + 1)$-cycles of the horizon cross-section, whose homology classes determine the number of independent potential-charge pairs through the Betti numbers $b_{D - p - 1}$ and $b_{p + 1}$. Further, the dynamical gravitational entropy entering the first law is identified with the gauge-invariant part of the improved Noether charge, giving a gauge-invariant extension of the recent proposal by Hollands, Wald and Zhang. We illustrate our framework with dyonic AdS black holes, dipole black rings, and charged black branes. | 我々は、ブラックホール力学の第一法則への電磁ポテンシャル-電荷寄与の一般的な枠組みを開発し、非コンパクト分岐キリング地平線を持つ静止ブラックオブジェクトの動的一次摂動に適用できる。 共変位相空間形式を用いて、第一法則の比較版と物理過程版の両方を導出する。 我々は、非最小結合アーベルp型ゲージ場を含む、D次元時空における一般的な微分同相不変重力理論を考察する。 ゲージ場の地平線への引き戻しは、その強度が滑らかである限り発散することが許され、第一法則においてゲージ不変な電位-電荷対が得られる。 我々はさらに、改良ノイザー荷電におけるヤコブソン-カン-マイヤーズ曖昧性を固定するバンドル共変かつゲージ不変な規定を開発することにより、この構成を磁気荷電を含むように拡張する。 電荷と磁荷はそれぞれ、地平断面積の非自明な$(D - p - 1)$サイクルと$(p + 1)$サイクルに関連付けられており、そのホモロジー類はベッティ数$b_{D - p - 1}$と$b_{p + 1}$を通して独立したポテンシャル-電荷対の数を決定する。 さらに、第一法則に入る動的重力エントロピーは、改良ノイザー電荷のゲージ不変部分と同一視され、Hollands、Wald、Zhangによる最近の提案のゲージ不変拡張を与える。 我々は、この枠組みを、ダイオニックAdSブラックホール、双極子ブラックリング、および荷電ブラックブレーンを用いて説明する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We study $SU(N)$ super Yang-Mills theory with a small gaugino mass $m$ and vacuum angle $\theta$ on the four-torus $\mathbb{T}^4$ with 't Hooft twisted boundary conditions. Introducing a detuning parameter $\Delta$, which measures the deviation from an exactly self-dual $\mathbb{T}^4$, and working in the limits $mLN \ll \Lambda LN \ll 1$ and $ \frac{(N-1) m^2 L^2}{4 \pi} \ll \Delta \ll 1$, where $L$ is the torus size and $\Lambda$ the strong-coupling scale, we compute the scalar and pseudo-scalar condensates to leading order in $m^2L^2/\Delta$. The twists generate fractional-charge instantons, and we show that summing over all such contributions is crucial for reproducing the correct physical observables in the decompactified strong-coupling regime. From a Hamiltonian perspective, the sum over twisted sectors, already at small torus size, projects in the $m=0$ limit onto a definite superselection sector of the $\mathbb{R}^4$ theory. In the massless limit, we recover the exact value of the gaugino condensate $|\langle \lambda \lambda \rangle| = 16\pi^2 \Lambda^3$, and demonstrate how a spurious $U(1)$ symmetry eliminates all $CP$-violating effects. Our results are directly testable in lattice simulations, and our method extends naturally to non-supersymmetric gauge theories. | 我々は、小さなゲージノ質量 $m$ と真空角 $\theta$ を持つ $SU(N)$ 超ヤン・ミルズ理論を、't Hooft ツイスト境界条件を持つ 4 次元トーラス $\mathbb{T}^4$ 上で研究する。 厳密に自己双対な $\mathbb{T}^4$ からの偏差を測るデチューニングパラメータ $\Delta$ を導入し、極限 $mLN \ll \Lambda LN \ll 1$ および $ \frac{(N-1) m^2 L^2}{4 \pi} \ll \Delta \ll 1$（$L$ はトーラスサイズ、$\Lambda$ は強結合スケール）において、$m^2L^2/\Delta$ の主要位数までのスカラー凝縮と擬スカラー凝縮を計算する。 ツイストは分数電荷インスタントンを生成し、そのような寄与すべてを合計することが、デコンパクト化された強結合領域における正しい物理的観測量を再現するために重要であることを示す。 ハミルトニアンの観点から見ると、小さなトーラスサイズにおいてさえ、ツイストされたセクター全体の合計は、$m=0$極限において、$\mathbb{R}^4$理論の明確な超選択セクターに射影する。 質量ゼロ極限において、ゲージノ凝縮の正確な値$|\langle \lambda \lambda \rangle| = 16\pi^2 \Lambda^3$を回復し、偽の$U(1)$対称性がどのようにしてすべての$CP$対称性の破れ効果を除去するかを示す。 我々の結果は格子シミュレーションで直接検証可能であり、我々の方法は非超対称ゲージ理論にも自然に拡張できる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The determination of the shear viscosity is a central topic in various areas of modern physics. In particular, it is often necessary to evaluate the shear viscosity $\eta$ of fluids made up of more than one species, all interacting with different cross sections. Since it may be difficult to extract information on the interaction among different species, various combinations of the viscosities of the individual components are often used. We work in the Chapman-Enskog framework and investigate on binary mixtures, by comparing such single component combinations with a full 2-component formalism: we find that, in most cases, the full viscosity is well approximated by a weighted linear average of the single component viscosities, although this result is far from being general. Moreover, we validate our 2-component Chapman-Enskog results for $\eta$ by comparing them with an independent numerical simulation of the Boltzmann equation, which estimates the shear viscosity via a Green-Kubo formula, in the case of a quasi-particle system that reproduces lattice QCD thermodynamics. We see that the temperature dependence of $\eta/s$ of such system of quarks and gluons is not well described by combinations of the individual components, highlighting the importance of inter-species scattering. | せん断粘度の決定は、現代物理学の様々な分野において中心的な課題です。 特に、複数の種から構成され、それぞれが異なる断面積で相互作用する流体のせん断粘度$\eta$を評価することがしばしば必要になります。 異なる種間の相互作用に関する情報を抽出することは困難な場合があるため、個々の成分の粘度の様々な組み合わせがしばしば用いられます。 我々はChapman-Enskogの枠組みを用いて、このような単一成分の組み合わせを完全な2成分形式と比較することにより、2成分混合物について調査します。 その結果、ほとんどの場合、完全な粘度は単一成分の粘度の加重線形平均によって十分に近似できることが分かりましたが、この結果は必ずしも一般性があるわけではありません。 さらに、格子QCD熱力学を再現する準粒子系において、グリーン-久保公式を用いてせん断粘性を推定するボルツマン方程式の独立した数値シミュレーションと比較することにより、2成分チャップマン-エンスコグ法の$\eta$に関する結果を検証する。 クォークとグルーオンからなるこのような系の$\eta/s$の温度依存性は、個々の成分の組み合わせでは十分に記述できないことがわかり、種間散乱の重要性が浮き彫りになる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Tensor networks are not only numerical tools for describing ground states of quantum many-body systems, but also conceptual aids for understanding their entanglement structures. The proper way to understand tensor networks themselves is through explicit examples of solvable ground states that they represent exactly. In fact, this has historically been how tensor networks for gapped ground states, such as the matrix product state (MPS) and the projected entangled paired state (PEPS), emerged as an elegant analytical framework from numerical techniques like the density matrix renormalization group. However, for gapless ground states, generically described by the multiscale entanglement renormalization ansatz (MERA), a corresponding exactly solvable model has so far been missing. This is because the hierarchical structure of MERA intrinsically breaks the translational invariance. We identify a condition for MERA to be compatible with translational invariance by examining equivalent networks of rank-3 tensors. The condition is satisfied by the previously constructed hierarchical tensor network for the Motzkin and Fredkin chains, which can be considered a non-unitary generalization to the MERA. The hierarchical TN description is complemented by a translationally invariant MPS alternative, which is used to derive the power-law decay of the correlation function and critical exponents of a $q$-deformation phase transition. | テンソルネットワークは、量子多体系の基底状態を記述するための数値的ツールであるだけでなく、それらのエンタングルメント構造を理解するための概念的補助手段でもあります。 テンソルネットワーク自体を理解する適切な方法は、それらが正確に表現する可解な基底状態の明示的な例を通して理解することです。 実際、歴史的に、行列積状態（MPS）や射影エンタングルメントペア状態（PEPS）などのギャップのある基底状態に対するテンソルネットワークは、密度行列くりこみ群などの数値的手法から、このようにして洗練された解析的枠組みとして出現してきました。 しかし、一般的にマルチスケールエンタングルメントくりこみ仮説（MERA）によって記述されるギャップのない基底状態については、対応する正確に解けるモデルがこれまで存在していませんでした。 これは、MERAの階層構造が本質的に並進不変性を破るためです。 我々は、ランク3テンソルの等価ネットワークを調べることにより、MERAが並進不変性と両立するための条件を特定します。 この条件は、以前に構築されたモツキン鎖およびフレドキン鎖の階層的テンソルネットワークによって満たされ、 これはMERAの非ユニタリーな一般化とみなすことができます。 階層的TN記述は、並進不変なMPS代替法によって補完され、相関関数のべき乗減衰と、$q$変形相転移の臨界指数を導出するために使用されます。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We provide a symmetry argument for the vanishing and non-renormalization of static Love numbers for spherically symmetric black holes at full nonlinear order in four-dimensional General Relativity. The symmetry is realized both in full GR and in the worldline EFT, allowing for a unified treatment and proving both vanishing and non-renormalization to all orders. This closes some loop-holes in previous arguments that neglected nonlinearities in the worldline EFT, and extends previous vanishing results to all nonlinear static tides. When extended to higher-dimensional gravity, these arguments also explain the pattern of vanishing and running static Love numbers of electric and tensor type, and predict new results at the nonlinear order. We also apply our findings to the tidal response of shift-symmetric scalar fields, predicting the vanishing of even order nonlinear static Love numbers and unifying these statements with the no-hair theorem (and its violations). | 我々は、4次元一般相対論において、球対称ブラックホールの静的ラブ数が完全非線形秩序において消失し、非くりこみとなる対称性の議論を提示する。 この対称性は完全一般相対論と世界線型重力場の両方で実現されており、統一的な扱いを可能にし、すべての秩序において消失と非くりこみの両方を証明する。 これは、世界線型重力場における非線形性を無視していたこれまでの議論のいくつかの抜け穴を塞ぎ、これまでの消失の結果をすべての非線形静的潮汐に拡張する。 高次元重力場に拡張すると、これらの議論は電気型およびテンソル型の静的ラブ数が消失し、移動するパターンも説明し、非線形秩序における新たな結果を予測する。 また、我々は、この発見を シフト対称スカラー場の潮汐応答に適用し、 偶数次の非線形静的ラブ数が消滅することを予測し、 これらの主張をノーヘア定理（およびその違反）と統一する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We define the notion of Weyl anomalies, measuring the violation of local scale invariance, in interacting quantum field theory on curved spacetimes in the framework of locally covariant field theory. We discuss some general properties of Weyl anomalies, such as their relation to the trace anomaly. We give a criterion for a theory to be conformal at the quantum level, and show that even for a conformal theory Weyl transformations in general obtain quantum corrections. We study the trace anomaly in detail for the $\phi^4$ theory, in particular determining it up to second order in the interaction. We also show that at third order in the interaction a potential $\Box \phi^2$ term can be removed by finite renormalization. | 局所共変場理論の枠組みにおいて、曲がった時空上の相互作用量子場の理論における局所スケール不変性の破れを測るワイル異常の概念を定義する。 ワイル異常の一般的な性質、例えばトレース異常との関係について議論する。 理論が量子レベルで共形であるための基準を与え、共形理論であってもワイル変換は一般に量子補正を得ることを示す。 $\phi^4$理論のトレース異常を詳細に調べ、特に相互作用の2次までそれを決定する。 また、相互作用の3次において、有限繰り込みによってポテンシャル$\Box \phi^2$項を除去できることも示す。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this work, we analyze the infrared divergence of two-loop amplitudes at arbitrary multiplicity in three-dimensional $\mathcal{N}=6$ Chern-Simons matter theory. We introduce the Bern-Dixon-Smirnov (BDS) integrand, which captures the full infrared structure while remaining free of unphysical cuts. We show that these local integrands, together with their kinematic prefactors, are naturally organized by the scaffolding triangulations of $n=2k$-gon, with distinct triangulations yielding different local representations. Remarkably, this triangulation structure also persists at the level of the integrated functions. This observation provides a graphical proof of both the cancellation of elliptic cuts and the triangulation independence of the integrated result. As a direct consequence, we obtain a simple proof that the integrated BDS integrand coincides with the one-loop maximally-helicity-violating (MHV) amplitude (the BDS ansatz) of $\mathcal{N}=4$ super Yang-Mills theory for all $n=2k$. | 本研究では、3次元$\mathcal{N}=6$チャーン・サイモンズ物質理論において、任意の多重度における2ループ振幅の赤外発散を解析する。 非物理的な切断を伴わずに完全な赤外構造を捉えるベルン・ディクソン・スミルノフ（BDS）積分関数を導入する。 これらの局所積分関数は、その運動学的前置因子とともに、$n=2k$角形の足場となる三角形分割によって自然に構成され、異なる三角形分割は異なる局所表現を生み出すことを示す。 注目すべきことに、この三角形分割構造は積分関数のレベルでも持続する。 この観察は、楕円切断のキャンセルと積分結果の三角形分割独立性の両方をグラフィカルに証明する。 直接的な帰結として、積分されたBDS被積分関数が、すべての$n=2k$に対して、$\mathcal{N}=4$超ヤン＝ミルズ理論の1ループ最大ヘリシティ非保存（MHV）振幅（BDS仮説）と一致するという簡単な証明が得られる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| It is common knowledge that black holes necessarily contain a region where general relativity breaks down, due to the inevitable formation of either a curvature singularity or a Cauchy horizon. In this work we challenge this view by analyzing a charged spherically symmetric black hole formed through gravitational collapse and evaporating via Hawking radiation. We show that the electromagnetic repulsion and the violation of energy conditions due to the presence of Hawking radiation are be sufficient to avoid the formation of both a singularity and a Cauchy horizon. We argue that a similar mechanism may apply to astrophysical black holes in which the role of the electric charge is replaced by the angular momentum. | ブラックホールには、曲率特異点またはコーシー地平線のどちらかの必然的な形成により、一般相対論が破綻する領域が必ず存在することは周知の事実である。 本研究では、重力崩壊とホーキング放射による蒸発によって形成された荷電球対称ブラックホールを解析することにより、この見解に異議を唱える。 電磁反発とホーキング放射の存在によるエネルギー条件の破れは、特異点とコーシー地平線の両方の形成を回避するのに十分であることを示す。 同様のメカニズムが、電荷の役割を角運動量に置き換えた天体ブラックホールにも当てはまる可能性があると主張する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We study inflation in the framework of extended metric-affine F(R) gravity, where all even-parity quadratic invariants of torsion and non-metricity are included in the Lagrangian alongside the F(R) term. The extended theory admits a scalar-tensor description with a non-canonical kinetic term featuring poles. As a result, the inflationary dynamics and predictions for observables of this model are insensitive to the specific form of F(R), since they are dominated by the structure of the poles (order and residue). We analyze both a simplified version analytically and the full eleven-parameter theory, and we classify the models based on whether they feature second-order poles, whether they are free from ghosts, and whether they predict a sufficiently small tensor-to-scalar ratio. By relaxing the ghost-free requirement to only exclude ghosts near the pole (where inflation occurs), we demonstrate that we can significantly enlarge the set of viable models. We thus show that extended metric-affine F(R) gravity can act as a robust framework for inflation, reproducing the attractor predictions for the spectral index and tensor-to-scalar ratio. | 我々は、拡張計量アフィンF(R)重力理論の枠組みにおいてインフレーションを研究する。 この枠組みでは、捩れと非計量性に関するすべての偶パリティ二次不変量が、F(R)項とともにラグランジアンに含まれる。 拡張理論は、極を含む非標準的な運動項を持つスカラー-テンソル記述を許容する。 その結果、このモデルのインフレーションダイナミクスと観測量の予測は、極の構造（順序と留数）によって支配されるため、F(R)の特定の形式には依存しない。 我々は、簡略化されたバージョンと完全な11パラメータ理論の両方を解析的に解析し、モデルを、2次の極を含むかどうか、ゴーストがないかどうか、そして十分に小さいテンソル対スカラー比を予測するかどうかに基づいて分類する。 ゴーストフリーの要件を緩和し、極（インフレーションが発生する場所）付近のゴーストのみを除外することで、実行可能なモデルの集合を大幅に拡大できることを実証する。 このように、拡張計量アフィンF(R)重力は、インフレーションに対するロバストな枠組みとして機能し、スペクトル指数とテンソル対スカラー比に関するアトラクター予測を再現できることを示す。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Kinetic misalignment, one of the most compelling scenarios for the non-thermal generation of axion dark matter, is generally accompanied by axion fragmentation, a process in which the energy of the axion condensate is transferred to its perturbations. The dynamics of fragmentation, at least in the context of dark matter production, have so far been studied semi-analytically using perturbation theory. In this work, we present the first classical lattice simulation of kinetic axion fragmentation in the context of dark matter production, focusing on parameters relevant to the QCD axion. Our findings indicate that the non-perturbative dynamics captured by the lattice lead to a significantly broader spectrum of axion fluctuations, with a sustained transfer of energy to mildly relativistic modes and with smaller occupation numbers compared to the linear approximation. As a consequence, the final dark matter abundance is typically O(1) lower than in the linear approximation, which is itself O(1) lower than the zero-mode-only prediction. This broadening and suppression of the spectrum could have a significant impact on axion mini-halo formation, one of the main experimental handles on kinetic fragmentation. | アクシオン暗黒物質の非熱的生成に関する最も説得力のあるシナリオの一つである運動学的ミスアラインメントは、一般的にアクシオンのフラグメンテーションを伴う。 このプロセスでは、アクシオン凝縮体のエネルギーが摂動へと移行する。 フラグメンテーションのダイナミクスは、少なくとも暗黒物質生成の観点からは、これまで摂動論を用いて半解析的に研究されてきた。 本研究では、暗黒物質生成の観点から、QCDアクシオンに関連するパラメータに焦点を当て、運動学的アクシオンフラグメンテーションの古典格子シミュレーションを初めて提示する。 我々の知見は、格子によって捉えられた非摂動的なダイナミクスが、線形近似と比較して、より広いスペクトルのアクシオン変動をもたらし、弱相対論的モードへの持続的なエネルギー移行と、より小さな占有数をもたらすことを示している。 その結果、最終的な暗黒物質存在比は、線形近似よりも典型的にはO(1)低くなり、線形近似自体もゼロモードのみの予測よりもO(1)低くなります。 このスペクトルの広がりと抑制は、運動学的フラグメンテーションの主要な実験的指標の一つであるアクシオンミニハロー形成に大きな影響を与える可能性があります。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Changes in magnetic helicity are often discussed across a variety of fields, from condensed matter physics to early universe cosmology. It is frequently stated that the helicity change is given by the integral of the gauge field strength tensor and its dual over spacetime, $\int F \wedge F$. However, this is incorrect when magnetic monopoles once exist in the spacetime. In this paper, we show the correct formula of the helicity change in such a case for the Maxwell theory with the magnetic monopoles. We also discuss what happens when we embed the Maxwell theory with magnetic monopoles into non-Abelian gauge theories. We show that a similar formula holds for the 't Hooft--Polyakov monopole. In particular, we find the winding numbers and the zeroes of the Higgs field in the non-Abelian gauge theory play a crucial role in the helicity change. The same discussion is also applicable to the electroweak theory, and we discuss the implication of our findings to the baryon number change via the chiral anomaly in the early universe. | 磁気ヘリシティの変化は、凝縮系物理学から初期宇宙論に至るまで、様々な分野でしばしば議論されています。 ヘリシティの変化は、ゲージ場強度テンソルとその双対である時空上の積分 $\int F \wedge F$ によって与えられるとよく言われます。 しかし、時空に磁気モノポールが存在する場合には、これは誤りです。 本論文では、磁気モノポールを含むマクスウェル理論において、このような場合のヘリシティ変化の正しい式を示します。 また、磁気モノポールを含むマクスウェル理論を非アーベルゲージ理論に埋め込んだ場合に何が起こるかについても考察します。 同様の式が 't Hooft-Polyakov モノポールにも成り立つことを示します。 特に、非アーベルゲージ理論におけるヒッグス場の巻き数と零点が、ヘリシティ変化に重要な役割を果たすことがわかります。 同じ議論は電弱理論にも当てはまり、 我々の発見が初期宇宙におけるカイラル異常を介した重粒子数の変化にどのような影響を与えるかについて議論する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We present a symbol-level bootstrap construction of the planar, two-loop six-gluon scattering amplitude for the --++++ helicity configuration in QCD, focusing on the maximal weight pieces-the "most complicated terms" in the sense of Lipatov et al. Building on recent advances in the understanding of the relevant function space, we incorporate as a crucial new ingredient the complete set of leading singularities, obtained from an explicit analysis of on-shell diagrams. The resulting expressions are manifestly conformally invariant and clarify the structure of previous five-particle results. Combining this with the symbol bootstrap, we show that constraints from physical limits are sufficient to uniquely determine the answer. We thus obtain the first concrete characterization of two-loop six-gluon amplitudes at the symbol level and at highest weight. Remarkably, we find that the effective function space involves only 137 symbol letters, significantly fewer than the full set of 167 possible letters, suggesting a yet-unexplained underlying structure akin to that seen in maximally supersymmetric Yang-Mills theory. From the novel amplitude results we extract previously unknown symbol-level results describing two-loop triple collinear and double soft limits. | QCDにおける--++++ヘリシティ配位における平面2ループ6グルーオン散乱振幅のシンボルレベルブートストラップ構成を提示する。 Lipatovらの意味で「最も複雑な項」である最大重量部分に焦点を当てる。 関連する関数空間の理解における最近の進歩に基づき、 オンシェル図の明示的解析から得られる主要な特異点の完全な集合を重要な新しい要素として組み込む。 結果として得られる表現は明らかに共形不変であり、これまでの5粒子の結果の構造を明らかにする。 これをシンボルブートストラップと組み合わせることで、物理的極限からの制約条件だけで答えを一意に決定できることを示す。 こうして、シンボルレベルおよび最大重量における2ループ6グルーオン振幅の具体的な特徴付けを初めて得る。 驚くべきことに、有効関数空間には137個の記号文字しか含まれていないことがわかりました。 これは、167個の可能な文字の集合全体よりも大幅に少なく、最大超対称ヤン＝ミルズ理論に見られるような、まだ説明されていない基礎構造を示唆しています。 この新しい振幅の結果から、これまで知られていなかった記号レベルの結果、つまり2ループの3重共線極限と2重ソフト極限を記述する結果を抽出しました。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We consider excitations of a spin-1 Bose-Einstein-condensate (BEC) in the vicinity of different mean-field configurations and derive mappings to emergent relativistic quantum field theories minimally coupled to curved acoustic spacetimes. The quantum fields are typically identified with Nambu-Goldstone bosons, such that the structure of the analogue quantum field theories on curved spacetimes depends on the (spontaneous) symmetry breaking pattern of the respective ground-state. The emergent spacetime geometries are independent of each other and exhibit bi-metricity in the polar and antiferromagnetic phase, whereas one has tri-metricity in the ferromagnetic phase. Compared to scalar BECs, the spinor degrees of freedom allow to investigate massive vector and scalar fields where the former is a spin-nematic rotation mode in the polar phase which can be cast into a Proca field that is minimally coupled to a curved spacetime that emerges on length scales larger than the spin-healing length. Finally, we specify the Zeeman couplings and the condensate trap to be spacetime-dependent such that a cosmological FLRW-metric can be achieved. This work enables a pathway towards quantum-simulating cosmological particle production of Proca quanta via quenching the quadratic Zeeman-coefficient or via magnetic field ramps, which both result in the creation of spin-nematic squeezed states. | 我々は、スピン1ボーズ・アインシュタイン凝縮体（BEC）の励起を、異なる平均場構成の近傍で考察し、曲がった音響時空に最小限に結合した創発的な相対論的量子場理論への写像を導出する。 量子場は典型的には南部-ゴールドストーンボソンと同一視され、曲がった時空上の類似の量子場理論の構造は、それぞれの基底状態の（自発的な）対称性の破れのパターンに依存する。 創発的な時空構造は互いに独立しており、極性相および反強磁性相では二計量性を示すが、強磁性相では三計量性を示す。 スカラーBECと比較して、スピノル自由度は質量を持つベクトル場とスカラー場の調査を可能にする。 ベクトル場は極性相におけるスピンネマティック回転モードであり、スピンヒーリング長よりも大きな長さスケールで出現する曲がった時空と最小限に結合したProca場に投げ込むことができる。 最後に、ゼーマン結合と凝縮トラップが時空依存であると規定し、宇宙論的FLRW計量を達成することができる。 本研究は、2次ゼーマン係数のクエンチング、または磁場ランプを介してProca量子の量子シミュレーションによる宇宙論的粒子生成への道を開く。 どちらの場合もスピンネマティックスクイーズ状態の生成をもたらす。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
We explore the three-point amplitude of curvature perturbations in scenarios
suggested by high-scale supersymmetry breaking in String Theory, where the
inflaton is forced to climb a steep exponential potential. We can do it at the
price of some simplifications, and more importantly with some assumptions on
the softening effects of String Theory. These suggest a scenario proposed long
ago by Gasperini and Veneziano, where the initial singularity is replaced by a
bounce, and the resulting analysis rests on a scale $\Delta$ that leaves some
signs in the angular power spectrum of the CMB. The amplitude comprises two
types of contribution: the first oscillates around the original result of
Maldacena and gives no further prospects to detect a non-Gaussian signal, but
the second, which is subtly tied to the turning point at the end of the
climbing phase, within the window 62| 弦理論における高スケール超対称性の破れによって示唆されるシナリオ、すなわちインフレーションが急激な指数関数的ポテンシャルを上昇せざるを得ないシナリオにおいて、曲率摂動の3点振幅を探索する。 いくつかの単純化を犠牲にし、さらに重要な点として、弦理論のソフト化効果に関するいくつかの仮定を置けば、これを行うことができる。 これらの仮定は、ガスペリーニとヴェネツィアーノによってずっと以前に提案されたシナリオを示唆している。 このシナリオでは、初期の特異点がバウンスに置き換えられ、結果として得られる解析はCMBの角度パワースペクトルに何らかの符号を残すスケール$\Delta$に基づいている。 振幅は2種類の寄与から成ります。 1つ目はマルダセナの元の結果を中心に振動しており、非ガウス性信号を検出する見込みはありません。 しかし、2つ目は上昇期の終わりの転換点に微妙に結びついており、インフレーションeフォールドの窓62 | |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We consider conformal Killing-Yano forms corresponding to the antisymmetric generalizations of conformal Killing vectors to higher degree forms in the presence of skew-symmetric torsion. Integrability conditions for torsionful conformal Killing-Yano forms are found and a graded Lie bracket for conformal Killing-Yano forms to constitute a graded Lie algebra structure is proposed. It is found that a graded Lie algebra structure for a special subset of torsionful conformal Killing-Yano forms can be constructed for a closed and parallel skew-symmetric torsion on constant curvature and Einstein manifolds. Similar structure for generalized hidden symmetries defined from generalized connection in generalized geometry is also constructed. | 歪対称な捩れが存在する場合の、共形キリングベクトルの高次形式への反対称一般化に対応する共形キリング・ヤノ形式を考察する。 捩れを伴う共形キリング・ヤノ形式の積分可能条件が見出され、次数付きリー代数構造を構成する共形キリング・ヤノ形式の次数付きリー括弧が提案される。 定曲率とアインシュタイン多様体上の閉じた平行な歪対称捩れに対して、捩れを伴う共形キリング・ヤノ形式の特別な部分集合に対する次数付きリー代数構造を構成できることがわかった。 一般化幾何学における一般化接続から定義される一般化隠れた対称性に対しても同様の構造が構成される。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this work, BPS models built from the coupling of Yang-Mills-Higgs Lagrangian to impurities are investigated. We first consider scalar impurities, which in the BPS limit generate monopoles similar to those obtained in a previously considered class of $\mathrm{SU(2)}\times\mathrm{Z}_2$ or $\mathrm{SU(2)}\times\mathrm{SU(2)}$ models. We then focus on coupling with nonabelian impurities, defined as fixed backgrounds produced from fields transforming under the adjoint representation of SU(2), with a coupling chosen to preserve half of the BPS sectors. The nature of this coupling, the ensuing Bogomol'nyi bound and BPS equations, as well as the effect of these impurities in the abelianization that leads to the emergence of a U(1) gauge group are investigated. We study in greater detail impurities with spherical symmetry, and examine the manner in which impurity coupling changes the asymptotic behavior and range of monopole interactions. Moreover, we introduce a method that can be used to approximate solutions with the use of small perturbations around the Prasad-Sommerfield monopole, and discuss the possibility of extending the aforementioned results to dyons. In order to exemplify the most important properties of the theory, several specific impurity models are presented, with the respective monopole solutions are found numerically. These solutions present novel internal structure and multiple features that would not be possible in the original theory. | 本研究では、ヤン・ミルズ・ヒッグス・ラグランジアンと不純物の結合から構築されたBPS模型を調査する。 まず、BPS極限において、これまで検討されてきた$\mathrm{SU(2)}\times\mathrm{Z}_2$または$\mathrm{SU(2)}\times\mathrm{SU(2)}$模型で得られるものと同様のモノポールを生成するスカラー不純物を考察する。 次に、SU(2)の随伴表現の下で変換する場から生成される固定背景として定義される非アーベル不純物との結合に焦点を当て、BPSセクターの半分を保存するように結合を選択する。 この結合の性質、結果として生じるボゴモルニ境界とBPS方程式、そしてこれらの不純物がU(1)ゲージ群の出現につながるアーベル化に与える影響を調査する。 球対称性を持つ不純物をより詳細に研究し、不純物結合がモノポール相互作用の漸近的挙動と範囲をどのように変化させるかを調べる。 さらに、プラサード・ゾンマーフィールド・モノポールの周りの小さな摂動を用いて解を近似する方法を紹介し、前述の結果をダイオンに拡張する可能性について議論する。 理論の最も重要な性質を例示するために、いくつかの具体的な不純物モデルを提示し、それぞれのモノポール解を数値的に求める。 これらの解は、元の理論では不可能であった新しい内部構造と複数の特徴を示す。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Recent evidences of stochastic gravitational wave background (SGWB) through Pulsar Time Array (PTA) observations hint towards an alternative inflationary scenario, compared to the usual inflation, for describing the early stage of the universe in order to be compatible with the PTA data. Moreover, currently the Atacama Cosmology Telescope (combined with the Planck 2018 and BAO) refines the constraint on inflationary observables, compared to the only-Planck 2018 measurements. In the present work, we simultaneously address these two issues by incorporating certain modification during inflation over the usual inflationary scenario. Such modification amplifies the primordial tensor perturbation over the modes that are sensitive to the NANOGrav frequency region. For this purpose, we take the thermodynamic route of cosmology where the entropy of the apparent horizon is given by a generalized form of entropy that is able to generalize the other known form of horizon entropies for suitable representations. The constraints on the model parameters coming from the ACT data also fit the NANOGrav 15-year data (based on numerical analysis), which reveal the model's compatibility with both the ACT and the PTA data. | パルサータイムアレイ（PTA）観測による確率的重力波背景放射（SGWB）の最近の証拠は、PTAデータと整合させるために、宇宙の初期段階を記述する上で、通常のインフレーションとは異なる、別のインフレーションシナリオを示唆している。 さらに現在、アタカマ宇宙論望遠鏡（プランク2018およびBAOとの組み合わせ）は、プランク2018のみの測定と比較して、インフレーション観測量に対する制限を精緻化している。 本研究では、通常のインフレーションシナリオにインフレーション中に特定の修正を加えることで、これら2つの問題に同時に取り組む。 このような修正は、NANOGrav周波数領域に敏感なモードにおける原始テンソル摂動を増幅する。 この目的のために、我々は宇宙論の熱力学的アプローチを採用する。 このアプローチでは、見かけの地平線のエントロピーは、他の既知の地平線エントロピーの形式を適切な表現に一般化できる一般化されたエントロピー形式で与えられる。 ACTデータから得られるモデルパラメータへの制約は、NANOGravの15年データ（数値解析に基づく）にも適合し、モデルがACTデータとPTAデータの両方と適合することが明らかになった。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We analyze a generalized framework of smooth F-term hybrid inflation (smFHI) consistent with gauge coupling unification within the Minimal Supersymmetric Standard Model (MSSM). The embedding of the model in two specific Supergravity settings addresses at the same time the $\eta$ problem and the compatibility with the recent ACT or SPT data. The one relies on the choice of a shift-symmetric K\"ahler potential for the inflaton which revitalizes the SUSY predictions of smFHI, whereas the other employs a K\"ahler potential associated with an hyperbolic K\"ahler manifold. An essential role in both our constructions is played by a decoupled superheavy field without superpotential and Kaehler potential inspired by string- and D-brane--based models. Our proposal can be realized for a variety of representations for the Higgs fields involved in smFHI and assures monotonic inflationary potential. | 我々は、極小超対称標準模型（MSSM）におけるゲージ結合統一と整合する、滑らかなF項ハイブリッドインフレーション（smFHI）の一般化された枠組みを解析する。 この模型を2つの特定の超重力設定に埋め込むことで、$\eta$問題と、最近のACTまたはSPTデータとの整合性を同時に解決する。 一つは、インフレーションに対するシフト対称ケーラーポテンシャルの選択に依存しており、これはsmFHIのSUSY予測を活性化する。 一方、もう一つは、双曲型ケーラー多様体に関連したケーラーポテンシャルを用いる。 両方の構築において重要な役割を果たすのは、超ポテンシャルを持たない分離した超重心場と、弦理論およびDブレーンに基づくモデルに着想を得たケーラーポテンシャルである。 我々の提案は、smFHIに関与するヒッグス場の様々な表現に対して実現可能であり、単調なインフレーションポテンシャルを保証する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| There exists an entire family of universal PDFs of the magnetization mode of the three dimensional Ising model parameterized by $\zeta = \lim_{L,\xi_{\infty}}L/\xi_{\infty}$ which is the ratio of the system size $L$ to the bulk correlation length $\xi_{\infty}$ with both the thermodynamic limit and the critical limit being taken simultaneously at fixed $\zeta$. Recently, the probability distribution functions (PDFs) of the magnetization mode of the three-dimensional Ising model has been computed at one-loop in the $\epsilon=4-d$ expansion [arXiv preprint arXiv:2407.12603 (2024)]. We show how these PDFs or, equivalently, the rate functions which are their logarithm, can be systematically computed at second order of the perturbative expansion. We compute the whole family of universal rate-functions and show that their agreement with the Monte Carlo data improves significantly at this order when compared to their one-loop counterpart. | 3次元イジング模型の磁化モードの普遍的なPDF族が存在し、これは$\zeta = \lim_{L,\xi_{\infty}}L/\xi_{\infty}$でパラメータ化されます。 これは、システムサイズ$L$とバルク相関長$\xi_{\infty}$の比であり、熱力学的極限と臨界極限は固定された$\zeta$で同時に取られます。 最近、3次元イジング模型の磁化モードの確率分布関数（PDF）が、$\epsilon=4-d$展開の1ループで計算されました[arXiv preprint arXiv:2407.12603 (2024)]。 我々は、これらのPDF、あるいはそれと同等の対数であるレート関数が、摂動展開の2次のオーダーで体系的に計算される方法を示します。 我々は ユニバーサル速度関数の族全体を計算し、 モンテカルロデータとの一致が、1ループの場合と比較して このオーダーで大幅に改善されることを示す。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We investigate the consistency between bulk and boundary causalities in static, spherically symmetric, asymptotically anti-de Sitter (AdS) spacetimes. We derive a general formula that provides sufficient conditions for time advance, where bulk propagation arrives earlier than any boundary propagation. As an application, we show that in Reissner--Nordstr\"{o}m--anti de Sitter spacetime, no geodesic satisfies the sufficient conditions for time advance even in the super-extremal case. Furthermore, we demonstrate that the Einstein--Euler--Heisenberg theory exhibits time advance when one or a linear combination of the coupling constants is positive and below an upper bound determined by the AdS length scale. | 静的、球対称、漸近反ド・ジッター（AdS）時空におけるバルク因果律と境界因果律の整合性を検証する。 バルク伝播が境界伝播よりも早く到達する時間前進の十分条件を与える一般式を導出する。 応用として、ライスナー-ノルドストル\"{o}m-反ド・ジッター時空においては、超極限的な場合であっても、時間前進の十分条件を満たす測地線は存在しないことを示す。 さらに、アインシュタイン-オイラー-ハイゼンベルク理論において、結合定数の1つまたは線形結合が正で、AdS長さスケールによって決定される上限を下回る場合、時間前進が現れることを示す。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Black holes exist all over our Universe, possessing a very wide range of masses. At the moment, they serve as a probe to test general relativity at astrophysical scales, but in the future they may also give us information about gravity at the microscale. Black holes seem to have thermodynamic properties, such as the Bekenstein-Hawking entropy, which are important when considering black holes with size of a few centimeters or smaller. Since entropy in statistical mechanics is related to the number of microstates of a system, several questions arise: what gives rise to the black hole entropy? Can it be explained by a quantum description of gravity? In order to further study these questions, the connection between thermodynamics and gravity must be explored at the microscale. In this doctoral thesis, we aim to understand this connection using two descrip-tions that yield the thermodynamics of curved spacetimes. We start by imposing the first law of thermodynamics to a charged self-gravitating matter thin shell in higher dimensions and choose equations of state which allow the study of the black hole limit and the recovery of black hole thermodynamics. Furthermore, we use the Euclidean path integral approach to quantum gravity to construct statistical ensembles of black hole spacetimes and self-gravitating matter, in order to study semiclassically the phase transitions between hot matter and black holes. We show the power of the formalism in obtaining the thermodynamic properties of curved spacetimes. Namely, we study the canonical and grand canonical ensemble of charged black holes inside a cavity, which may have a finite or infinite radius. We construct ensembles of a self-gravitating matter thin shell, both in anti-de Sitter and in asymptotically flat spaces, in order to understand the thermodynamic features of the shell and the possible phase transitions to black hole configurations. | ブラックホールは宇宙のいたるところに存在し、非常に幅広い質量を持っています。 現在、ブラックホールは天体物理学的スケールにおける一般相対性理論の検証の探査機として機能していますが、将来的にはマイクロスケールにおける重力に関する情報も提供してくれる可能性があります。 ブラックホールは、ベッケンシュタイン・ホーキングエントロピーなどの熱力学的特性を持つと考えられており、これは数センチメートル以下の大きさのブラックホールを考える上で重要です。 統計力学におけるエントロピーは系のミクロ状態の数と関連しているため、いくつかの疑問が生じます。 ブラックホールのエントロピーはなぜ生じるのか？それは重力の量子的記述によって説明できるのか？これらの疑問をさらに探求するためには、熱力学と重力の関係をマイクロスケールで探求する必要があります。 本博士論文では、曲がった時空の熱力学をもたらす2つの記述を用いて、この関係を理解することを目指します。 まず、高次元における荷電自己重力物質薄殻に熱力学第一法則を適用し、ブラックホール極限の研究とブラックホール熱力学の回復を可能にする状態方程式を選択する。 さらに、量子重力に対するユークリッド経路積分アプローチを用いて、ブラックホール時空と自己重力物質の統計的集団を構築し、ホットマターとブラックホール間の相転移を半古典的に研究する。 この形式論が、曲がった時空の熱力学的性質を得る上で威力を発揮することを示す。 具体的には、有限または無限の半径を持つ可能性のある空洞内部の荷電ブラックホールの正準集団と大正準集団を研究する。 反ド・ジッター空間と漸近平坦空間の両方において、自己重力物質薄殻の集団を構築し、その熱力学的特徴とブラックホール配置への相転移の可能性を理解する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Real eigenpairs of a real antisymmetric tensor of order $p$ and dimension $N$ can be defined as pairs of a real eigenvalue and $p$ orthonormal $N$-dimensional real eigenvectors. We compute the signed and the genuine distributions of such eigenvalues of Gaussian random real antisymmetric tensors by using a quantum field theoretical method. An analytic expression for finite $N$ is obtained for the signed distribution and the analytic large-$N$ asymptotic forms for both. We compute the edge of the distribution for large-$N$, one application of which is to give an upper bound (believed tight) of the injective norm of the random real antisymmetric tensor. We find a large-$N$ universality across various tensor eigenvalue distributions: the large-$N$ asymptotic forms of the distributions of the eigenvalues $z$ of the complex, complex symmetric, real symmetric, and real antisymmetric random tensors are all expressed by $e^{N\,B\, h_p(z_c^2/z^2)+o(N)}$, where the function $h_p(\cdot)$ depends only on the order $p$, while $B$ and $z_c$ differ for each case, $NB$ being the total dimension of the eigenvectors and $z_c$ being determined by the phase transition point of the quantum field theory. | 位数 $p$、次元 $N$ の実反対称テンソルの実固有対は、実固有値と $p$ 直交 $N$ 次元実固有ベクトルの対として定義できる。 ガウス分布のランダム実反対称テンソルのこのような固有値の符号付き分布と真分布を、量子場の理論的手法を用いて計算する。 符号付き分布については有限 $N$ に対する解析的表現が得られ、また、両者の解析的な大 $N$ 漸近形が得られる。 大 $N$ に対する分布の端を計算する。 その応用の一つとして、ランダム実反対称テンソルの入射ノルムの（厳密であると考えられる）上界を与えることがあげられる。 我々は、様々なテンソル固有値分布にわたって、大$N$普遍性を見出した。 複素テンソル、複素対称テンソル、実対称テンソル、実反対称ランダムテンソルの固有値$z$の分布の大$N$漸近形はすべて$e^{N\,B\, h_p(z_c^2/z^2)+o(N)}$で表され、関数$h_p(\cdot)$は位数$p$のみに依存し、$B$と$z_c$はそれぞれ異なる。 $NB$は固有ベクトルの全次元、$z_c$は量子場の理論の相転移点によって決定される。 |
| Original Text | 日本語訳 |
|---|---|
| We build the canonical ensemble of a hot self-gravitating matter thin shell in anti-de Sitter (AdS) space by finding its partition function through the Euclidean path integral approach with fixed temperature at the conformal boundary. We obtain the reduced action of the system by restricting the path integral to spherically symmetric metrics with given boundary conditions and with the Hamiltonian constraint satisfied. The stationary conditions, i.e., the mechanical equilibrium and the thermodynamic equilibrium, are obtained from minimizing the reduced action. Evaluating the perturbed reduced action at the stationary points yields the mechanical stability condition and the thermodynamic stability condition. The reduced action calculated at the stationary points gives the partition function in the zero-loop approximation and from it the thermodynamic properties of the system are acquired. Within thermodynamics alone, the only stability condition that one can establish is thermodynamic stability, which follows from the computation of the heat capacity. For given specific pressure and temperature equations of state for the shell, we obtain the solutions of the ensemble. There are four different thin shell solutions, one of them is fully stable, i.e., is stable mechanically and thermodynamically. For the equations of state given, we find a first order phase transition from the matter thermodynamic phase to the Hawking-Page black hole phase. Moreover, there is a maximum temperature above which the shell ceases to exist, presumably at these high temperatures the shell inevitably collapses to a black hole. | 反ド・ジッター（AdS）空間における高温自己重力物質薄殻の正準アンサンブルを、共形境界での温度を固定したユークリッド経路積分アプローチを用いてその分配関数を求めることで構築する。 与えられた境界条件とハミルトン拘束条件を満たす球対称計量に経路積分を制限し、系の縮約作用を得る。 定常条件、すなわち力学的平衡と熱力学的平衡は、縮約作用を最小化することで得られる。 定常点における摂動された縮約作用を評価することで、力学的安定条件と熱力学的安定条件が得られる。 定常点で計算された縮約作用は、ゼロループ近似における分配関数を与え、そこから系の熱力学的特性が得られる。 熱力学のみにおいて、確立できる唯一の安定条件は、熱容量の計算から導かれる熱力学的安定性である。 シェルの特定の圧力と温度の状態方程式を与えると、アンサンブルの解が得られます。 4つの異なる薄いシェル解があり、そのうちの1つは完全に安定、すなわち力学的にも熱力学的にも安定です。 与えられた状態方程式に対して、物質熱力学的相からホーキング・ペイジ・ブラックホール相への一次相転移が見られます。 さらに、シェルが存在しなくなる最高温度があり、おそらくこの高温ではシェルは必然的にブラックホールに崩壊すると考えられます。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| 6d (2,0) SCFTs of type $\mathfrak{g}$ have protected subsectors that were conjectured in arxiv:1404.1079 to be captured by $\mathcal{W}_\mathfrak{g}$ algebras. We write down the crossing equations for mixed four-point functions $\langle S_{k_1} S_{k_2}S_{k_3}S_{k_4}\rangle$ of 1/2-BPS operators $S_{k_i}$ in 6d (2,0) theories and detail how a certain twist reduces this system to a 2d meromorphic CFT multi-correlator bootstrap problem. We identify the relevant 6d (2,0) $\mathcal{W}$-algebras of type $\mathfrak{g} = \{A_{N-1},D_N\}$ as truncations of $\mathcal{W}_{1+\infty}$ and solve OPE associativity conditions for their structure constants, both using $\texttt{OPEdefs}$ and the holomorphic bootstrap of arxiv:1503.07111. With this, we solve the multi-correlator bootstrap for twisted 6d four-point correlators $\mathcal{F}_{k_1k_2k_3k_4}$ involving all $S_{k_i}$ up to $\{k_i\}=4$ and extract closed-form expressions for 6d OPE coefficients. We describe the implications of our CFT data on conformal Regge trajectories of the (2,0) theories and finally, demonstrate the consistency of our results with protected higher-derivative corrections to graviton scattering in M-theory on $AdS_7\times S^4/\mathbb{Z}_\mathfrak{o}$. | 6d(2,0) SCFT 型 $\mathfrak{g}$ は、arxiv:1404.1079 で予想された $\mathcal{W}_\mathfrak{g}$ 代数によって捕捉される保護された部分セクターを持つ。 6d(2,0) 理論における 1/2-BPS 作用素 $S_{k_i}$ の混合四点関数 $\langle S_{k_1} S_{k_2}S_{k_3}S_{k_4}\rangle$ の交差方程式を記述し、あるひねりによってこの系が 2d 有理型 CFT 多重相関器ブートストラップ問題へとどのように縮約されるかを詳述する。 我々は、型$\mathfrak{g} = \{A_{N-1},D_N\}$の関連する6d (2,0) $\mathcal{W}$-代数を$\mathcal{W}_{1+\infty}$の切断として識別し、それらの構造定数に対するOPE結合性条件を、$\texttt{OPEdefs}$とarxiv:1503.07111の正則ブートストラップの両方を用いて解きます。 これにより、$\{k_i\}=4$までのすべての$S_{k_i}$を含む、ツイスト6d 4点相関器$\mathcal{F}_{k_1k_2k_3k_4}$の多重相関器ブートストラップを解き、6d OPE係数の閉形式の表現を抽出します。 我々は、(2,0)理論の共形レッジェ軌道に対する我々のCFTデータの含意を説明し、最後に、我々の結果が、M理論における重力子散乱に対する保護された高階微分補正と一致することを、$AdS_7\times S^4/\mathbb{Z}_\mathfrak{o}$ 上で示す。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The study of critical phenomena in one-dimensional field theories with long-range interactions has garnered significant attention following the implications of the Hohenberg-Mermin-Wagner theorem, which precludes phase transitions in most low-dimensional theories with local interactions. This research investigates a novel class of one-dimensional theories characterised by a distinctly defined infinite interaction range. We propose that such theories emerge naturally through a meso- scopic feedback mechanism. In this proof-of-concept study, we examine Ising-type models and a model with continuous O(3) symmetry, and demonstrate that the natural emergence of phase transitions, criticality, spontaneous symmetry breaking and previously unidentified universality classes is evident. | 長距離相互作用を持つ1次元場の理論における臨界現象の研究は、局所相互作用を持つほとんどの低次元理論における相転移を否定するホーエンベルグ-メルミン-ワグナー定理の帰結を受けて、大きな注目を集めている。 本研究では、明確に定義された無限の相互作用範囲を特徴とする新しいクラスの1次元理論を調査する。 我々は、このような理論がメソスコピックなフィードバック機構によって自然に出現することを提案する。 この概念実証研究では、イジング型モデルと連続O(3)対称性を持つモデルを検証し、相転移、臨界性、自発的対称性の破れ、そしてこれまで未確認であった普遍性クラスの自然な出現が明らかであることを示す。 |
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| We present an exact solution for the real-time dynamics following a quench from a thermal pure quantum (TPQ) state in an integrable system. Although equilibration is expected in this setting because the TPQ state already encodes the thermal expectation values of all conserved quantities, the approach to equilibrium shows highly nontrivial coherent dynamics. In the spin-1/2 XX chain, local observables become stationary at their thermal values after dephasing, while the entanglement entropy exhibits a characteristic double-plateau structure. We obtain this behavior exactly using three complementary approaches: two-dimensional (2D) conformal field theory (CFT) on the Klein bottle, an exact numerical evolution based on the matrix Riccati equation, and an asymptotically exact quasiparticle picture. These results demonstrate that the non-monotonic entanglement evolution is a macroscopic manifestation of the coherent dephasing of anomalous pairing correlations in the initial TPQ state. | 我々は、可積分系における熱的純量子（TPQ）状態からのクエンチに伴う実時間ダイナミクスの厳密解を提示する。 TPQ状態は既に全ての保存量の熱的期待値を符号化しているため、この設定では平衡化が予想されるが、平衡へのアプローチは極めて非自明なコヒーレントダイナミクスを示す。 スピン1/2のXX鎖において、局所観測量は位相ずれ後にそれぞれの熱的値で定常となり、エンタングルメントエントロピーは特徴的な二重プラトー構造を示す。 我々はこの挙動を、クライン壷上の2次元（2D）共形場理論（CFT）、行列リカッチ方程式に基づく厳密な数値発展、そして漸近的に厳密な準粒子描像という3つの相補的アプローチを用いて厳密に解析する。 これらの結果は、非単調なエンタングルメントの発展が、初期のTPQ状態における異常な対相関のコヒーレントな位相ずれの巨視的な現れであることを示しています。 |
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| We revisit our earlier work and investigate the bound state perturbations in the interior of the Schwarzschild black hole. The bound sates are defined as the perturbations in the interior of the black hole with an imaginary spectrum which are regular at the center of black hole while their time-dependent profile falls off exponentially on the event horizon. Using the scale factor in the expanding direction in the interior of the black hole as the clock, we rewrite the corresponding Regge-Wheeler equation and solve it semi-analytically as well as numerically. We confirm that the bound state solutions exist for scalar, vector and axial tensor perturbations. It is shown that for a given value of $\ell >s$, there are total $\ell-s$ such bound states. We obtain the universal lower bound $2 G M \omega_I >1$ for the spectrum of bound state which is asymptotically saturated in the large $\ell$ limit. Furthermore, we obtain an upper bound on the spectrum of axial perturbations which for large $\ell$ scales like $2 G M \omega_I \lesssim 0.04\, \ell^4 $. As observed recently, these bound states have the curious property that the profile of the total wave function has a non-zero magnitude near the future event horizon. | 我々は以前の研究を再検討し、シュワルツシルトブラックホール内部における束縛状態摂動を調査する。 束縛状態とは、ブラックホール内部の虚数スペクトルを持つ摂動として定義され、ブラックホール中心では規則的なスペクトルを示すが、事象の地平線上では時間依存プロファイルが指数関数的に減少する。 ブラックホール内部の膨張方向のスケールファクターを時計として用い、対応するレッジェ・ホイーラー方程式を書き直し、数値解析的にも半解析的にも解く。 スカラー、ベクトル、軸テンソル摂動に対して束縛状態解が存在することを確認する。 与えられた$\ell >s$の値に対して、そのような束縛状態は合計で$\ell-s$個存在することを示す。 束縛状態のスペクトルの普遍的な下限$2 G M \omega_I >1$は、大$\ell$極限で漸近的に飽和する。 さらに、我々は軸摂動のスペクトルの上限を得る。 これは、$2 G M \omega_I \lesssim 0.04\, \ell^4 $のような大きなスケールに対して成り立つ。 最近観測されたように、これらの束縛状態は、全波動関数のプロファイルが未来事象の地平線付近でゼロではない大きさを持つという奇妙な性質を持つ。 |
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| We study successive Rindler-like transformations in Minkowski spacetime and the corresponding sequence of vacuum states perceived by observers restricted to respective wedges. Extending the standard Rindler construction to an $n$-fold iteration, we find via Bogoliubov transformations that the vacuum of the $(n-1)^{th}$ Rindler observer appears thermal to the $n^{th}$ one. The characteristic trajectories, confined to nested wedges, exhibit characteristic accelerations and horizon shifts depending on transformation parameters ${g_1, g_2, \ldots, g_{n}}$. For the second-level transformation (\emph{Rindler Rindler} case), the late time acceleration asymptotically approaches $2g_2$ for one branch and diverges for the other. We study Minkowski, Rindler, and Rindler Rindler vacuum states from the perspective of Unruh DeWitt (UDW) detectors along inertial, Rindler, and Rindler Rindler trajectories. The response of the UDW detector coupled to a real massless scalar field confirms the thermality: the transition rate of Rindler Rindler observer in Minkowski vacuum matches that of a standard Rindler detector with acceleration $2g_2$, yielding a Planckian spectrum at late times. The conclusions are discussed. | ミンコフスキー時空における連続的なリンドラー型変換と、それぞれの楔形に限定された観測者によって知覚される対応する真空状態の系列を研究する。 標準的なリンドラー構成を$n$回反復に拡張し、ボゴリュボフ変換を用いて、$(n-1)番目リンドラー観測者の真空が$n番目リンドラー観測者にとって熱的であるように見えることを示した。 入れ子になった楔形に限定された特性軌道は、変換パラメータ${g_1, g_2, \ldots, g_{n}}$に依存して特性加速度と地平線シフトを示す。 第2レベルの変換（\emph{リンドラーの場合）では、後期時間加速度は一方の枝では漸近的に$2g_2$に近づき、もう一方の枝では発散する。 我々は、ミンコフスキー、リンドラー、そしてリンドラー リンドラー真空状態を、ウンルー・デウィット（UDW）検出器の観点から、慣性軌道、リンドラー軌道、そしてリンドラー・リンドラー軌道に沿って研究する。 実質量ゼロのスカラー場と結合したUDW検出器の応答は、熱性を裏付ける。 ミンコフスキー真空におけるリンドラー・リンドラー観測器の遷移率は、加速度$2g_2$の標準的なリンドラー検出器の遷移率と一致し、遅い時間にプランクスペクトルを生成する。 結論について議論する。 |
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| The photon radiation induced by rescattering in a magnetized medium is investigated in relativistic heavy-ion collisions. Within the high-energy limit, the photon emission rate and the associated electromagnetic energy loss are derived using the Gyulassy-Levai-Vitev formalism at first order in opacity, for a quark jet propagating a quark-gluon plasma under a background magnetic field. Quantitative analysis shows a slight suppression of the overall photon radiation over a broad range of jet energies in this process. This reduction in photon yield consequently leads to a moderate decrease in the electromagnetic energy loss of the jet. Our results contribute to a better understanding of the electromagnetic properties of strongly interacting matter in high-energy nucleus-nucleus collisions and motivate an experimental comparison of photon yields from quark-gluon plasma with similar properties but distinct magnetic field strengths. | 相対論的重イオン衝突において、磁化媒質中での再散乱によって誘起される光子放射を調べた。 高エネルギー極限において、背景磁場下でクォークグルーオンプラズマを伝播するクォークジェットについて、光子放出率とそれに伴う電磁エネルギー損失を、不透明度1次のGyulassy-Levai-Vitev形式を用いて導出した。 定量分析の結果、この過程では、ジェットエネルギーの広い範囲にわたって全体的な光子放射がわずかに抑制されることが示された。 この光子収量の減少は、結果としてジェットの電磁エネルギー損失を適度に減少させる。 我々の研究結果は、高エネルギー原子核-原子核衝突において強く相互作用する物質の電磁気的性質の理解を深める上で貢献し、同様の性質を持ちながらも磁場強度が異なるクォークグルーオンプラズマからの光子収量の実験的比較を促すものである。 |
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| We characterize new universal features of the dynamics of chaotic quantum many-body systems, by considering a hypothetical task of "time estimation." Most macroscopic observables in a chaotic system equilibrate to nearly constant late-time values. Intuitively, it should become increasingly difficult to estimate the precise value of time by making measurements on the state. We use a quantity called the Fisher information from quantum metrology to quantify the minimum uncertainty in estimating time. Due to unitarity, the uncertainty in the time estimate does not grow with time if we have access to optimal measurements on the full system. Restricting the measurements to act on a small subsystem or to have low computational complexity leads to results expected from equilibration, where the time uncertainty becomes large at late times. With optimal measurements on a subsystem larger than half of the system, we regain the ability to estimate the time very precisely, even at late times. Hawking's calculation for the reduced density matrix of the black hole radiation in semiclassical gravity contradicts our general predictions for unitary quantum chaotic systems. Hawking's state always has a large uncertainty for attempts to estimate the time using the radiation, whereas our general results imply that the uncertainty should become small after the Page time. This gives a new version of the black hole information loss paradox in terms of the time estimation task. By restricting to simple measurements on the radiation, the time uncertainty becomes large. This indicates from a new perspective that the observations of computationally bounded agents are consistent with the semiclassical effective description of gravity. | 我々は、「時間推定」という仮説的なタスクを考察することにより、カオス量子多体系のダイナミクスにおける新たな普遍的特徴を特徴付ける。 カオス系におけるマクロな観測量のほとんどは、ほぼ一定の遅い時間値に平衡化する。 直感的には、状態を測定することで正確な時間の値を推定することはますます困難になるはずである。 我々は、量子計測学におけるフィッシャー情報量と呼ばれる量を用いて、時間推定における最小の不確かさを定量化する。 ユニタリー性のため、システム全体に対する最適な測定が可能な場合、時間推定の不確かさは時間とともに増大しない。 測定を小さなサブシステムに限定するか、計算複雑度を低くすると、平衡化から予想される結果、すなわち遅い時間における時間の不確かさが大きくなる結果がもたらされる。 システムの半分よりも大きなサブシステムに対する最適な測定を行うことで、遅い時間においても非常に正確に時間を推定できるようになる。 半古典的重力におけるブラックホール放射の縮約密度行列に関するホーキングの計算は、ユニタリー量子カオス系に対する我々の一般的な予測と矛盾する。 ホーキングの状態は、放射を用いて時間を推定しようとすると常に大きな不確実性を伴うが、我々の一般的な結果は、ページ時間以降は不確実性が小さくなることを示唆している。 これは、時間推定タスクの観点から、ブラックホール情報損失パラドックスの新たなバージョンを与える。 放射に関する単純な測定に限定すると、時間の不確実性は大きくなる。 これは、新たな観点から、計算的に制限されたエージェントの観測が、重力の半古典的有効記述と整合していることを示している。 |
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| Recent investigations have unveiled exotic quantum phases that elude characterization by simple bipartite correlation functions. In these phases, long-range entanglement arising from tripartite correlations plays a central role. Consequently, the study of multipartite correlations has become a focal point in modern physics. In these, Conditional Mutual Information (CMI) is one of the most well-established information-theoretic measures, adept at encapsulating the essence of various exotic phases, including topologically ordered ones. Within the realm of quantum many-body physics, it has been a long-sought goal to establish a quantum analog to the Hammersley--Clifford theorem that bridges the two concepts of the Gibbs state and the Markov network. This theorem posits that the correlation length of CMI remains short-range across all thermal equilibrium quantum phases. In this work, we demonstrate that CMI exhibits exponential decay with respect to distance, with its correlation length increasing polynomially with respect to the inverse temperature. While this clustering theorem has previously been believed to hold for high temperatures devoid of thermal phase transitions, it has remained elusive at low temperatures, where genuine long-range entanglement can exist due to the quantum topological order. Our findings unveil that, even at low temperatures, a broad class of tripartite entanglement cannot manifest in the long-range regime. To achieve the proof, we establish a comprehensive formalism for analyzing the locality of effective Hamiltonians on subsystems, commonly known as the entanglement Hamiltonian or Hamiltonian of mean force. As an outcome of our analyses, we improve the prior clustering theorem for bipartite entanglement. In essence, this means that we investigate genuine bipartite entanglement that extends beyond the limitations of the Positive Partial Transpose (PPT) class. | 近年の研究により、単純な二部相関関数では特徴づけられないエキゾチックな量子相が明らかになった。 これらの相では、三部相関から生じる長距離エンタングルメントが中心的な役割を果たしている。 その結果、多部相関の研究は現代物理学の焦点となっている。 これらの相において、条件付き相互情報量（CMI）は、位相的に秩序立った相を含む様々なエキゾチック相の本質を包含するのに長けた、最も確立された情報理論的尺度の一つである。 量子多体物理学の領域では、ギブス状態とマルコフネットワークという二つの概念を橋渡しするハマースリー-クリフォード定理の量子版を確立することが長年の目標であった。 この定理は、CMIの相関長がすべての熱平衡量子相にわたって短距離のままであると仮定している。 本研究では、CMIが距離に対して指数関数的に減衰し、その相関長が温度の逆数に対して多項式的に増加することを実証する。 このクラスタリング定理は、これまで熱相転移を起こさない高温では成立すると考えられてきたが、量子トポロジカル秩序のために真の長距離エンタングルメントが存在できる低温では、依然として不明確であった。 本研究の成果は、低温においても、広範囲の三者エンタングルメントが長距離領域では発現しないことを明らかにした。 この証明を達成するために、我々は、一般にエンタングルメントハミルトニアンまたは平均力のハミルトニアンとして知られる、サブシステム上の有効ハミルトニアンの局所性を解析するための包括的な形式論を確立する。 本研究の解析の結果、二者エンタングルメントに対する事前クラスタリング定理を改良する。 本質的には、これは正部分転置（PPT）クラスの限界を超えた真の二部エンタングルメントを調査することを意味します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this paper, we further develop a recently proposed theory of time based on wavefunction collapse in general relativity. It is based on the postulations that quantum states, which violate the momentum and Hamiltonian constraints, represent instances of time, and stochastic fluctuations of the lapse and shift generate the time evolution under which an initial state gradually collapses toward a diffeomorphism-invariant state. Under the wavefunction collapse, the scale factor monotonically increases, thus acting as a clock. The scalar, vector, and tensor gravitons arise as physical excitations, and the arrow of time for their evolution is set by the initial state. In the long-time limit, the tensor gravitons exhibit emergent unitary dynamics. However, the extra modes are strongly damped due to the non-unitary dynamics that suppress the constraint-violating excitations. The vector mode is uniformly suppressed over all length scales, but the decay rate of the scalar is proportional to its wave vector. This makes the latter a viable candidate for dark matter; excitations with large wavelengths survive over long periods, contributing to long-range interactions, while the fast decay of short-wavelength modes renders them undetectable without sufficient temporal resolution. These are demonstrated for the cosmological constant-dominated universe through semi-classical and adiabatic approximations, which are controlled in the limit of large space dimension. | 本論文では、一般相対論における波動関数の崩壊に基づく、最近提案された時間理論をさらに発展させる。 この理論は、運動量制約とハミルトン制約に違反する量子状態が時間の実例を表し、その減衰とシフトの確率的変動が時間発展を生み出し、その結果、初期状態が微分同相不変状態へと徐々に崩壊するという仮説に基づいている。 波動関数の崩壊下では、スケール因子は単調に増加し、時計として機能する。 スカラー、ベクトル、テンソル重力子は物理的励起として発生し、それらの発展の時間の矢印は初期状態によって設定される。 長時間極限では、テンソル重力子は創発的なユニタリーダイナミクスを示す。 しかし、制約に違反する励起を抑制する非ユニタリーダイナミクスによって、余分なモードは強く減衰する。 ベクトルモードはあらゆる長さのスケールで一様に抑制されますが、スカラーの減衰率はその波数ベクトルに比例します。 このため、波数ベクトルは暗黒物質の有力な候補となります。 長波長の励起は長期間にわたって存続し、長距離相互作用に寄与しますが、短波長モードは急速に減衰するため、十分な時間分解能がなければ検出できません。 これらの現象は、宇宙定数が支配的な宇宙において、大きな空間次元の限界で制御される半古典的近似と断熱的近似によって実証されています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We explore the thermodynamics of a novel solution for the Reissner-Nordstr\"{o}m-Anti-de Sitter (AdS) black hole, uniquely incorporating the Gauss-Bonnet term. Unlike previous studies that primarily focused on standard General Relativity or other modifications, this inclusion allows for a modified entropy formulation, facilitating the computation of key thermodynamic quantities such as Gibbs free energy, the first law of thermodynamics, the equation of state, and Hawking temperature. We identify critical points and graphically represent the relationship between temperature and Gibbs free energy as a function of the horizon radius. Ultimately, we assess the thermal stability of the Reissner-Nordstr\"{o}m-AdS black hole within the framework of Gauss-Bonnet gravity, emphasizing the influence of the Gauss-Bonnet term unlike previous studies that primarily focused on standard General Relativity or other modifications. As a result, it is found that the Gauss-Bonnet coupling significantly alters the thermodynamic behavior and stability structure of the black hole, revealing richer phase transition phenomena. | 我々は、ライスナー・ノルドストル\"{o}m-反ド・ジッター（AdS）ブラックホールに対する新しい解の熱力学を探求し、ガウス・ボネ項を独自に組み入れた。 従来の研究は主に標準的な一般相対性理論やその他の修正に焦点を当てていたが、この組み入れにより、修正されたエントロピー定式化が可能になり、ギブス自由エネルギー、熱力学第一法則、状態方程式、ホーキング温度といった重要な熱力学量の計算が容易になる。 我々は臨界点を特定し、温度とギブス自由エネルギーの関係を地平線半径の関数としてグラフ化する。 最終的に、ライスナー・ノルドストル\"{o}m-AdSブラックホールの熱安定性をガウス・ボネ重力の枠組みの中で評価し、従来の研究は主に標準的な一般相対性理論やその他の修正に焦点を当てていたが、ガウス・ボネ項の影響を強調する。 その結果、ガウス・ボネ結合が ブラックホールの熱力学的挙動と安定性構造を大きく変化させ、 より豊かな相転移現象を明らかにすることがわかりました。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this work, we propose a novel approach for probing the neutron skin thickness of gold (Au) by analyzing the event-by-event distribution of $\pi^{-}$ and $\pi^{+}$ yield differences. This is achieved through SMASH simulations of ultra-peripheral Au+Au collisions at $\sqrt{s_{\rm NN}}=3$ GeV. Our results demonstrate that the mean value of $\Delta n_{\pi} = n_{\pi^{-}} - n_{\pi^{+}}$, along with the Pearson correlation and mutual information between $(\pi^{-}+\pi^{+})$ and $(\pi^{-}-\pi^{+})$, all scale linearly with the neutron skin thickness. Moreover, the slope of the line connecting two distinct $\Delta n_{\pi}$ values in the event-by-event distribution also exhibits a linear dependence on the neutron skin thickness. The most sensitive $\Delta n_{\pi}$ pairs are identified as $(-1, 1)$, $(-1, 2)$, $(0, 1)$, and $(0, 2)$. These findings establish a new pathway for determining the neutron skin thickness. Finally, by comparing SMASH and UrQMD simulations under identical initial conditions, we observe that individual slope values depend on the specific collision model. However, by extracting slopes from multiple $\Delta n_{\pi}$ pairs in experimental event-by-event data and inferring the corresponding neutron skin thickness, one can assess which model better aligns with the true physical value. | 本研究では、事象ごとの$\pi^{-}$と$\pi^{+}$収量差の分布を解析することにより、金（Au）の中性子スキン厚を調べるための新たなアプローチを提案する。 これは、$\sqrt{s_{\rm NN}}=3$ GeVにおけるAu+Au超周辺衝突のSMASHシミュレーションによって実現される。 我々の結果は、$\Delta n_{\pi} = n_{\pi^{-}} - n_{\pi^{+}}$の平均値、および$(\pi^{-}+\pi^{+})$と$(\pi^{-}-\pi^{+})$間のピアソン相関と相互情報量が、すべて中性子スキン厚に比例して増加することを実証した。 さらに、事象ごとの分布における2つの異なる$\Delta n_{\pi}$値を結ぶ直線の傾きも、中性子スキン厚に線形依存性を示す。 最も敏感な$\Delta n_{\pi}$ペアは、$(-1, 1)$、$(-1, 2)$、$(0, 1)$、および$(0, 2)$と特定される。 これらの知見は、中性子スキン厚を決定するための新たな経路を確立する。 最後に、同一の初期条件下でのSMASHシミュレーションとUrQMDシミュレーションを比較することにより、個々の傾きの値は特定の衝突モデルに依存することがわかる。 しかし、実験的な事象ごとのデータにおける複数の$\Delta n_{\pi}$ペアから傾きを抽出し、対応する中性子スキン厚を推定することにより、どのモデルが真の物理的値とよりよく一致するかを評価することができる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| In this paper, we investigate thermodynamical aspects of a novel static non-extremal black hole solution in the five-dimensional anti-de Sitter (AdS) space carrying four independent electric charge parameters and with a negative cosmological constant, within the framework of $D=5$, $\mathcal{N} = 2$ gauged supergravity coupled to three vector multiplets specified by the pre-potential $\mathcal{V} = STU -W^2U \equiv 1$. A central outcome of our work is the demonstration that the thermodynamics of this solution consistently satisfies both the differential and integral forms of the first law of black hole thermodynamics. When the fourth charge is set to zero, our configuration reduces to the known three-charge static non-extremal AdS$_5$ black hole within the gauged $STU$ model, and its thermodynamic behavior connects smoothly to that limit. Finally, we also provide a brief discussion about topological classifications of its thermodynamics. | 本論文では、5次元反ド・ジッター（AdS）空間における、4つの独立した電荷パラメータと負の宇宙定数を持つ新しい静的非極限ブラックホール解の熱力学的側面を、$D=5$、$\mathcal{N} = 2$のゲージ付き超重力と、プレポテンシャル$\mathcal{V} = STU -W^2U \equiv 1$で規定される3つのベクトル多重項を結合した枠組みの中で調査する。 本研究の中心的な成果は、この解の熱力学がブラックホール熱力学の第一法則の微分形式と積分形式の両方を一貫して満たすことを実証することである。 4番目の電荷をゼロに設定すると、この構成は、ゲージ付き$STU$モデル内の既知の3電荷静的非極限AdS$_5$ブラックホールに簡約され、その熱力学的挙動はその極限に滑らかに接続される。 最後に、その熱力学の位相的分類についても簡単に説明します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We show that the chiral algebra bootstrap, which computes form factors of twistorial theories, can help determine two-loop amplitudes in massless QCD. We give an $n$-gluon result for a previously unknown partial amplitude of the two-loop all-plus-helicity QCD amplitude by utilizing supersymmetry Ward identities and known chiral algebra bootstrap results. We then show that the full-color two-loop $n$-gluon amplitude of QCD with $n_f$ quark flavors can be obtained from certain two-loop form factors of twistorial theories and one-loop and tree-level amplitudes. Chiral algebra bootstrap results exist for these form factors when all gluons have positive helicities. Hence, the bootstrap simplifies the computation of these two-loop amplitudes by one loop level. | ツイスト理論の形状因子を計算するカイラル代数ブートストラップが、質量ゼロQCDにおける2ループ振幅の決定に役立つことを示す。 超対称性ウォード恒等式と既知のカイラル代数ブートストラップの結果を用いることで、これまで知られていなかった2ループ全プラスヘリシティQCD振幅の部分振幅に対するnグルーオンの結果を与える。 次に、クォークフレーバーが$n_f$であるQCDのフルカラー2ループ$n$グルーオン振幅が、ツイスト理論の特定の2ループ形状因子と1ループおよびツリーレベル振幅から得られることを示す。 すべてのグルーオンが正のヘリシティを持つ場合、これらの形状因子に対してカイラル代数ブートストラップの結果が存在する。 したがって、ブートストラップはこれらの2ループ振幅の計算を1ループレベルだけ簡素化する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| An FLRW reduction of N=1 supergravity is troublesome since spatial isotropy prohibits a non-vanishing Rarita-Schwinger field. In view of this, we consider the quadratic form $\psi_m^{\ \alpha} \psi_{n \alpha}$ arising from a particular superspace generalization of the metric tensor. Imposing the FLRW form on this object reduces $\psi_m^{\ \alpha}$ to a single 2-component spinor $\phi^\alpha$, which becomes the superpartner of both the scale factor $a$ and lapse $N$, thus inducing the conformal time gauge, $N=a$. Time-reparametrization invariance is restored if we allow for deviations of FLRW form that are proportional to the gauge fields $N, \psi_0^{\ \alpha}$. We determine the allowed supergravity transformations that preserve the resulting FLRW supermultiplets. | N=1超重力のFLRW縮約は、空間等方性によりラリタ・シュウィンガー場が零でないことが禁じられるため、困難である。 この点に鑑み、我々は計量テンソルの特定の超空間一般化から生じる二次形式$\psi_m^{\ \alpha} \psi_{n \alpha}$を考える。 この対象にFLRW形式を課すと、$\psi_m^{\ \alpha}$は単一の2成分スピノル$\phi^\alpha$に縮約され、これはスケール因子$a$と収束$N$の両方のスーパーパートナーとなり、共形時間ゲージ$N=a$を誘導する。 ゲージ場$N, \psi_0^{\ \alpha}$に比例するFLRW形式の偏差を許容すれば、時間再パラメータ化不変性は回復される。 我々は 結果として得られるFLRW超多重項を保存する許容される超重力変換を決定する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We formulate confinement in QCD as an entropic surface phenomenon: quark and gluon quantum information localizes on a transverse entangling two-sphere of radius $R_{EE}$, where the QCD vacuum -- partitioned by a hadron into interior and exterior regions -- reaches maximal entanglement. Lattice-QCD determinations of the scalar (trace) gravitational form factors fix both $R_{EE}$ and the transverse trace-anomaly density $\rho_h(R_{EE})$, yielding a parameter-free slope $c_h = 8\pi^2 R_{EE}^2 \rho_h(R_{EE})$ and a mechanical entropy $S_{EE}(y) = c_h\,y$ that grows linearly with rapidity $y$. The entropy gradient $\partial_{R}S_{EE}$ changes sign at $R_{EE}$, pushing colored fields outward for $r < R_{EE}$ and pulling them inward for $r > R_{EE}$, thereby localizing them on the codimension-2 two-sphere $\Sigma_\perp = S^{2}_{R_{EE}}$ (which projects onto the transverse plane in the infinite-momentum frame). This furnishes a high-energy (large-$y$) diagnostic that complements -- rather than replaces -- the Wilson-loop area-law criterion in the infrared. Imposing unitarity on an entropic eikonal ansatz gives $\sigma(s) \propto y^{\delta}$: world data favor $\delta = 2$ for elastic $pp$ and heavy-quark photoproduction, while $\phi$ photoproduction prefers $\delta = 0.387$. All extracted cross sections remain well below the Froissart-Martin bound. Altogether, the framework quantifies a confinement criterion directly from nonperturbative QCD inputs, linking the trace anomaly, entanglement entropy, and high-energy scattering within a single quantitative picture. | QCDにおける閉じ込めをエントロピー表面現象として定式化する。 すなわち、クォークとグルーオンの量子情報は、半径$R_{EE}$の横方向のエンタングルメントを持つ二球面上に局在し、そこではハドロンによって内部領域と外部領域に分割されたQCD真空が最大エンタングルメントに達する。 格子QCDにおけるスカラー（トレース）重力形状因子の決定は、$R_{EE}$と横方向のトレース異常密度$\rho_h(R_{EE})$の両方を固定し、パラメータフリーの傾き$c_h = 8\pi^2 R_{EE}^2 \rho_h(R_{EE})$と、ラピディティ$y$に比例して増加する機械的エントロピー$S_{EE}(y) = c_h\,y$を与える。 エントロピー勾配 $\partial_{R}S_{EE}$ は $R_{EE}$ で符号を変え、色場を $r < R_{EE}$ では外側に押し出し、$r > R_{EE}$ では内側に引き込み、それによってそれらを余次元 2 の二球面 $\Sigma_\perp = S^{2}_{R_{EE}}$ （これは無限運動量系では横平面に投影されます）上に局在させます。 これは、赤外線におけるウィルソンループ面積則の基準を置き換えるのではなく、補完する高エネルギー（大きな $y$）診断を提供します。 エントロピーアイコナール仮説にユニタリー性を課すと、$\sigma(s) \propto y^{\delta}$が得られる。 世界データは、弾性$pp$と重いクォークの光生成に対しては$\delta = 2$を支持するが、 $\phi$光生成に対しては$\delta = 0.387$を支持する。 抽出されたすべての断面積は、フロワサール-マルタン境界を十分下回っている。 全体として、この枠組みは、非摂動的なQCD入力から直接閉じ込め基準を定量化し、トレース異常、エンタングルメントエントロピー、高エネルギー散乱を単一の定量的描像の中に結び付けている。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Classical critical collapse yields naked singularities from smooth initial data, challenging cosmic censorship and shaping the spectrum of primordial black holes. We show that one-loop vacuum polarization near the threshold alters this outcome. In analytically tractable Einstein-scalar critical spacetimes, regularity uniquely selects a Boulware-like state whose stress tensor supplies a universal quantum growing mode. Its backreaction competes with the classical unstable mode, producing a shift of the critical point and a finite mass gap at the new threshold, thereby enforcing horizon formation even under arbitrary fine-tuning. In primordial collapse, the threshold shift enters exponentially into the formation fraction, while the gap truncates the low-mass tail -- effects that may reshape the predicted mass spectrum. These results provide the first consistent quantum treatment of critical collapse, offering definitive predictions for several long-standing problems. | 古典的な臨界崩壊は、滑らかな初期データから裸の特異点を生じ、宇宙検閲に挑戦し、原始ブラックホールのスペクトルを形作る。 閾値付近の1ループ真空偏極がこの結果を変えることを示す。 解析的に扱いやすいアインシュタイン・スカラー臨界時空では、正則性によってブールワー型状態が一意に選択され、その応力テンソルは普遍的な量子成長モードを与える。 その反作用は古典的な不安定モードと競合し、臨界点のシフトと新しい閾値における有限の質量ギャップを生み出し、それによって任意の微調整下でも地平線形成を強制する。 原始崩壊では、閾値シフトは形成率に指数関数的に影響し、ギャップは低質量の裾を切り捨てる。 これらの効果は予測される質量スペクトルを再形成する可能性がある。 これらの結果は、臨界崩壊に対する最初の一貫した量子論的扱いを提供し、いくつかの長年の問題に対する決定的な予測を提供する。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Critical gravitational collapse offers a unique window into regimes of arbitrarily high curvature, culminating in a naked singularity arising from smooth initial data -- thus providing a dynamical counterexample to weak cosmic censorship. Near the critical regime, quantum effects from the collapsing matter are expected to intervene before full quantum gravity resolves the singularity. Despite its fundamental significance, a self-consistent treatment has so far remained elusive. In this work, we perform a one-loop semiclassical analysis using the robust anomaly-based method in the canonical setup of Einstein gravity minimally coupled to a free, massless scalar field. Focusing on explicitly solvable critical solutions in both 2+1 and 3+1 dimensions, we analytically solve the semiclassical Einstein equations and provide definitive answers to several long-standing questions. We find that regularity uniquely selects a Boulware-like quantum state, encoding genuine vacuum polarization effects from the collapsing matter. Remarkably, the resulting quantum corrections manifest as a growing mode. Horizon-tracing analyses, incorporating both classical and quantum modes, reveal the emergence of a finite mass gap, signaling a phase transition from classical Type II to quantum-modified Type I behavior, thereby providing a quantum enforcement of the weak cosmic censorship. The most nontrivial aspect of our analysis involves dealing with non-conformal matter fields in explicitly time-dependent critical spacetimes. Along the way, we uncover intriguing and previously underexplored features of quantum field theory in curved spacetime. | 重力の臨界崩壊は、滑らかな初期データから生じる裸の特異点に至る、任意の高曲率領域への独自の窓を提供し、弱い宇宙検閲に対する力学的反例を提供します。 臨界領域付近では、完全な量子重力が特異点を解決する前に、崩壊する物質からの量子効果が介入することが予想されます。 その根本的な重要性にもかかわらず、自己無撞着な扱いはこれまで困難でした。 本研究では、質量ゼロの自由スカラー場と最小限に結合したアインシュタイン重力の標準的な設定において、ロバストな異常に基づく方法を用いた1ループ半古典解析を行います。 2+1次元と3+1次元の両方で明示的に解ける臨界解に焦点を当て、半古典アインシュタイン方程式を解析的に解き、長年の疑問に対する決定的な答えを提供します。 我々は、規則性によってブールワー型の量子状態が一意に選択され、崩壊する物質からの真の真空分極効果を符号化することを発見した。 驚くべきことに、結果として生じる量子補正は成長モードとして現れる。 古典モードと量子モードの両方を組み込んだホライズントレーシング解析は、有限の質量ギャップの出現を明らかにし、古典的なタイプII挙動から量子的に修正されたタイプI挙動への相転移を示唆し、それによって弱い宇宙検閲の量子的強制を与える。 我々の解析の最も非自明な側面は、明示的に時間依存する臨界時空における非共形物質場を扱うことである。 その過程で、我々は曲がった時空における量子場の理論の興味深く、これまで十分に研究されていなかった特徴を明らかにする。 |
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| In this paper we propose 4d and 3d dualities among special unitary gauge theories with fundamentals and antisymmetric flavors and symplectic or orthogonal gauge theories with fundamentals and two index tensor matter. The various dualities originate from a conjectured 4d self-duality for $SU(N)$ with an antisymmetric and four fundamental flavors. While we provide a proof of such self duality for $SU(4)$, we focus on baryonic deformations for the cases at higher ranks. The deformations give rise to RG flows, deforming the self duality into new types of dualities, involving $SU(N)$ and $USp(2M)$ gauge theories, where the precise value of $M$ depends on the baryonic deformation. We provide strong checks on the validity of these dualities, by proving the integral identities among their superconformal index. By dimensional reduction on a circle, real mass flows and other deformations we then find a rich set of new dualities in 3d. These dualities are first conjectured from localization, by the application of the duplication formula for the one loop determinants of the matter fields, and then they are proved by using the tensor deconfinement technique. | 本論文では、基本関数と反対称フレーバーを持つ特殊ユニタリーゲージ理論と、基本関数と2つの指数テンソル物質を持つシンプレクティックまたは直交ゲージ理論との間の4次元および3次元双対性を提案する。 これらの様々な双対性は、反対称フレーバーと4つの基本フレーバーを持つ$SU(N)$の4次元自己双対性の予想に由来する。 我々は$SU(4)$に対するこのような自己双対性の証明を与える一方で、高階数の場合のバリオン変形に焦点を当てる。 この変形はRGフローを生じ、自己双対性を$SU(N)$および$USp(2M)$ゲージ理論を含む新しいタイプの双対性へと変形させる。 この場合、$M$の正確な値はバリオン変形に依存する。 我々は、これらの双対性の超共形指数間の積分恒等式を証明することにより、これらの双対性の妥当性を強力に検証する。 円周上の次元縮小、実質量流、その他の変形によって、3次元における豊富な新しい双対性が見出されます。 これらの双対性は、まず局在から推測され、物質場の1ループ行列式に複製公式を適用することで、次にテンソル脱閉じ込め法を用いて証明されます。 |
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| The covariant phase space formalism in general relativity is a covariant method for constructing the symplectic two-form, Hamiltonian and other conserved charges on the phase space of solutions to the Einstein equation with classical matter. In this note, we consider a generalization of this formalism to the semi-classical Einstein equation coupled to quantum matter. Given a family of solutions in semi-classical gravity, we define the semi-classical symplectic two-form -- a natural generalization of the classical sympelctic two-form -- as the sum of the gravitational symplectic form and the Berry curvature associated to the quantum state of matter. We show that the semi-classical symplectic two-form is independent of the Cauchy slice, and satisfies the quantum generalization of the classical Hollands-Iyer-Wald identity. For small perturbations, we also extend our discussion to gauge-invariantly defined subregions of spacetime, where the quantum contribution is replaced by the Berry curvature of certain special purifications involving the Connes cocycle. In the AdS/CFT context, the semi-classical symplectic form defined here is naturally dual to the Berry curvature in the boundary CFT. | 一般相対論における共変位相空間形式論は、古典物質を含むアインシュタイン方程式の解の位相空間上で、シンプレクティック2形式、ハミルトニアン、その他の保存電荷を構成する共変手法である。 本稿では、この形式論の量子物質と結合した半古典アインシュタイン方程式への一般化について考察する。 半古典重力における解の族が与えられた場合、半古典シンプレクティック2形式（古典シンプレクティック2形式の自然な一般化）を、重力シンプレクティック形式と物質の量子状態に関連するベリー曲率の和として定義する。 半古典シンプレクティック2形式はコーシースライスとは独立であり、古典的なホランズ・アイヤー・ワルド恒等式の量子一般化を満たすことを示す。 小さな摂動に対しては、ゲージ不変に定義された時空部分領域にも議論を拡張し、そこでは量子寄与はコンヌ・コサイクルを含む特定の特殊精製のベリー曲率に置き換えられる。 AdS/CFTの文脈では、ここで定義される半古典的シンプレクティック形式は、境界CFTにおけるベリー曲率と自然に双対となる。 |
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| In the presence of 't Hooft anomalies, backgrounds for the symmetries of a quantum field theory can lead to non-conservation of Noether currents, or more generally, to the presence of charged insertions in the path integral. When there is a net background charge, the partition function evaluated on closed manifolds will vanish. For anomalous symmetries, this statement can also be understood as the anomaly theory giving rise to a non-trivial anomalous phase for the partition function even for "rigid" transformations which leave all background fields unchanged. We use the generalisation of this second viewpoint to the setting of anomalous higher-form symmetries in order to show vanishing of the partition function for a number of examples, both with and without a Lagrangian description. In particular, we show how to derive from these considerations the analogue of the Freed-Witten anomaly cancellation condition for the M5-brane, and also that for the D3-brane in S-fold backgrounds. | トホーフト異常が存在する場合、量子場の理論の対称性の背景は、ノイザーカレントの非保存、あるいはより一般的には経路積分における荷電挿入の存在につながる可能性がある。 正味の背景荷電が存在する場合、閉多様体上で評価された分配関数は消滅する。 異常対称性の場合、この主張は、すべての背景場が変化しない「剛体」変換に対しても、異常理論が分配関数に非自明な異常位相を生じさせると理解することもできる。 我々は、この第二の観点を異常高次対称性の設定に一般化し、ラグランジアン記述の有無にかかわらず、いくつかの例において分配関数が消滅することを示す。 特に、これらの考察から、M5ブレーンのフリード-ウィッテン異常相殺条件の類似物、およびSフォールド背景のD3ブレーンの類似物を導出する方法を示します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We consider 4d $\mathcal{N}=1$ supergravity theories with modular symmetry, where the modulus $\tau$ is the upper half-plane modulo $SL(2,\mathbf{Z})$ action. We focus on enhanced discrete gauge symmetry points $\tau=i, \exp(2\pi i/3)$, and argue that, if there are no new additional massless fields at these points, they will always be critical points of the scalar potential. Moreover, we show that whether these correspond to dS, AdS, or Minkowski vacua can be generically determined simply by the weight of the superpotential under modular transformations. We also analyze the asymptotics of the scalar potential and find that compatibility with the Swampland principles implies that, if nonvanishing, the scalar potential decays either exponentially or double-exponentially, and that the asymptotic slope is bounded. The slope is governed by the superpotential weight as well as by real-analytic modular contributions to the K\"ahler potential. | モジュラー対称性を持つ4次元$\mathcal{N}=1$超重力理論を考察する。 ここで、係数$\tau$は上半平面作用を法として$SL(2,\mathbf{Z})$とする。 強化された離散ゲージ対称点$\tau=i, \exp(2\pi i/3)$に着目し、これらの点に新たな零質量場が存在しなければ、それらは常にスカラーポテンシャルの臨界点となることを主張する。 さらに、これらの点がdS真空、AdS真空、またはミンコフスキー真空のいずれに対応するかは、モジュラー変換の下での超ポテンシャルの重みによって一般的に決定できることを示す。 また、スカラーポテンシャルの漸近挙動を解析し、スワンプランド原理との整合性から、スカラーポテンシャルがゼロでない場合、指数関数的または二重指数関数的に減少し、漸近勾配が有界であることがわかった。 この勾配は、スーパーポテンシャルの重みと、ケーラーポテンシャルへの実解析的モジュラー寄与によって支配される。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We introduce generalization of the recently proposed Latent Entropy (L-entropy) [1] as a refined measure of genuine multipartite entanglement (GME) in pure states of $n$-party quantum systems. Generalized L-entropy satisfies the axioms required for a valid GME measure and provides a natural ordering among $k$-uniform states maximizing for absolutely maximally entangled states (AME), effectively capturing the hierarchical structure of multipartite entanglement. We analyze the behavior of this measure for $n$-party Haar-random states and demonstrate that, in the large local-dimension limit, the maximal L-entropy saturates its upper bound for odd $n$, while for even $n$ it approaches the bound asymptotically. Furthermore, we apply this framework to examine multipartite entanglement properties of quantum states in several variants of the Sachdev--Ye--Kitaev (SYK) model, including SYK$_4$, SYK$_2$, mass-deformed SYK, sparse SYK, and $\mathcal{N}=2$ supersymmetric SYK. The results demonstrate that the generalized L-entropy serves as a sensitive probe of multipartite entanglement, revealing how deformations influence quantum entanglement structure in such strongly interacting systems. | 我々は、最近提案された潜在エントロピー（Lエントロピー）[1]の一般化を、n個量子系の純粋状態における真の多個組エンタングルメント（GME）の洗練された尺度として導入する。 一般化Lエントロピーは、有効なGME尺度に必要な公理を満たし、k-一様状態間の自然な順序付けを与え、絶対最大エンタングルメント状態（AME）を最大化し、多個組エンタングルメントの階層構造を効果的に捉える。 我々は、この尺度のn個ハールランダム状態に対する挙動を解析し、大きな局所次元極限において、最大Lエントロピーは奇数nに対してその上限を飽和するが、偶数nに対してはその上限に漸近的に近づくことを示す。 さらに、この枠組みを、Sachdev-Ye-Kitaev (SYK) 模型のいくつかの変種（SYK$_4$、SYK$_2$、質量変形 SYK、スパース SYK、$\mathcal{N}=2$ 超対称 SYK など）における量子状態の多部分エンタングルメント特性の検証に適用する。 その結果、一般化 L エントロピーが多部分エンタングルメントの高感度プローブとして機能し、強く相互作用する系において変形が量子エンタングルメント構造にどのように影響するかを明らかにすることがわかった。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We search for new defect universality classes by considering localised interactions placed on an RG interface separating two interacting multiscalar CFTs in $4-\varepsilon$ dimensions. Studying interactions spread throughout the entire interface as well as defects restricted to lines and surfaces within the interface, we find that this setup leads to a great number of additional physical fixed points in the space of conformal defects. At one loop it is possible to interpret these fixed points as coming from defects placed within a single bulk whose interaction is an average of the two sides. This averaging means that it is possible to identify conformal defects with considerably less global symmetry than was possible beforehand. We finally compute conformal data for this setup, and find the free energy associated with these RG interfaces. | 我々は、相互作用する2つのマルチスカラーCFTを4-\varepsilon次元で分離するRG界面上の局所的な相互作用を考慮することで、新たな欠陥普遍性クラスを探索する。 界面全体に広がる相互作用と、界面内の線や面に限定された欠陥を研究した結果、この設定により、共形欠陥空間に多数の追加の物理的固定点が生じることがわかった。 1つのループでは、これらの固定点は、相互作用が両側の平均である単一のバルク内に配置された欠陥に由来すると解釈できる。 この平均化は、従来よりもはるかに大域的対称性の低い共形欠陥を識別できることを意味する。 最終的に、この設定の共形データを計算し、これらのRG界面に関連する自由エネルギーを求める。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Black hole spectroscopy allows to infer the properties of the remnant of a binary black hole coalescence. Motivated by the recent proposal that a black hole's information load can alter its classical response to small perturbations, an effect known as the swift memory burden, we develop a minimal phenomenological framework to analyze the ringdown of a binary black hole merger and confront it with the data from the GW250114 event. We perform a Bayesian analysis combining the frequencies of the (220) and (440) quasi-normal modes and obtain a lower bound $\log_{10}p \gtrsim 2$, where $p$ controls how the gaps reopen when the black hole's master mode occupation departs from the critical value. Moreover, using a Fisher information matrix (high signal-to-noise ratio) approximation, we forecast the lower bound $\log_{10}p \gtrsim 5$ for a GW250114-like event observed with Cosmic Explorer. Our results disfavour rapid gap reopening, shedding light on how the swift memory burden effect can be probed with current and next-generation detectors. | ブラックホール分光法は、連星ブラックホール合体の残骸の特性を推測することを可能にする。 ブラックホールの情報負荷が小さな摂動に対する古典的な応答を変化させるという最近の提案（迅速な記憶負荷として知られる効果）に着目し、我々は連星ブラックホール合体のリングダウンを解析するための最小限の現象論的枠組みを開発し、GW250114イベントのデータと比較する。 (220)および(440)準正規モードの周波数を組み合わせたベイズ解析を行い、下限$\log_{10}p \gtrsim 2$を得る。 ここで、$p$は、ブラックホールのマスターモード占有率が臨界値から逸脱したときに、ギャップがどのように再び開くかを制御する。 さらに、フィッシャー情報行列（高信号対雑音比）近似を用いて、コズミック・エクスプローラーで観測されたGW250114類似事象の下限値$\log_{10}p \gtrsim 5$を予測した。 我々の結果は、ギャップの急速な再開を否定するものであり、この急速なメモリ負荷効果を現行および次世代の検出器でどのように調べることができるかに光を当てている。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Three dimensional hyperbolic manifolds have accumulation points in the spectrum of their volumes, leading to a divergence in the sum over topologies. The limit points are cusped hyperbolic manifolds, and we propose to renormalize the sum by including the cusped manifold as a counterterm. This gives a reinterpretation of the zeta-function regularization procedure used by Maloney and Witten in the sum over SL(2,Z) black holes. For pure N = 1 supergravity, cusps with even spin structure can be used in a similar way. Cusps with odd spin structure are not needed to cancel any divergence, but they find an application by making the index nonzero. | 3次元双曲型多様体は、その体積のスペクトルに集積点を持ち、位相上の和が発散する。 極限点は尖頭双曲型多様体であり、我々は尖頭多様体をカウンタータームとして含めることで和を正規化することを提案する。 これは、SL(2,Z)ブラックホール上の和においてMaloneyとWittenが用いたゼータ関数正則化手順の再解釈を与える。 純粋なN = 1超重力の場合、 偶数スピン構造の尖頭を同様の方法で用いることができる。 奇数スピン構造の尖頭は発散を打ち消すために必要ではないが、指数を非ゼロにすることで応用できる。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We study scattering on the Coulomb branch of planar ${\mathcal{N}}=4$ SYM at finite 't Hooft coupling. This setup defines a family of classical open-string S-matrices that smoothly interpolates between perturbative parton scattering at weak coupling and flat-space string scattering at strong coupling. We focus on the four-point amplitude, which exhibits a remarkably rich structure: nonlinear Regge trajectories, dual conformal invariance, an intricate spectrum of bound states with an accumulation point, and a two-particle cut. Dual conformal invariance relates the spectrum of Regge trajectories to the energy spectrum of the Maldacena-Wilson cusp Hamiltonian. This connection allows us to use integrability to compute the leading and subleading Regge trajectories at finite coupling, which we then input in the bootstrap analysis. At strong coupling, we use the worldsheet bootstrap to construct the first $AdS$-curvature correction to the Veneziano amplitude. We apply dispersion relations and S-matrix bootstrap techniques to derive bounds on Wilson coefficients, couplings to bound states, and the overall shape of the amplitude. We find that the $\mathcal{N}=4$ amplitude saturates the bootstrap bounds at weak coupling and nearly saturates them at strong coupling. At intermediate coupling, the amplitude traces a nontrivial path through the allowed space of observables. To characterize this path, we combine the weak- and strong-coupling information about the amplitude to construct a finite-coupling model for Wilson coefficients using a Pad\'{e} approximation. The resulting model satisfies bootstrap constraints and yields sharp predictions for the finite-coupling behavior of the amplitude. We provide evidence that complete monotonicity of the scattering amplitude, previously observed perturbatively, persists at finite coupling. | 我々は、有限トフーフト結合における平面${\mathcal{N}}=4$ SYMのクーロン枝上の散乱を研究する。 この設定は、弱結合における摂動的なパートン散乱と強結合における平坦空間弦散乱の間を滑らかに補間する古典的な開弦S行列の族を定義する。 我々は、非線形レッジェ軌道、双対共形不変性、蓄積点を持つ束縛状態の複雑なスペクトル、そして2粒子カットといった、非常に豊かな構造を示す4点振幅に注目する。 双対共形不変性は、レッジェ軌道のスペクトルをマルダセナ-ウィルソン・カスプ・ハミルトニアンのエネルギースペクトルに関連付ける。 この関係により、積分可能性を用いて有限結合におけるリーディング・レッジェ軌道とサブリーディング・レッジェ軌道を計算し、それをブートストラップ解析に入力することができる。 強結合においては、世界面ブートストラップを用いて、ヴェネツィアーノ振幅に対する最初の$AdS$曲率補正を構築する。 分散関係とS行列ブートストラップ法を適用し、ウィルソン係数、束縛状態への結合、および振幅の全体的な形状の境界を導出する。 $\mathcal{N}=4$の振幅は、弱結合ではブートストラップ境界を飽和させ、強結合ではほぼ飽和させることがわかった。 中結合では、振幅は観測量の許容空間を通る非自明な経路を辿る。 この経路を特徴付けるために、振幅に関する弱結合と強結合の情報を組み合わせて、Pad\'{e}近似を用いてウィルソン係数の有限結合モデルを構築する。 得られたモデルはブートストラップ制約を満たし、振幅の有限結合挙動について明確な予測を与える。 我々は、これまで摂動論的に観測されてきた散乱振幅の完全な単調性が、有限結合においても持続するという証拠を示す。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| Extra dimensions are present in many beyond the Standard Model scenarios, most notably in string theory. However, direct signatures of extra dimensions are difficult to observe in many cases. This is the situation, for example, if the energy scales associated with extra dimensions are close to the string or Grand Unification scale. The energetic early universe provides an exciting opportunity to overcome this challenge, since the heavy states associated with high-scale extra dimensions, such as scalar moduli and Kaluza-Klein (KK) gravitons, could have been produced on-shell at early epochs. In this work, we illustrate this by focusing on how such states can be produced during inflation and leave signatures in primordial non-Gaussianity (NG). Specifically, we consider a 5D spacetime with a warped extra dimension that remains stabilized as inflation proceeds in the four non-compact dimensions. By discussing an explicit stabilization mechanism, we compute the masses and couplings of the radion modulus and the KK graviton modes. Being gravitational degrees of freedom, these unavoidably couple to the field(s) generating curvature perturbation, and can lead to observable NG with a distinctive oscillatory shape and characteristic angular dependence. We give example benchmarks which can already be probed by the Planck data and identify targets for the future. Our study shows that cosmological surveys have the potential to observe on-shell imprints of extra dimensions in the coming years. | 標準模型を超えるシナリオには、余剰次元が数多く存在し、特に弦理論において顕著です。 しかし、多くの場合、余剰次元の直接的な兆候を観測することは困難です。 例えば、余剰次元に関連するエネルギースケールが弦理論や大統一理論のスケールに近い場合がこれに該当します。 エネルギーの高い初期宇宙は、この課題を克服する刺激的な機会を提供します。 なぜなら、スカラー係数やカルツァ＝クライン（KK）重力子といった高スケール余剰次元に関連する重い状態は、初期宇宙においてオンシェルで生成された可能性があるからです。 本研究では、インフレーション中にそのような状態がどのように生成され、原始的非ガウス性（NG）に兆候を残すかに焦点を当てることで、このことを説明します。 具体的には、4つの非コンパクト次元でインフレーションが進行するにつれて、安定した状態を維持する歪んだ余剰次元を持つ5次元時空を考察します。 明示的な安定化機構を議論することにより、放射子係数とKK重力子モードの質量と結合を計算します。 これらは重力自由度であるため、曲率摂動を生成する場と不可避的に結合し、特徴的な振動形状と特徴的な角度依存性を持つ観測可能なNGにつながる可能性があります。 プランクデータによって既に調査可能なベンチマーク例を示し、将来のターゲットを特定します。 私たちの研究は、宇宙論的サーベイが今後数年間で余剰次元のオンシェル痕跡を観測する可能性があることを示しています。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| The recently-developed "scalar-scaffolding" formulation of gluon amplitudes casts the Yang-Mills (YM) amplitude as a well-defined Laurent series expansion in scalar variables, valid for any spacetime dimension and helicity configuration. In this letter, we exploit this new perspective to develop conceptually novel methods of computing YM tree amplitudes. First, using standard gluon factorization to determine all terms with poles, we show how gauge invariance uniquely fixes the piece with no poles (the "contact term") from only terms that have a single pole. This allows us to write a YM recursion not only for the full amplitude but also for the amplitude up to any order in the Laurent series. Next, by imposing gauge invariance for terms with poles, we write down relations which compute numerators recursively in the amplitude's Laurent series expansion. Starting from an initial set of cuts depending only on the $(n-1)$-point amplitude, these formulae allow us to determine the remaining terms in the $n$-point amplitude. Finally, we use this "Laurent series recursion" to derive a recursion solely for the contact term. We speculate on the possibility that this and analogous recursions for any term in the amplitude may be solved. In attached Mathematica notebooks, we give implementations of these three recursions. | 最近開発されたグルーオン振幅の「スカラー足場」定式化は、ヤン・ミルズ（YM）振幅を、任意の時空次元およびヘリシティ構成に対して有効な、スカラー変数における明確に定義されたローラン級数展開として表現します。 本論文では、この新しい視点を利用して、YMツリー振幅を計算する概念的に新しい手法を開発します。 まず、標準的なグルーオン分解を用いて極を持つすべての項を決定し、ゲージ不変性がどのようにして極を持たない部分（「接触項」）を、単一の極を持つ項のみから一意に固定するかを示します。 これにより、振幅全体だけでなく、ローラン級数の任意の次数までの振幅に対しても、YM再帰を記述できるようになります。 次に、極を持つ項にゲージ不変性を課すことで、振幅のローラン級数展開における分子を再帰的に計算する関係式を記述します。 これらの公式は、(n-1)点の振幅のみに依存する初期のカットセットから始めて、n点の振幅の残りの項を決定することを可能にします。 最後に、この「ローラン級数再帰」を用いて、接触項のみの再帰を導出します。 振幅内の任意の項に対するこの再帰と類似の再帰が解ける可能性について考察します。 添付のMathematicaノートブックには、これらの3つの再帰の実装を示します。 |
| Original Text | 日本語訳 |
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| We show that every fusion category containing a non-invertible, self-dual object $a$ gives rise to an integrable anyonic chain whose Hamiltonian density satisfies the Temperley-Lieb algebra. This spin chain arises by considering the projection onto the identity channel in the fusion process $a\otimes a$. We relate these models to Pasquier's construction of ADE lattice models. We then exploit the underlying Temperley-Lieb structure to discuss the spectrum of these models and argue that these models are gapped when the quantum dimension of $a$ is greater than 2. We show that for fusion categories where the dimension is close to 2, such as the Fib$\times$Fib and Haagerup fusion categories, the finite size effects are large and they can obscure the numerical analysis of the gap. | 非可逆かつ自己双対な対象 $a$ を含むすべての融合圏は、ハミルトニアン密度が Temperley-Lieb 代数を満たす可積分なエニオン連鎖を生じることを示す。 このスピン連鎖は、融合過程 $a\otimes a$ における恒等チャネルへの射影を考えることによって生じる。 これらのモデルを Pasquier による ADE 格子モデルの構築に関連付ける。 次に、基礎となる Temperley-Lieb 構造を用いてこれらのモデルのスペクトルを議論し、$a$ の量子次元が 2 より大きい場合にこれらのモデルにギャップが生じると主張する。 Fib$\times$Fib 融合圏や Haagerup 融合圏など、次元が 2 に近い融合圏では、有限サイズ効果が大きく、ギャップの数値解析が不明瞭になる可能性があることを示す。 |