<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD Journal Publishing DTD v2.3 20070202//EN" "journalpublishing.dtd">
<article article-type="review-article" dtd-version="2.3" xml:lang="EN" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">
<front>
<journal-meta>
<journal-id journal-id-type="publisher-id">Front. Astron. Space Sci.</journal-id>
<journal-title>Frontiers in Astronomy and Space Sciences</journal-title>
<abbrev-journal-title abbrev-type="pubmed">Front. Astron. Space Sci.</abbrev-journal-title>
<issn pub-type="epub">2296-987X</issn>
<publisher>
<publisher-name>Frontiers Media S.A.</publisher-name>
</publisher>
</journal-meta>
<article-meta>
<article-id pub-id-type="publisher-id">692198</article-id>
<article-id pub-id-type="doi">10.3389/fspas.2021.692198</article-id>
<article-categories>
<subj-group subj-group-type="heading">
<subject>Astronomy and Space Sciences</subject>
<subj-group>
<subject>Review</subject>
</subj-group>
</subj-group>
</article-categories>
<title-group>
<article-title>Backreaction in Cosmology</article-title>
<alt-title alt-title-type="left-running-head">Schander and Thiemann</alt-title>
<alt-title alt-title-type="right-running-head">Backreaction in Cosmology</alt-title>
</title-group>
<contrib-group>
<contrib contrib-type="author">
<name>
<surname>Schander</surname>
<given-names>S.</given-names>
</name>
<xref ref-type="aff" rid="aff1">
<sup>1</sup>
</xref>
<xref ref-type="aff" rid="aff2">
<sup>2</sup>
</xref>
<uri xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/1296483/overview"/>
</contrib>
<contrib contrib-type="author" corresp="yes">
<name>
<surname>Thiemann</surname>
<given-names>T.</given-names>
</name>
<xref ref-type="aff" rid="aff2">
<sup>2</sup>
</xref>
<xref ref-type="corresp" rid="c001">&#x2a;</xref>
<uri xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/942806/overview"/>
</contrib>
</contrib-group>
<aff id="aff1">
<label>
<sup>1</sup>
</label>Perimeter Institute, <addr-line>Waterloo</addr-line>, <addr-line>ON</addr-line>, <country>Canada</country>
</aff>
<aff id="aff2">
<label>
<sup>2</sup>
</label>Institute for Quantum Gravity, FAU Erlangen &#x2013; N&#xfc;rnberg, <addr-line>Erlangen</addr-line>, <country>Germany</country>
</aff>
<author-notes>
<fn fn-type="edited-by">
<p>
<bold>Edited by:</bold> <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/515463/overview">Francesca Vidotto</ext-link>, Western University, Canada</p>
</fn>
<fn fn-type="edited-by">
<p>
<bold>Reviewed by:</bold> <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/73490/overview">Tomi Sebastian Koivisto</ext-link>, University of Oslo, Norway</p>
<p>
<ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/159140/overview">Kazuharu Bamba</ext-link>, Fukushima University, Japan</p>
</fn>
<corresp id="c001">&#x2a;Correspondence: T. Thiemann, <email>thomas.thiemann@fau.de</email>
</corresp>
<fn fn-type="other">
<p>This article was submitted to Cosmology, a section of the journal Frontiers in Astronomy and Space Sciences</p>
</fn>
</author-notes>
<pub-date pub-type="epub">
<day>23</day>
<month>07</month>
<year>2021</year>
</pub-date>
<pub-date pub-type="collection">
<year>2021</year>
</pub-date>
<volume>8</volume>
<elocation-id>692198</elocation-id>
<history>
<date date-type="received">
<day>07</day>
<month>04</month>
<year>2021</year>
</date>
<date date-type="accepted">
<day>14</day>
<month>06</month>
<year>2021</year>
</date>
</history>
<permissions>
<copyright-statement>Copyright &#xa9; 2021 Schander and Thiemann.</copyright-statement>
<copyright-year>2021</copyright-year>
<copyright-holder>Schander and Thiemann</copyright-holder>
<license xlink:href="http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/">
<p>This is an open-access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License (CC BY). The use, distribution or reproduction in other forums is permitted, provided the original author(s) and the copyright owner(s) are credited and that the original publication in this journal is cited, in accordance with accepted academic practice. No use, distribution or reproduction is permitted which does not comply with these&#x20;terms.</p>
</license>
</permissions>
<abstract>
<p>In this review, we investigate the question of backreaction in different approaches to cosmological perturbation theory, and with a special focus on quantum theoretical aspects. By backreaction we refer here to the effects of matter field or cosmological inhomogeneities on the homogeneous dynamical background degrees of freedom of cosmology. We begin with an overview of classical cosmological backreaction which is ideally suited for physical situations in the late time Universe. We then proceed backwards in time, considering semiclassical approaches such as semiclassical or stochastic (semiclassical) gravity which take quantum effects of the perturbations into account. Finally, we review approaches to backreaction in quantum cosmology that should apply to the very early Universe where classical and semiclassical approximations break down. The main focus is on a recently proposed implementation of backreaction in quantum cosmology using a Born&#x2013;Oppenheimer inspired method.</p>
</abstract>
<kwd-group>
<kwd>quantum gravity</kwd>
<kwd>cosmology</kwd>
<kwd>space adiabatic perturbation theory</kwd>
<kwd>quantum fields in curved spacetimes</kwd>
<kwd>backreaction</kwd>
</kwd-group>
</article-meta>
</front>
<body>
<sec id="s1">
<title>1 Introduction</title>
<p>The <inline-formula id="inf1">
<mml:math id="m1">
<mml:mtext>&#x39b;</mml:mtext>
</mml:math>
</inline-formula> cold dark matter (<inline-formula id="inf2">
<mml:math id="m2">
<mml:mtext>&#x39b;</mml:mtext>
</mml:math>
</inline-formula>CDM) concordance model (<xref ref-type="bibr" rid="B52">Cervantes-Cota and Smoot, 2011</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B61">Deruelle and Uzan, 2018</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B66">Dodelson and Schmidt, 2021</xref>), based on the pillars of the Standard Model of particle physics and general relativity, has shaped our current view of the Universe, and has been the driving force behind many of the breakthroughs of modern cosmology, for example the prediction and the discovery of the cosmic microwave background radiation (<xref ref-type="bibr" rid="B4">Aghanim et&#x20;al., 2019</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B5">2020</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B7">Alpher and Herman, 1948a</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="B8">b</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B83">Gamov 1948a</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="B84">b</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B142">Penzias and Wilson 1965</xref>). Modeled by only six parameters (<xref ref-type="bibr" rid="B160">Spergel 2015</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B5">Aghanim et&#x20;al., 2020</xref>), it features an impressive simplicity while correctly predicting and fitting most of the cosmological data (<xref ref-type="bibr" rid="B4">Aghanim et&#x20;al., 2019</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B5">2020</xref>). One of the most important assumptions within the <inline-formula id="inf3">
<mml:math id="m3">
<mml:mtext>&#x39b;</mml:mtext>
</mml:math>
</inline-formula>CDM paradigm is that the Universe is almost&#x20;spatially homogeneous and isotropic, especially during its earliest phases, but even today when considered on its largest scales. The resulting simplification of Einstein&#x2019;s equations is remarkable as it reduces the ten coupled non-linear partial differential equations in four variables to two ordinary equations in one variable, with solutions known as the Friedmann&#x2013;Lema&#xee;tre&#x2013;Robertson&#x2013;Walker (FLRW) solutions (<xref ref-type="bibr" rid="B78">Friedman 1922</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B79">1924</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B116">Lema&#xee;tre 1931</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B151">Robertson 1933</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B174">Walker 1937</xref>).</p>
<p>Obviously, a look at the night sky reveals that the Universe is not homogeneous and isotropic, but is characterized by clusters of galaxies and stars, and large voids inbetween (<xref ref-type="bibr" rid="B24">Blumenthal et&#x20;al., 1984</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B57">Cole et&#x20;al., 2005</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B58">Colless et&#x20;al., 2001</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B152">Ross et&#x20;al., 2020</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B179">Zel&#x27;dovich et&#x20;al., 1982</xref>). For explanation, the concordance model assumes that smallest quantum fluctuations of the primordial matter and geometry have been stretched to the present time, thereby generating the observable large scale structure. Importantly, these inhomogeneities on any scale smaller than the observable Universe are presumed to evolve following the underlying FLRW background structure, but conversely their evolution does <italic>not</italic> affect the global FLRW evolution. More precisely, it is assumed that effects from the small scale inhomogeneities onto the largest scales can be neglegted, i.e.,&#x20;there is no substantial backreaction.</p>
<p>Doubts regarding the simplistic nature and the question of backreaction have gained momentum in recent years. In fact, the <inline-formula id="inf4">
<mml:math id="m4">
<mml:mtext>&#x39b;</mml:mtext>
</mml:math>
</inline-formula>CDM model, as appealing it may be, leads to the conclusion that approximately 69% of the energy budget of our Universe consists of a yet unknown fluid, dubbed &#x201c;dark energy,&#x201d; (<xref ref-type="bibr" rid="B5">Aghanim et&#x20;al., 2020</xref>), and which drives the very recent accelerated expansion of the Universe (<xref ref-type="bibr" rid="B150">Riess et&#x20;al., 1998</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B143">Perlmutter et&#x20;al., 1999</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B141">Peebles and Ratra 2003</xref>). Most of the remaining 31% of the energy budget is credited to another yet unknown form of cold &#x201c;dark&#x201d; matter (<xref ref-type="bibr" rid="B139">Peebles 1982</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B24">Blumenthal et&#x20;al., 1984</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B5">Aghanim et&#x20;al., 2020</xref>), which provides an explanation for the characteristic rotation and motion of the remaining 6% of ordinary matter in the Universe. In summary, we are faced with the problem that we are literally in the dark about 94% of the energy and matter content of the observable Universe.</p>
<p>In recent years, these conceptual problems have been accompanied by important tensions in the estimates of certain cosmological parameters as made by different collaborations (<xref ref-type="bibr" rid="B63">Di Valentino et&#x20;al., 2020a</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="B64">b</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B144">Pesce et&#x20;al., 2020</xref>). The evaluation of the Hubble constant <inline-formula id="inf5">
<mml:math id="m5">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> as performed by the Planck collaboration (explicitely assuming a <inline-formula id="inf6">
<mml:math id="m6">
<mml:mtext>&#x39b;</mml:mtext>
</mml:math>
</inline-formula>CDM model) gives a value of <inline-formula id="inf7">
<mml:math id="m7">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>67.27</mml:mn>
<mml:mo>&#xb1;</mml:mo>
<mml:mn>0.60</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mtext>km</mml:mtext>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtext>s</mml:mtext>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:mtext>Mpc</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> (<xref ref-type="bibr" rid="B5">Aghanim et&#x20;al., 2020</xref>), while the SH0ES collaboration finds <inline-formula id="inf8">
<mml:math id="m8">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>74.03</mml:mn>
<mml:mo>&#xb1;</mml:mo>
<mml:mn>1.42</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mtext>km</mml:mtext>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtext>s</mml:mtext>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:mtext>Mpc</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> (Riess et&#x20;al., 2019), which in turn is based on the measurements of the Hubble Space Telescope. This leads to a tension at the <inline-formula id="inf9">
<mml:math id="m9">
<mml:mrow>
<mml:mn>4.4</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> level (<xref ref-type="bibr" rid="B63">Di Valentino et&#x20;al., 2020a</xref>). Furthermore, we point to the (albeit weaker) tensions regarding the measurement of the parameter <inline-formula id="inf10">
<mml:math id="m10">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>8</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, a measure for the matter energy density <inline-formula id="inf11">
<mml:math id="m11">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mtext>&#x3a9;</mml:mtext>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and the amplitude of structure growth <inline-formula id="inf12">
<mml:math id="m12">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mn>8</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> (<xref ref-type="bibr" rid="B5">Aghanim et&#x20;al., 2020</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B64">Di Valentino et&#x20;al., 2020b</xref>).</p>
<p>On the other hand, the theoretical modeling of the early and very early Universe turns out to be a difficult undertaking, in particular the faithful consideration of all interactions within coupled quantum cosmological&#x2013;matter systems. Since classical cosmological perturbation theory and its various applications to the physics of our Universe (<xref ref-type="bibr" rid="B68">Durrer, 2004</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B128">Mukhanov, 2005</xref>), represents a successful formalism to model (most of) the cosmological data today, one of the most promising approaches to make progress in the field is to consider an inhomogeneous, but perturbative, <italic>quantum</italic> cosmology, i.e.,&#x20;to establish a quantization of the well-known (possibly) gauge-invariant cosmological perturbation theories (<xref ref-type="bibr" rid="B32">Brandenberger et&#x20;al., 1993</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B33">Brandenberger, 2004</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B69">Elizaga Navascu&#xe9;s et&#x20;al., 2016</xref>). In fact, there has been tremendous progress in developing such quantum cosmological perturbation theories, for example, in quantum geometrodynamics (<xref ref-type="bibr" rid="B110">Kiefer, 2007</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B35">Brizuela and Kr&#xe4;mer, 2018</xref>), in string cosmology (<xref ref-type="bibr" rid="B71">Erdmenger, 2009</xref>), as well as in loop quantum cosmology (LQC) and spinfoam cosmology (<xref ref-type="bibr" rid="B20">Bianchi et&#x20;al., 2010</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B171">Vidotto 2011</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B44">Cailleteau et&#x20;al., 2012</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B6">Agullo et&#x20;al., 2013</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B69">Elizaga Navascu&#xe9;s et&#x20;al., 2016</xref>), to mention but a few. Unfortunately, the majority of these approaches neglect backreaction effects from the inhomogeneous quantum fields on the homogeneous, dynamical degrees of freedom, or incorporate a series of assumptions which are hard to control, similar to the situation in classical cosmological perturbation theory.</p>
<p>It seems hence very timely to scrutinize and question the various assumptions of the concordance model of cosmology, and to develop suitable formalisms which are able to take interactions in coupled (quantum) cosmological models more realistically and unambigiously into account. In this review, we start by assessing the question of backreaction, i.e.,&#x20;whether cosmological inhomogeneities have an effect on the large scale evolution of the Universe, especially in view of the occurent inconsistencies within the standard model. We consider different aspects of backreaction, in particular we discuss backreaction in classical, semiclassical and quantum mechanical models. Our main focus is on the purely quantum mechanical backreaction and we discuss one recent approach to including backreaction in quantum cosmology in more detail (<xref ref-type="bibr" rid="B155">Schander and Thiemann, 2019a</xref>). The structure of the paper is then as follows.</p>
<p>In <xref ref-type="sec" rid="s2">Section 2</xref>, we provide an overview of the results in the field of <italic>classical</italic> backreaction, which is particularly relevant for late time cosmological models. In <xref ref-type="sec" rid="s3">Section 3</xref>, we consider <italic>semiclassical</italic> backreaction which occurs when considering quantum fields on classical curved space times. <xref ref-type="sec" rid="s4">Section 4</xref> gives an overview of <italic>quantum</italic> backreaction, i.e.,&#x20;backreaction that occurs in purely quantum theoretical models. In <xref ref-type="sec" rid="s5">Section 5</xref>, we focus on one particular approach to quantum backreaction which uses mathematical tools inspired by the Born&#x2013;Oppenheimer approximation. <xref ref-type="sec" rid="s6">Section 6</xref> provides a final discussion and an outlook.</p>
</sec>
<sec id="s2">
<title>2 Classical Backreaction</title>
<p>Standard perturbative approaches to cosmological perturbation theory implicitely conjecture that backreaction, i.e.,&#x20;the effects of cosmological inhomogeneities on the global or macroscopic evolution of the Universe can be ignored. For purely classical models of the Universe that are particularly relevant for its late time evolution, this conjecture has generated an intense debate over the last decades. And still, there is no consensus on the question of backreaction in the classical regime , see for example the reviews by <xref ref-type="bibr" rid="B7">Clarkson et al. (2011)</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B11">Ellis (2011)</xref>, and <xref ref-type="bibr" rid="B4">Bolejko and Korzynski (2017)</xref>.</p>
<p>The question of backreaction is closely related to the fitting problem, (<xref ref-type="bibr" rid="B12">Ellis and Stoeger, 1987</xref>), and the problem of averaging, (<xref ref-type="bibr" rid="B7">Clarkson et al., 2011</xref>). In fact, an intuitive way to access the effects of small inhomogeneities on the macroscopic scales is to construe an averaging procedure that defines new homogeneous variables by integrating the inhomogeneous fields over a certain space time domain, and to compare their properties and dynamics to the assumed FLRW Universe, (<xref ref-type="bibr" rid="B11">Ellis, 2011</xref>). However, it is inadmissible to conclude from the validity of Einstein&#x2019;s equations for the inhomogeneous fields on the smallest scales (where they have been excellently checked), that the <italic>averaged</italic> fields satisfy the Einstein equations (<xref ref-type="bibr" rid="B132">Paranjape, 2012</xref>). This is because evaluating the Einstein tensor and taking a space (time) average does not commute in general. Hence, the averaging procedure can lead to additional contributions to Einstein&#x2019;s equations that might be considered as effective source terms for the geometry, see for example (<xref ref-type="bibr" rid="B41">Buchert, 2000</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B42">2001</xref>).</p>
<p>As it turns out, the results regarding the form and strength of backreaction depend heavily on the averaging procedure and the matter model being chosen, as well as on the choice of space time volumes to be integrated over. In the non-perturbative regime, the two most discussed averaging procedures are the scalar averaging scheme by <xref ref-type="bibr" rid="B40">Buchert (2008)</xref> and the Macroscopic Gravity approach by <xref ref-type="bibr" rid="B177">Zalaletdinov (1997</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B178">2008)</xref>. Buchert&#x2019;s scheme focuses on building spatial averages of scalar fields and derives effective (scalar) equations of motion for the averaged quantities, for example an improved Raychaudhuri equation for the averaged scale factor that includes a kinematical backreaction term. While being technically easy to implement, the Buchert scheme relies on a system of scalar equations that is not closed (<xref ref-type="bibr" rid="B187">Clarkson et&#x20;al., 2011</xref>), and consequently requires additional information to fix the solution. Besides, the averaging demands to fix suitable spatial domains and hence, a hypersurface slicing. In contrast, the Macroscopic Gravity approach is manifestly covariant but requires to define an auxiliary so&#x2013;called bi&#x2013;local transport operator, (<xref ref-type="bibr" rid="B11">Ellis, 2011</xref>). Physical applications of these schemes yield a range of different results, ranging from explaining the recent accelerated expansion of the Universe or the <inline-formula id="inf13">
<mml:math id="m13">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>-tension (<xref ref-type="bibr" rid="B43">Buchert and R&#xe4;s&#xe4;nen, 2012</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B95">Heinesen and Buchert, 2020</xref>), to negligible backreaction effects (<xref ref-type="bibr" rid="B134">Paranjape and Singh, 2007</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B133">2008</xref>).</p>
<p>Many of the afore-mentioned approaches (among many others) assume the matter content to be modeled by a fluid, which is likely to be a poor approximation to the true lumpy late time Universe. Models with more realistic matter distributions are for example the Timescape Cosmology by <xref ref-type="bibr" rid="B176">Wiltshire (2009)</xref>, who separates the Universe into underdense expanding regions bounded by overdense virialized structures, the Swiss Cheese Model (<xref ref-type="bibr" rid="B107">Kantowski, 1969</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B169">Tomita, 2000</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B22">Biswas and Notari, 2008</xref>), or modifications of FLRW Universes that cut spherically symmetric Lema&#xee;tre&#x2013;Tolman&#x2013;Bondi or Szekeres dust space time regions (<xref ref-type="bibr" rid="B123">Marra et&#x20;al., 2008</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B26">Bolejko and Celerier, 2010</xref>), to mention but a few. By construction, many of these models follow the evolution of an appropriately fitted FLRW model since they assume a background structure from the beginning. Consequently, they do not attack the backreaction problem outlined before. In contrast, the model by Lindquist and <xref ref-type="bibr" rid="B175">Wheeler (1957)</xref> assembles static Schwarzschild regions without relying on any background, and which has been further investigated by <xref ref-type="bibr" rid="B8">Clifton (2011)</xref> and <xref ref-type="bibr" rid="B9">Clifton and Ferreira (2009)</xref>. In both cases, the models provide insights into backreaction effects on light propagation (<xref ref-type="bibr" rid="B117">Krasinski and Bolejko, 2011</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B166">Sussman, 2011</xref>), which points to another important&#x20;topic.</p>
<p>In fact, cosmological observations such as the distance&#x2013;redshift relation or the angular diameter distance rely on measurements of light, traveling along our past lightcone in a very inhomogeneous Universe. The seminal work by <xref ref-type="bibr" rid="B115">Kristian and Sachs (1966)</xref> laid out the basis for analyzing backreaction on light propagation. <xref ref-type="bibr" rid="B74">Flanagan (2005)</xref>, for example, used these ideas to compute the deceleration parameter as measured by comoving observers. <xref ref-type="bibr" rid="B18">Gasperini et al. (2011)</xref> define a covariant light&#x2013;cone average for the backreaction problem, see also (<xref ref-type="bibr" rid="B13">Fanizza et al., 2020</xref>) for a more recent generalized proposal. <xref ref-type="bibr" rid="B36">R&#x00E4;s&#x00E4;nen (2009)</xref> and <xref ref-type="bibr" rid="B37">R&#x00E4;s&#x00E4;nen (2010)</xref> derives a relationship of the redshift and the angular diameter distance to the average expansion rate for statistically homogeneous and isotropic universes, based on Buchert&#x0027;s approach, and <xref ref-type="bibr" rid="B3">Barausse et al. (2005)</xref> and <xref ref-type="bibr" rid="B5">Bonvin et&#x20;al. (2006)</xref> evaluate the distance&#x2013;redshift relation and the luminosity distance in a perturbative framework. Most recently, <xref ref-type="bibr" rid="B22">Heinesen (2021a)</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B23">Heinesen (2021b)</xref> and <xref ref-type="bibr" rid="B26">Koksbang (2019)</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B27">Koksbang (2020)</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B28">Koksbang (2021)</xref> investigated the effects of inhomogeneities and averaging on a possible redshift drift.</p>
<p>Many approaches that attempt to make direct contact with cosmological observations restrict their analysis to cosmological perturbation theory in an FLRW Universe, as opposed to the above&#x2013;mentioned non-perturbative approaches. Most of them consider flat <inline-formula id="inf14">
<mml:math id="m14">
<mml:mtext>&#x39b;</mml:mtext>
</mml:math>
</inline-formula>CDM models with Gaussian scalar perturbations as initital conditions. To evaluate backreaction, they compute the deviations to the Hubble expansion rate or similar variables that are caused by backreaction (<xref ref-type="bibr" rid="B31">Brandenberger et&#x20;al., 2018</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B54">Clarkson et&#x20;al., 2009</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B112">Kolb et&#x20;al., 2010</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B113">Kolb et&#x20;al., 2005</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B117">Li and Schwarz, 2008</xref>), or give effective Friedmann equations with additional contributions (<xref ref-type="bibr" rid="B134">Paranjape and Singh, 2007</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B17">Behrend et&#x20;al., 2008</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B38">Brown et&#x20;al., 2009</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B215">Peebles, 2010</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B16">Baumann et&#x20;al., 2012</xref>). The idea is to perform appropriate spatial averages of the perturbed quantities and to use the given statistical information of the perturbation fields in guise of their power spectra. It turns out that due to the smallness of the gravitational potential and the power suppression of modes on large scales, backreaction for the expansion rate is always small. However, the backreaction to the deceleration parameter <italic>q</italic> and the variance of the Hubble rate depend on an auxiliary UV&#x2013;cutoff that might lead to large backreaction even if it is set by scales larger than the non-linearity scale (<xref ref-type="bibr" rid="B187">Clarkson et&#x20;al., 2011</xref>). Other approaches to backreaction in the linear regime are (<xref ref-type="bibr" rid="B16">Baumann et&#x20;al., 2012</xref>) who propose a reformulation of perturbation theory that leads to small backreaction on the largest scales but affects the baryon accoustic oscillations, and (<xref ref-type="bibr" rid="B87">Green and Wald, 2011</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B90">2012</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B88">2013</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B89">2014</xref>) who claim, using a point limit process, that backreaction can never mimic dark energy and put strong constraints on its strength.</p>
<p>We also point to the quite recent advent of numerical tools that allow to simulate increasingly realistic models of the Universe, including relativistic effects (<xref ref-type="bibr" rid="B119">L&#xf6;ffler et&#x20;al., 2012</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B127">Mertens et&#x20;al., 2016</xref>) and N-body simulations (<xref ref-type="bibr" rid="B2">Adamek et&#x20;al., 2016</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B15">Barrera-Hinojosa and Li, 2020</xref>). Using the N-body relativistic code &#x201c;gevolution,&#x201d; <xref ref-type="bibr" rid="B1">Adamek et&#x20;al. (2019)</xref> find that backreaction on the expansion rate in a <inline-formula id="inf15">
<mml:math id="m15">
<mml:mtext>&#x39b;</mml:mtext>
</mml:math>
</inline-formula>CDM and an Einstein&#x2013;de Sitter Universe remains small if one chooses averaging volumes related to the Poisson gauge, while when choosing comoving gauge backreaction is of the order of <inline-formula id="inf16">
<mml:math id="m16">
<mml:mrow>
<mml:mn>15</mml:mn>
<mml:mtext>%</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. Other works in this respect were done by Macpherson et&#x20;al. (2019), who also claim that backreaction effects are small, however based on a fluid approximation which breaks down as soon as it comes to shell crossing.</p>
<p>Finally, let us also point to the consideration of backreaction from long wavelength modes of the early Universe. In this respect, early contributions were notably made by <xref ref-type="bibr" rid="B220">Tsamis and Woodard (1993</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B219">1996)</xref>, as well as by <xref ref-type="bibr" rid="B181">Abramo et al. (1997)</xref> and <xref ref-type="bibr" rid="B213">Mukhanov et al. (1997)</xref>. The latter works pursue a gauge&#x2014;invariant formulation of the backreaction problem associated with an effective long wavelength energy momentum tensor, and within a slow&#x2013;roll inflationary scenario. <xref ref-type="bibr" rid="B222">Unruh (1998)</xref> subsequently examined the question of whether this effect is indeed locally measurable, and it was found that such backreaction effects (in single field inflationary theories) can be absorbed by a gauge transformation, (<xref ref-type="bibr" rid="B182">Abramo and Woodard, 2002</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B199">Geshnizjani and Brandenberger, 2002</xref>). However, backreaction of such fluctuations becomes locally measurable after introducing an additional (subdominant) clock feld, (<xref ref-type="bibr" rid="B200">Geshnizjani and Brandenberger, 2005</xref>). This approach was extended by <xref ref-type="bibr" rid="B211">Marozzi et al. (2013)</xref> based on the gauge&#x2014;invariant formalism by <xref ref-type="bibr" rid="B196">Finelli et al. (2011)</xref>, and secondly by <xref ref-type="bibr" rid="B31">Brandenberger et al. (2018)</xref> beyond perturbation theory. Further contributions were made by <xref ref-type="bibr" rid="B210">Losic and Unruh (2005)</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B209">Losic and Unruh (2008)</xref> who support the idea that backreaction represents a real and measurable effect.</p>
</sec>
<sec id="s3">
<title>3 Semiclassical Backreaction</title>
<p>For considerations of backreaction in models of the very early Universe, the standard model of cosmology suggests that (at least) the matter fields should be studied in a quantum mechanical framework. The implementation of such ideas can be realized via different paths, and we consider here the approaches of semiclassical gravity (<xref ref-type="bibr" rid="B77">Ford 2005</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B172">Wald 1977</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B173">1978</xref>) and stochastic (semiclassical) gravity (<xref ref-type="bibr" rid="B45">Calzetta and Hu 1987</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B103">Hu and Verdaguer 2008</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B106">Jordan 1986</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B105">1987</xref>). Both approaches rely on the framework of quantum field theory on curved space times (QFT on CST) (<xref ref-type="bibr" rid="B21">Birrell and Davies, 1984</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B82">Fulling 1989</xref>), which itself takes the effects of the classical curved space times on the quantum matter fields into account but in general <italic>not</italic> the backreaction effects of those quantum fields on the classical background.</p>
<p>The backreaction problem in semiclassical gravity was first brought in by <xref ref-type="bibr" rid="B172">Wald (1977)</xref> who considered the backreaction from particle creaction on a gravitational field. The idea of the semiclassical program is to consistently define an improved set of Einstein field equations in which the expectation value of the quantum stress&#x2013;energy tensor <inline-formula id="inf17">
<mml:math id="m17">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">T</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> of the matter fields with respect to an appropriate quantum state of the matter fields &#x3c9; appears as a source term,<disp-formula id="e1">
<mml:math id="m18">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>8</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>:</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">T</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>:</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(1)</label>
</disp-formula>where the quantization with respect to the matter fields is expressed using bold letters and the dots indicate the normal ordering of the stress&#x2013;energy tensor. The state &#x3c9; should be considered as a positive linear functional in the sense of the algebraic approach to quantum field theory (QFT) (<xref ref-type="bibr" rid="B92">Haag 1992</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B12">Araki 1999</xref>).</p>
<p>The first goal of semiclassical gravity is to define a procedure that leads to a meaningful expression for the expectation value of the stress&#x2013;energy tensor. In fact, the latter depends on products of operator-valued distributions, even for the simple case of a real-valued Klein&#x2013;Gordon field, and its expectation value is in general a divergent expression. <xref ref-type="bibr" rid="B172">Wald (1977)</xref> gave a set of axioms that are required to hold for a suitable renormalization scheme. Possible proposals are the Hadamard point-splitting method (<xref ref-type="bibr" rid="B39">Brunetti and Fredenhagen, 2000</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B97">Hollands and Wald, 2001</xref>), and the adiabatic regularization procedure (<xref ref-type="bibr" rid="B80">Fulling and Parker 1974</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B81">Fulling et&#x20;al., 1974</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B136">Parker and Fulling, 1974</xref>). In either scheme, the result of the regularization procedure is a set of modified &#x201c;semiclassical&#x201d; Einstein equations. These equations are substantially harder to solve than the original Einstein equations and many studies restrict to cases of conformally coupled matter to avoid problems regarding the well-posedness and the stability of the solutions (<xref ref-type="bibr" rid="B77">Ford, 2005</xref>). Caution is also required regarding the question of self-consistency of the backreaction effects, as has been discussed by Flanagan and <xref ref-type="bibr" rid="B75">Wald (1996)</xref>.</p>
<p>Many applications of the semiclassical gravity approach to early Universe cosmology have been considered. For example, <xref ref-type="bibr" rid="B73">Fischetti et&#x20;al. (1979)</xref> analyzed the backreaction effects from a conformally invariant matter field in an FLRW Universe with classical radiation, and found that the trace anomaly can soften the cosmological singularity, but not avoid it. Other works in this direction were done by <xref ref-type="bibr" rid="B9">Anderson (1983</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B10">1984</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B11">1985)</xref>, who also considered the trace effects on the particle horizon. A well-known example of trace anomaly effects from semiclassical gravity is the <xref ref-type="bibr" rid="B161">Starobinsky (1987)</xref> cosmological model, which has however not survived the observational scrutiny of the Planck data (<xref ref-type="bibr" rid="B3">Ade et&#x20;al., 2016</xref>).</p>
<p>Another application of semiclassical gravity is the study of backreaction of particle creation on the dynamics of the early Universe, as already conceived by <xref ref-type="bibr" rid="B172">Wald (1977)</xref>. <xref ref-type="bibr" rid="B91">Grishchuk (1977)</xref> as well as <xref ref-type="bibr" rid="B102">Hu and Parker (1977)</xref> considered the effect of gravitons around the Planck time in an FLRW Universe with a classical, isotropic fluid. The model leads to a timely non-local (i.e.,&#x20;history-dependent) backreaction effect, (<xref ref-type="bibr" rid="B104">Hu and Verdaguer, 2020</xref>). Similar studies were performed for anisotropic FLRW Universes and it was shown that particle production due to the shear anisotropy isotropizes space time (<xref ref-type="bibr" rid="B101">Hu and Parker, 1978</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B180">Zel&#x27;dovich and Starobinsky, 1972</xref>). Regarding the effects of particle creation in a spatially inhomogeneous but isotropic Universe, we refer to the work by Campos and <xref ref-type="bibr" rid="B49">Verdaguer (1994)</xref>.</p>
<p>We also point to the more recent works by <xref ref-type="bibr" rid="B15">Finelli et al. (2002)</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B17">Finelli et al. (2004)</xref> who specifically consider a slow&#x2014;roll (almost de Sitter) phase of the very early Universe and compute a(n adiabatically) renormalized energy momentum tensor of quantum inflaton, respectively cosmological scalar fluctuations. In case of the cosmological scalar perturbations, they found that the energy momentum tensor is characterized by a negative energy density which grows during inflation, and also that backreaction is not a mere gauge artifact.</p>
<p>Further contributions to the topic of semiclassical gravity for cosmological situations were notably made by <xref ref-type="bibr" rid="B59">Dappiaggi et&#x20;al. (2008)</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B60">Dappiaggi et&#x20;al. (2010)</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B70">Eltzner and Gottschalk (2011)</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B86">Gottschalk and Siemssen (2018)</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B93">Hack (2013)</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B125">Matsui and Watamura (2020)</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B135">Parker and Raval (1999)</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B145">Pinamonti (2011)</xref>, to mention but a few. Most recently, <xref ref-type="bibr" rid="B126">Meda et&#x20;al. (2020)</xref> and <xref ref-type="bibr" rid="B146">Pinamonti and Siemssen (2015)</xref> have made progress on the definition of the semiclassical theory for general couplings by proving existence and uniqueness of solutions in flat cosmological space times with a massive quantum scalar&#x20;field. The idea of relating backreaction effects to the decay of a cosmological constant has for example been promoted by <xref ref-type="bibr" rid="B190">Dymnikova and Khlopov (2001)</xref>. We also point to the work by <xref ref-type="bibr" rid="B212">Matsui and Watamura (2020) </xref>(and references therein) who claim that the approach of semiclassical gravity is not appropriate to describe the early Universe.</p>
<p>The second approach to evaluating backreaction in semiclassical cosmology that we present here, denoted stochastic gravity (<xref ref-type="bibr" rid="B104">Hu and Verdaguer 2020</xref>), creates a link to open system concepts and statistical features such as dissipation, fluctuations, noise and decoherence. It employs a so-called closed time path coarse grained effective action (CTP CGEA) (<xref ref-type="bibr" rid="B45">Calzetta and Hu 1987</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B106">Jordan 1986</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B105">1987</xref>), in order to derive a set of modified semiclassical Einstein equations, denoted as Einstein&#x2013;Langevin equations. It includes the semiclassical approach but extends it by a stochastic noise term (<xref ref-type="bibr" rid="B100">Hu and Matacz, 1995</xref>).</p>
<p>Some of the first applications of the CTP CGEA formalism to the backreaction problem in cosmology were made by <xref ref-type="bibr" rid="B45">Calzetta and Hu (1987</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B46">1989</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B47">1994</xref>). <xref ref-type="bibr" rid="B100">Hu and Matacz (1995)</xref> derived the Einstein&#x2013;Langevin equations for the case of a free massive scalar field in a flat FLRW background, as well as for a Bianchi Type-I Universe. The case of a massless conformally coupled field was discussed in (<xref ref-type="bibr" rid="B49">Campos and Verdaguer, 1994</xref>). The scope of works includes topics such as stochastic inflation, where quantum fluctuations present in the noise term backreact on the inflaton field (<xref ref-type="bibr" rid="B48">Calzetta and Hu, 1995</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B120">Lombardo and Mazzitelli, 1996</xref>), as well as studies of the reheating phase in inflationary cosmology (<xref ref-type="bibr" rid="B30">Boyanovsky et&#x20;al., 1995</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B148">Ramsey and Hu, 1997</xref>). The formalism was also used by <xref ref-type="bibr" rid="B159">Sinha and Hu (1991)</xref> to check the validity of the minisuperspace approximation in quantum cosmology. Further applications can be found in the paper and textbook by <xref ref-type="bibr" rid="B103">Hu and Verdaguer (2008)</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B104">Hu and Verdaguer (2020)</xref>.</p>
<p>We also point to one of the most prominent applications of stochastic methods to early Universe cosmology by <xref ref-type="bibr" rid="B230">Starobinsky (1982)</xref> and <xref ref-type="bibr" rid="B231">Starobinsky (1988)</xref>. His stochastic inflationary model evaluates backreaction of small scalar field quantum perturbations on the corresponding long wavelength modes (which are assumed to behave classically) by additional stochastic terms in the long wavelength equations of motion. A slow-roll behavior of the background is assumed. Interestingly, it has been shown that the stochastic and the quantum feld theoretic approaches to perturbations in the early Universe yield the same results, (<xref ref-type="bibr" rid="B218">Starobinsky and Yokoyama, 1994</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B194">Finelli et al., 2009</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B252">Tsamis and Woodard, 2005</xref>). For recent considerations of stochastic inflation beyond the (strict) slow-roll conditions, we refer to the work by <xref ref-type="bibr" rid="B214">Pattison et al. (2019)</xref> and references therein.</p>
<p>Both approaches, semiclassical as well as stochastic gravity regard the gravitational field as a classical entity from the start while the matter fields are considered to be of quantum nature. While this represents a seminal progress to incorporating quantum effects of the matter fields in the early Universe, it can and should be questioned whether this somehow incompatible approach (classical and quantum fields treated at the same level) survives the test of future observations, and whether it should be replaced by a more consistent approach - quantum gravity - at least for the earliest moments of the cosmic history.</p>
</sec>
<sec id="s4">
<title>4 Approaches to Quantum Backreaction</title>
<p>The question of backreaction in quantum gravity and quantum cosmology encompasses a variety of different approaches and definitions of backreaction. In quantum cosmology, backreaction is usually identified as the effects from the inhomogeneous quantum perturbation fields on the (quantum) homogeneous and isotropic degrees of freedom, which is also the notion of backreaction used in the next section (<xref ref-type="bibr" rid="B157">Schander and Thiemann, 2019c</xref>). This approach is tightly related to a perturbative expansion with respect to the inverse Planck mass <inline-formula id="inf18">
<mml:math id="m19">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>Pl</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>&#x210f;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, where <italic>G</italic> is Netwon&#x2019;s constant and we set <inline-formula id="inf19">
<mml:math id="m20">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x210f;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2261;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. More precisely, it employs a Born&#x2013;Oppenheimer type scheme (<xref ref-type="bibr" rid="B29">Born and Oppenheimer, 1927</xref>), with respect to <inline-formula id="inf20">
<mml:math id="m21">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>Pl</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. We will thus focus on implementations of the Born&#x2013;Oppenheimer method to quantum gravity and quantum cosmology.</p>
<p>In fact, the idea that quantum gravity can be considered as a perturbative theory with respect to <inline-formula id="inf21">
<mml:math id="m22">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>Pl</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> was already introduced by <xref ref-type="bibr" rid="B36">Brout (1987)</xref>. The first investigations of backreaction in quantum gravity that rely on this expansion were performed in the framework of quantum geometrodynamics (<xref ref-type="bibr" rid="B175">Wheeler, 1957</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B110">Kiefer, 2007</xref>). The idea is to expand the Wheeler&#x2013;DeWitt equation in terms of the ratio of the Planck mass and the matter field mass (<xref ref-type="bibr" rid="B109">Kiefer and Singh, 1991</xref>). A different idea, conceptually similar to the schemes considered here, is to use a Born&#x2013;Oppenheimer type approach, relying on the same perturbation parameter. Different considerations of the problem (giving rise to similar results) can be found in the works by <xref ref-type="bibr" rid="B19">Bertoni et&#x20;al. (1996)</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B37">Brout and Venturi (1989)</xref>, and <xref ref-type="bibr" rid="B25">Kiefer (1994)</xref> (for a summary, see <xref ref-type="bibr" rid="B110">Kiefer, 2007</xref>). A review of the ideas of Born and Oppenheimer will be given in the next section, but to understand its use in the given context we present the key&#x20;ideas.</p>
<p>For simplicity, let <italic>Q</italic> denote the gravitational and <italic>q</italic> the matter degrees of freedom. The Born&#x2013;Oppenheimer scheme employs an ansatz solution for the quantum Hamiltonian and momentum constraint of the form (<xref ref-type="bibr" rid="B110">Kiefer, 2007</xref>),<disp-formula id="e2">
<mml:math id="m23">
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x3a8;</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>Q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:munder>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:munder>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3c7;</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>Q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(2)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf22">
<mml:math id="m24">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>Q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is supposed to be a known orthonormal basis of the matter Hilbert space that solves the matter part of the constraint and <italic>Q</italic> is to be considered as an external parameter for this eigenvalue problem. Then, one applies the constraints to <inline-formula id="inf23">
<mml:math id="m25">
<mml:mtext>&#x3a8;</mml:mtext>
</mml:math>
</inline-formula> and applies some <inline-formula id="inf24">
<mml:math id="m26">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>Q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> from the left (i.e.,&#x20;one considers the inner product of the matter states). This gives rise to constraint equations for the geometric factors <inline-formula id="inf25">
<mml:math id="m27">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3c7;</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, which can be seen as an effective quantum problem for the geometric part, including the backreaction effects of the quantum matter system. In this scenario, the Born&#x2013;Oppenheimer approximation consists in neglecting the contributions that enter with higher orders in <inline-formula id="inf26">
<mml:math id="m28">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>Pl</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
<p>In order to extract physical results from the formalism, one can additionally employ a semiclassical approximation (which is however <italic>independent</italic> of the Born&#x2013;Oppenheimer approach). This should yield the semiclassical limit of quantum gravity, i.e.,&#x20;a matter QFT on CST. It is common to employ a WKB ansatz for the geometrical states <inline-formula id="inf27">
<mml:math id="m29">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c7;</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> of the form,<disp-formula id="e3">
<mml:math id="m30">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c7;</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>Pl</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(3)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf28">
<mml:math id="m31">
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> stands for the geometric action in the geometrodynamical approach. The perturbative scheme in <inline-formula id="inf29">
<mml:math id="m32">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>Pl</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> eventually yields the semiclassical Einstein equations. In this sense, these approaches evaluate the backreaction of the quantum matter fields on the quantum or classical geometry.</p>
<p>One can apply the Born&#x2013;Oppenheimer and WKB approximations in a different manner. Instead of taking the expectation value with respect to the quantum matter system, one applies the Wheeler&#x2013;DeWitt constraints on the total Born&#x2013;Oppenheimer ansatz function and uses the WKB approximation for the geometrical part. Restricting again to the lowest order with respect to the inverse Planck mass, this yields a quantum constraint for the matter wave function which depends on the classical action (through the WKB ansatz), and derivatives with respect to the spatial metric thereof. The idea of the above&#x2013;cited works (and also of <xref ref-type="bibr" rid="B34">Briggs and Rost, 2000</xref>) is to introduce an external time parameter that depends on this derivative, hence giving rise to a Schr&#xf6;dinger equation for the matter system that includes the backreaction of the geometry through the geometry&#x2013;dependent time derivative. In fact, this gives rise to a notion of time in a formerly background independent framework. Such ideas go back to <xref ref-type="bibr" rid="B62">DeWitt (1967)</xref> and have been applied to a variety of cosmological situations (see (<xref ref-type="bibr" rid="B110">Kiefer 2007</xref>) and references therein). It is however a different notion of backreaction than the one considered in the next section. Besides, the present approach uses a Born&#x2013;Oppenheimer approach <italic>plus</italic> a semiclassical WKB approximation while the next section uses the purely quantum mechanical space adiabatic perturbation extension of the Born&#x2013;Oppenheimer scheme. Applications of the former works to the inflationary paradigm with perturbations and a discussion of the question of unitary evolution of the perturbations can be found in the work by <xref ref-type="bibr" rid="B53">Chataignier and Kr&#xe4;mer (2021)</xref> and references therein. They also consider cosmological perturbations that include gravitational contributions (i.e.,&#x20;the Mukhanov&#x2013;Sasaki variables). Similar approaches that do not split the system into geometric and matter parts but include (perturbative) parts of the gravitational degrees of freedom in the fast subsystem and (homogeneous) matter parts in the slow sector were already presented by <xref ref-type="bibr" rid="B21">Halliwell and Hawking (1985)</xref> and <xref ref-type="bibr" rid="B171">Vilenkin (1989)</xref>. This choice is also used in <xref ref-type="bibr" rid="B157">Schander and Thiemann (2019c)</xref>.</p>
<p>The Born&#x2013;Oppenheimer approximation was also considered within approaches to quantum gravity with other variable choices. <xref ref-type="bibr" rid="B250">Giesel et&#x20;al. (2009)</xref> aimed at an application of the Born&#x2013;Oppenheimer methods to loop quantum gravity (LQG) (<xref ref-type="bibr" rid="B168">Thiemann, 2008</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B154">Rovelli, 2010</xref>), using holonomy&#x2013;flux variables or connection&#x2013;flux variables. As it turns out, this choice of variables prevents the use of the Born&#x2013;Oppenheimer methods since the flux operators are mutually non-commuting (which is a prerequisite for the Born&#x2013;Oppenheimer scheme). Instead, they use commuting co-triad variables for the gravity sector and a scalar field for the matter sector to derive the semiclassical Einstein equations that take the backreaction of the quantum matter fields via an expectation value into account. <xref ref-type="bibr" rid="B250">Giesel et&#x20;al. (2009)</xref> consider their model on a discrete lattice (as it is common practice for approaches to LQG), and thus formally obtain a lattice QFT on a discrete curved space time. They also point to the possibility of pursuing the formal Born&#x2013;Oppenheimer scheme and computing <italic>quantum</italic> solutions to the gravity sector with the effective backreaction of the quantum matter fields. Besides, they introduce a hybrid approach (similar to the models we consider here) where the gravitational sector is restricted to FLRW solutions and the fast part of the system is given by the matter&#x20;quantum fields. They also propose to introduce coherent states for the gravitational subsystem in order to make progress in finding solutions. Due to the complexity of the gravity-matter systems, the focus of this work lies on spelling out the conceptual ideas rather than technically carrying out the program in detail.</p>
<p>More recently, <xref ref-type="bibr" rid="B163">Stottmeister and Thiemann (2016a</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="B164">b</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="B165">c)</xref> considered similar questions in the context of LQG but employed the more general scheme of space adiabatic perturbation theory (SAPT) (<xref ref-type="bibr" rid="B131">Panati et&#x20;al., 2003</xref>). Since in the latter approach, the variables of the slow, gravitational sector are not required to commute, it is in principle possible to apply the Born&#x2013;Oppenheimer ideas also to LQG and related theories. The concrete implementation turns however out to be difficult due to the particular structure of the LQG phase space (which relies on a cotangent bundle of a compact Lie group rather than on a vector space) and its quantum represention. Other open issues of their attempts are related to the underlying graph structure of LQG models and the projective limits of finite dimensional truncations of the gravitational phase space that are needed in order to construct a continuum theory (<xref ref-type="bibr" rid="B165">Stottmeister and Thiemann, 2016c</xref>). They also point out that a major obstruction to the derivation of a QFT on CST from LQG lies in the inequivalent representations of quantum fields for different gravitational configurations (<xref ref-type="bibr" rid="B165">Stottmeister and Thiemann, 2016c</xref>). This problem is a generic feature of background dependent quantum field theories. In this work, we present a (perturbative) solution to this problem which makes the application of space adiabatic methods to quantum cosmology possible (<xref ref-type="bibr" rid="B72">Fernandez-Mendez et&#x20;al., 2012</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B50">Castell&#xf3; Gomar et&#x20;al., 2015</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B51">Castell&#xf3; Gomar et&#x20;al., 2016</xref>).</p>
<p>For completeness, we also mention the application of Born&#x2013;Oppenheimer methods within the spinfoam approach to LQC (<xref ref-type="bibr" rid="B153">Rovelli and Vidotto, 2008</xref>) (see <xref ref-type="bibr" rid="B13">Ashtekar et&#x20;al., 2003</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B25">Bojowald, 2008</xref> for the LQC approach), and that <xref ref-type="bibr" rid="B51">Castell&#xf3; Gomar et&#x20;al. (2016)</xref> consider a conceptually different kind of Born&#x2013;Oppenheimer approximation in the hybrid approach to LQC. These seminal works make important progress by first considering the problem of backreaction, but must either remain on a rather formal level or include various assumptions which are hard to control. We therefore advocate to employ the SAPT scheme presented in the next section which serves as an unambigious, rigorous and perturbative approach, in principle applicable to any quantum cosmological framework and realizable up to any perturbative order, to taking quantum cosmological backreactions thoroughly into account. The approach applies to a much wider variety of quantum systems in comparison to the Born&#x2013;Oppenheimer approach (in particular to quantum cosmological perturbation theory), does not rely on the introduction of semiclassical ansatz states and iteratively provides quantum constraints or equations of motion whose solutions approximate the true solutions up to, in principle, indefinitely small errors.</p>
</sec>
<sec id="s5">
<title>5 Quantum Backreaction with Space Adiabatic Methods</title>
<p>Computing and including backreaction in (perturbative) quantum cosmology requires an approximation scheme that ideally takes the physical characteristics of the system into account. SAPT as proposed by <xref ref-type="bibr" rid="B131">Panati et&#x20;al. (2003)</xref> and extensions thereof are ideally suited to achieve this goal and to integrate backreaction effects into quantum cosmology (<xref ref-type="bibr" rid="B155">Schander and Thiemann, 2019a</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B156">Schander and Thiemann 2019b</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B157">Schander and Thiemann 2019c</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B130">Neuser et&#x20;al., 2019</xref>).</p>
<p>SAPT is a generalization of the well-known Born&#x2013;Oppenheimer approximation for non-relativistic molecular systems. Both approaches exploit the small ratio of two internal parameters such as the mass ratio of electrons and nuclei in a molecule to define a perturbation parameter,<disp-formula id="e4">
<mml:math id="m33">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>:</mml:mo>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mtext>e</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mtext>n</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2248;</mml:mo>
<mml:mn>5.46</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>10</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x226a;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(4)</label>
</disp-formula>with the electron mass <inline-formula id="inf30">
<mml:math id="m34">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mtext>e</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2248;</mml:mo>
<mml:mn>9.11</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>10</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>31</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> kg and the nuclei mass <inline-formula id="inf31">
<mml:math id="m35">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mtext>n</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2248;</mml:mo>
<mml:mn>1.67</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>10</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>27</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> kg. In the simplest atom with one nucleus and one electron (although exact solutions are known for this case), the Hamilton function has the form,<disp-formula id="e5">
<mml:math id="m36">
<mml:mrow>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mtext>e</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mtext>e</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(5)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf32">
<mml:math id="m37">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf33">
<mml:math id="m38">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are the canonically conjugate pairs of the nucleus and the electron respectively. <inline-formula id="inf34">
<mml:math id="m39">
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is a smooth potential, typically a Coulomb potential depending on the distance between nucleus and electron. In this molecular set up, the equipartition theorem states that the kinetic energies of nuclei and electrons are of the same order, and hence, on average, the nuclei move much slower than the electrons with correspondent statistically&#x2013;averaged velocities, <inline-formula id="inf35">
<mml:math id="m40">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2329;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mtext>n</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x232a;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2248;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2329;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mtext>e</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x232a;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. Born and Oppenheimer used this fact to define suitable ansatz solutions for the quantum mechanical problem: On the typical electronic time scale, the nuclei are at rest and the non-trivial electronic contributions of the Hamilton operator can be considered at fixed nuclei positions <inline-formula id="inf36">
<mml:math id="m41">
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x211d;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>,<disp-formula id="e6">
<mml:math id="m42">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">H</mml:mi>
<mml:mtext>e</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>:</mml:mo>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">y</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mtext>e</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">V</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(6)</label>
</disp-formula>where the bold letters <inline-formula id="inf37">
<mml:math id="m43">
<mml:mi mathvariant="bold-italic">y</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf38">
<mml:math id="m44">
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula> denote momentum and position operators of the electron defined on their respectively dense domains in <inline-formula id="inf39">
<mml:math id="m45">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x211d;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>d</mml:mtext>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. Ideally, the operator function <inline-formula id="inf40">
<mml:math id="m46">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">H</mml:mi>
<mml:mtext>e</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> admits a solvable <italic>q</italic>&#x2013;dependent eigenvalue problem,<disp-formula id="e7">
<mml:math id="m47">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">H</mml:mi>
<mml:mtext>e</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(7)</label>
</disp-formula>with a discrete <italic>q</italic>&#x2013;dependent eigenbasis <inline-formula id="inf41">
<mml:math id="m48">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x2115;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> in the <italic>fast</italic> Hilbert space <inline-formula id="inf42">
<mml:math id="m49">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x210b;</mml:mi>
<mml:mtext>f</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mo>:</mml:mo>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x211d;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>d</mml:mtext>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, for which the so&#x2013;called electronic energy bands <inline-formula id="inf43">
<mml:math id="m50">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are gapped functions, i.e.,&#x20;<inline-formula id="inf44">
<mml:math id="m51">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2260;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> pointwise for <inline-formula id="inf45">
<mml:math id="m52">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>&#x2260;</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. One can use this eigenbasis as an ansatz solution for the full Hamilton operator&#x20;<inline-formula id="inf46">
<mml:math id="m53">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi mathvariant="bold-italic">H</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> (the Weyl quantization with respect to the nuclei sector is labeled by hats), and ask whether it provides an approximate solution to the entire problem. Equivalently, we can define for every electronic eigensolution the direct integral operator,<disp-formula id="e8">
<mml:math id="m54">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>:</mml:mo>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x222b;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x211d;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2295;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:mtext>d</mml:mtext>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2329;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x232a;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x222b;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x211d;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2295;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:mtext>d</mml:mtext>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(8)</label>
</disp-formula>on the total Hilbert space <inline-formula id="inf47">
<mml:math id="m55">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x210b;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x211d;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>d</mml:mtext>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2297;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x210b;</mml:mi>
<mml:mtext>f</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and ask whether it commutes with <inline-formula id="inf48">
<mml:math id="m56">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi mathvariant="bold-italic">H</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. Of course, the answer is in the negative, but it turns out that the commutator scales like <italic>&#x3b5;</italic>,<disp-formula id="e9">
<mml:math id="m57">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi mathvariant="bold-italic">H</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x223c;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(9)</label>
</disp-formula>This is because of the adiabatic relation between the electrons and the nuclei. By construction, the Weyl quantization <inline-formula id="inf49">
<mml:math id="m58">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi mathvariant="bold-italic">H</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mtext>e</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> of the electronic Hamiltonian and <inline-formula id="inf50">
<mml:math id="m59">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> commute. However, the remaining contribution to the Hamilton operator <inline-formula id="inf51">
<mml:math id="m60">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi mathvariant="bold-italic">H</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, in particular the kinetic energy of the nucleus, scales like <inline-formula id="inf52">
<mml:math id="m61">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and leads hence to the estimate in <xref ref-type="disp-formula" rid="e9">Eq. 9</xref>. The Born&#x2013;Oppenheimer approximation builds on this result and proposes to use the ansatz functions,<disp-formula id="e10">
<mml:math id="m62">
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x3a8;</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:munder>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:munder>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(10)</label>
</disp-formula>to solve the full quantum problem. In its simplest version, the scheme neglects any of the contributions that arise from applying the kinetic energy operator of the nucleus to the electronic ansatz functions (as they enter with small <italic>&#x3b5;</italic>-factors), and thus results in an effective eigenvalue problem for the nucleus only,<disp-formula id="e11">
<mml:math id="m63">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mtext>n</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2261;</mml:mo>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(11)</label>
</disp-formula>If this nucleonic eigenproblem can be solved, the scheme leads in fact to viable results for the stationary energy spectra of molecules, which are given by the energy solutions <italic>E</italic>, and which include the backreaction of the electrons via the potential energy <inline-formula id="inf53">
<mml:math id="m64">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
<p>Unfortunately, the Born&#x2013;Oppenheimer approach comes with some limitations which preclude its application to more complicated systems. Firstly, the scheme explicitely uses that the electronic eigenfunctions depend only on the <italic>configuration</italic> variable of the nucleus. Was the coupling between electrons and nuclei provided by non-commuting slow operators, for example by <inline-formula id="inf54">
<mml:math id="m65">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> <italic>and</italic> <inline-formula id="inf55">
<mml:math id="m66">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, the scheme would fail since the direct integral construction in <xref ref-type="disp-formula" rid="e8">Eq. 8</xref> builds on the commutativity (i.e.,&#x20;the existence of a common spectrum) of the coupling operators. Also one could not define the ansatz functions in <xref ref-type="disp-formula" rid="e10">Eq. 10</xref>. Secondly, the scheme does not provide a simple extension to better error estimates. This becomes problematic if one is interested in the dynamical evolution of the system. The interesting dynamics of the nuclei happens on time scales <inline-formula id="inf56">
<mml:math id="m67">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mtext>n</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x223c;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mtext>e</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> or larger, but considering the evolution generated by <inline-formula id="inf57">
<mml:math id="m68">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi mathvariant="bold-italic">H</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> with respect to the above ansatz functions, the scheme cannot lead to trustworthy results due to the commutator relation <xref ref-type="disp-formula" rid="e9">Eq.&#x20;9</xref>.</p>
<p>It should be possible to do better. In fact, the adiabatic theorem (<xref ref-type="bibr" rid="B167">Teufel, 2003</xref>) states that under certain conditions (to be discussed in the sequel), there exists an orthogonal projection operator <inline-formula id="inf58">
<mml:math id="m69">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>&#x3a0;</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x212c;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x210b;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> in the bounded operators on the total Hilbert space <inline-formula id="inf59">
<mml:math id="m70">
<mml:mi mathvariant="normal">&#x210b;</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula> such that,<disp-formula id="e12">
<mml:math id="m71">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi mathvariant="bold-italic">H</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi mathvariant="bold">&#x3a0;</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="script">O</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(12)</label>
</disp-formula>where the right hand side means that for all <inline-formula id="inf60">
<mml:math id="m72">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x2115;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, there exists a constant <inline-formula id="inf61">
<mml:math id="m73">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> such that <inline-formula id="inf62">
<mml:math id="m74">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2016;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi mathvariant="bold-italic">H</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>&#x3a0;</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2016;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x212c;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x210b;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, in the norm of bounded operators on <inline-formula id="inf63">
<mml:math id="m75">
<mml:mi mathvariant="normal">&#x210b;</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula>. Most importantly, <inline-formula id="inf64">
<mml:math id="m76">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>&#x3a0;</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> can be constructed by a &#x201c;semiclassical symbol&#x201d; function, i.e.,&#x20;an operator-valued ansatz function like the almost&#x2013;projector function <inline-formula id="inf65">
<mml:math id="m77">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x211d;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x212c;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x210b;</mml:mi>
<mml:mtext>f</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> from the simple example above. This symbol function appears as an asymptotic series in the perturbation parameter <italic>&#x3b5;</italic>, and&#x2013;to anticipate the result&#x2013;the equivalent of <inline-formula id="inf66">
<mml:math id="m78">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> will serve as the base clause to an iterative <italic>&#x3b5;</italic>-scheme to compute better and better approximations to <inline-formula id="inf67">
<mml:math id="m79">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>&#x3a0;</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. This is the idea of SAPT (<xref ref-type="bibr" rid="B131">Panati et&#x20;al., 2003</xref>).</p>
<p>SAPT uses an <italic>&#x3b5;</italic>-scaled phase space (or deformation) quantization scheme (<xref ref-type="bibr" rid="B23">Blaszak and Domanski, 2012</xref>) for the slow subsector of the system, while retaining a standard Hilbert space representation for the fast sector. Phase space quantum mechanics is a formulation of quantum mechanics that employs an algebra of phase space functions <inline-formula id="inf68">
<mml:math id="m80">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> instead of using the standard operator algebra in the Hilbert space representation of quantum mechanics. Quantum mechanical observables are thus represented by real-valued phase space functions. The pullback of the operator product to the phase space algebra gives rise to a non-commutative star product <inline-formula id="inf69">
<mml:math id="m81">
<mml:mi mathvariant="normal">&#x22c6;</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula>. Since the star product reduces to the commutative multiplication of phase space functions in the limit <inline-formula id="inf70">
<mml:math id="m82">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x210f;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, this formulation of quantum mechanics is also known as deformation quantization. The standard textbooks by <xref ref-type="bibr" rid="B65">Dimassi and Sj&#xf6;strand (1999)</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B76">Folland (1989)</xref>, and <xref ref-type="bibr" rid="B98">H&#xf6;rmander (1985a</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="B99">b</xref>) give thorough introductions to the usual <italic>scalar</italic>&#x2013;valued phase space quantization scheme and pseudodifferential calculus, but the situation here is more subtle. SAPT requires to consider <italic>operator</italic>&#x2013;valued symbol functions, in particular functions on the slow phase space with values in the operators on the fast Hilbert space. We will thus deal with symbol functions of the form <inline-formula id="inf71">
<mml:math id="m83">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">A</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mtext>&#x393;</mml:mtext>
<mml:mtext>s</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x212c;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x210b;</mml:mi>
<mml:mtext>f</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> where <inline-formula id="inf72">
<mml:math id="m84">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mtext>&#x393;</mml:mtext>
<mml:mtext>s</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> denotes the slow phase space (<xref ref-type="bibr" rid="B167">Teufel, 2003</xref>; Appendix A). It is straightforward to map the symbol functions (operator&#x2013;valued or not) to their operator representatives in the standard Hilbert space approach. The concrete prescription depends of course on the operator ordering that one chooses. In case of the symmetric Weyl quantization prescription, this relation is provided by the Weyl correspondence <xref ref-type="bibr" rid="B67">(Dubin et&#x20;al., 1980</xref>), and a symbol function appears as the kernel of an integral operator that acts on an element of the Hilbert space (<xref ref-type="bibr" rid="B167">Teufel, 2003</xref>).</p>
<p>Symbol functions which give rise to admissible operators in the quantum theory can be classified by their asymptotic behavior on the slow phase space. One important class of symbols relevant for SAPT are the semiclassical symbols <inline-formula id="inf73">
<mml:math id="m85">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, with <inline-formula id="inf74">
<mml:math id="m86">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x211d;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf75">
<mml:math id="m87">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>&#x2265;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2265;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. An operator&#x2013;valued function <inline-formula id="inf76">
<mml:math id="m88">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">A</mml:mi>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x211d;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x212c;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x210b;</mml:mi>
<mml:mtext>f</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is in the symbol class <inline-formula id="inf77">
<mml:math id="m89">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x212c;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x210b;</mml:mi>
<mml:mtext>f</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> if for every &#x3b1;, <inline-formula id="inf78">
<mml:math id="m90">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x2115;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, there exists a positive constant <inline-formula id="inf79">
<mml:math id="m91">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> such that,<disp-formula id="e13">
<mml:math id="m92">
<mml:mrow>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mtext>sup</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x211d;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munder>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2016;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2016;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x212c;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x210b;</mml:mi>
<mml:mtext>f</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2329;</mml:mo>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mo>&#x232a;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(13)</label>
</disp-formula>for every <inline-formula id="inf80">
<mml:math id="m93">
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x211d;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, and <inline-formula id="inf81">
<mml:math id="m94">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2329;</mml:mo>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mo>&#x232a;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> (<xref ref-type="bibr" rid="B167">Teufel, 2003</xref>). For such symbols the Weyl ordering prescription for quantum theory gives rise to a specific star product, and we can finally make sense of the space adiabatic perturbation idea. For two such operator&#x2013;valued symbols on the slow phase space <inline-formula id="inf82">
<mml:math id="m95">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">A</mml:mi>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x212c;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x210b;</mml:mi>
<mml:mtext>f</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf83">
<mml:math id="m96">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">B</mml:mi>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x212c;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x210b;</mml:mi>
<mml:mtext>f</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, their star product is given by,<disp-formula id="e14">
<mml:math id="m97">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">A</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x22c6;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>exp</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>&#x210f;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">A</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">B</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">&#x212c;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold">&#x210b;</mml:mi>
<mml:mtext>f</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(14)</label>
</disp-formula>We note that the exponential has a series expansion which could be considered as a series with respect to <inline-formula id="inf84">
<mml:math id="m98">
<mml:mi>&#x210f;</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula> in the given context. Alluding to the adiabaticity of the system, it is reasonable to define a rescaled momentum operator <inline-formula id="inf85">
<mml:math id="m99">
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mo>:</mml:mo>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. Replacing <italic>P</italic> and <italic>D</italic> by their <italic>&#x3b5;</italic>-scaled versions in the star product formula, the new expansion parameter is <inline-formula id="inf86">
<mml:math id="m100">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mi>&#x210f;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. Any star product of symbol functions can thus be written in a series expansion in <italic>&#x3b5;</italic>. Comparing terms of the same polynomial order in <italic>&#x3b5;</italic>, this defines a perturbation theory for quantum mechanical equations which will iteratively solve the eigenvalue problems of interest. The first two orders of the rescaled star product are given by,<disp-formula id="e15">
<mml:math id="m101">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">A</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x22c6;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">A</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">B</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mi>&#x210f;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">A</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">B</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">A</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">B</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">A</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">B</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="script">O</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(15)</label>
</disp-formula>where the symbol functions have been expanded with respect to <italic>&#x3b5;</italic> according to <inline-formula id="inf87">
<mml:math id="m102">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">A</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:msub>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">A</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf88">
<mml:math id="m103">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">B</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:msub>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">B</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. Note that the <italic>&#x3b5;</italic>-rescaling changes the whole symplectic structure (we now have, <inline-formula id="inf89">
<mml:math id="m104">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mtext>s</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>), as well as the canonical commutation relations since we obtain,<disp-formula id="e16">
<mml:math id="m105">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mtext>s</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mi>&#x210f;</mml:mi>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mtext>s</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(16)</label>
</disp-formula>From now on, we will set <inline-formula id="inf90">
<mml:math id="m106">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x210f;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2261;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. Note that in the original Born&#x2013;Oppenheimer approximation, the perturbative parameter occurs (after an appropriate rescaling) only in the Hamiltonian and the perturbation theory consists in splitting the Hamiltonian (and its spectrum) accordingly, while <italic>here</italic> the quantum algebra is redefined, giving rise to a (<italic>n</italic> in principle infinite) perturbation series in <italic>&#x3b5;</italic>.</p>
<sec id="s5-1">
<title>5.1 Space Adiabatic Perturbation Theory</title>
<p>SAPT as introduced by <xref ref-type="bibr" rid="B131">Panati et&#x20;al. (2003)</xref> places a set of&#x20;conditions on the physical system under consideration. These are, in some respects, quite restrictive. However, if one accepts to abandon certain results, such as the convergence of the perturbative series, it is possible to milden the conditions. Here, we present the original conditions introduced by Panati, Spohn and Teufel for a system with <italic>d</italic> slow and <italic>k</italic> fast degrees of freedom, and which can be split into four categories:<list list-type="simple">
<list-item>
<p>(C1) <bold>The state space</bold> of the system decomposes&#x20;as,</p>
</list-item>
</list>
<disp-formula id="e17">
<mml:math id="m107">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x210b;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x211d;</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2297;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x210b;</mml:mi>
<mml:mtext>f</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x211d;</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x210b;</mml:mi>
<mml:mtext>f</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(17)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf91">
<mml:math id="m108">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x211d;</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the state space of the system whose rate of change is by a factor <inline-formula id="inf92">
<mml:math id="m109">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf93">
<mml:math id="m110">
<mml:mrow>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x211d;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, smaller than the rate of change of the (environmental) system <inline-formula id="inf94">
<mml:math id="m111">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x210b;</mml:mi>
<mml:mtext>f</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. The latter is assumed to be a separable Hilbert space.<list list-type="simple">
<list-item>
<p>(C2) <bold>The quantum Hamiltonian </bold>
<inline-formula id="inf95">
<mml:math id="m112">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi mathvariant="bold-italic">H</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> (may it be an operator or a constraint) is given as the Weyl quantization of a semiclassical symbol <inline-formula id="inf96">
<mml:math id="m113">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">H</mml:mi>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x212c;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x210b;</mml:mi>
<mml:mtext>f</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, i.e.,&#x20;<inline-formula id="inf97">
<mml:math id="m114">
<mml:mi mathvariant="bold-italic">H</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula> asymptotically approaches an <italic>&#x3b5;</italic>-series,</p>
</list-item>
</list>
<disp-formula id="e18">
<mml:math id="m115">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">H</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x224d;</mml:mi>
<mml:munderover>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:munderover>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">H</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(18)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf98">
<mml:math id="m116">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">H</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x212c;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x210b;</mml:mi>
<mml:mtext>f</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> for all <inline-formula id="inf99">
<mml:math id="m117">
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x2115;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf100">
<mml:math id="m118">
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>:</mml:mo>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x211d;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. The appropriate notion of convergence is provided by a Fr&#xe9;chet semi&#x2013;norm in <inline-formula id="inf101">
<mml:math id="m119">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x212c;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x210b;</mml:mi>
<mml:mtext>f</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, see (<xref ref-type="bibr" rid="B167">Teufel, 2003</xref>) for further details.<list list-type="simple">
<list-item>
<p>(C3) For any fixed <inline-formula id="inf102">
<mml:math id="m120">
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x211d;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, the spectrum <inline-formula id="inf103">
<mml:math id="m121">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> of the principal symbol <inline-formula id="inf104">
<mml:math id="m122">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">H</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> of <inline-formula id="inf105">
<mml:math id="m123">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">H</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> has isolated parts <inline-formula id="inf106">
<mml:math id="m124">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf107">
<mml:math id="m125">
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x2115;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. Picking one such <inline-formula id="inf108">
<mml:math id="m126">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x2115;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and therefore suppressing any <italic>n</italic>&#x2013;dependence in the following, the minimal distance between the elements of <inline-formula id="inf109">
<mml:math id="m127">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and the remainder of the spectrum <inline-formula id="inf110">
<mml:math id="m128">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>rem</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>:</mml:mo>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>\</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> displays a non-vanishing gap. According to its characteristics with varying <italic>z</italic>, the gap can be classified by means of a parameter <italic>&#x3b3;</italic>.</p>
</list-item>
</list>
</p>
<p>
<statement content-type="conditions" id="uConditions_1">
<label>Conditions</label>
<p>
<inline-formula id="inf111">
<mml:math id="m129">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">Gap</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>: Let <inline-formula id="inf112">
<mml:math id="m130">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mo>&#xb1;</mml:mo>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x211d;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x211d;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> be two continuous functions with <inline-formula id="inf113">
<mml:math id="m131">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.<list list-type="simple">
<list-item>
<p>(G1) <bold>Enclosing interval.</bold> For every <inline-formula id="inf114">
<mml:math id="m132">
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x211d;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> the isolated part of&#x20;the spectrum <inline-formula id="inf115">
<mml:math id="m133">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is entirely contained in the interval <inline-formula id="inf116">
<mml:math id="m134">
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>:</mml:mo>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
</list-item>
<list-item>
<p>(G2) <bold>Gap to the remainder.</bold> The distance between the remainder of the spectrum, <inline-formula id="inf117">
<mml:math id="m135">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>rem</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and the enclosing interval <inline-formula id="inf118">
<mml:math id="m136">
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is strictly bigger than zero and increasing for large momenta,&#x20;i.e.,</p>
</list-item>
</list>
<disp-formula id="e19">
<mml:math id="m137">
<mml:mrow>
<mml:mtext>Dist</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>rem</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2265;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mtext>g</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(19)</label>
</disp-formula>
<list list-type="simple">
<list-item>
<p>(G3) <bold>Boundedness of the interval.</bold> The width of the interval <inline-formula id="inf119">
<mml:math id="m138">
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is uniformly bounded,&#x20;<italic>i.e.</italic>,</p>
</list-item>
</list>
<disp-formula id="e20">
<mml:math id="m139">
<mml:mrow>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mtext>sup</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x211d;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mtext>d</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(20)</label>
</disp-formula>
<list list-type="simple">
<list-item>
<p>(C4) <bold>Convergence Condition.</bold> If the system satisfies the gap condition <inline-formula id="inf120">
<mml:math id="m140">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtext>C</mml:mtext>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> for some <inline-formula id="inf121">
<mml:math id="m141">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x211d;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, the Hamilton symbol <inline-formula id="inf122">
<mml:math id="m142">
<mml:mi mathvariant="bold-italic">H</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula> must be in <inline-formula id="inf123">
<mml:math id="m143">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. If <inline-formula id="inf124">
<mml:math id="m144">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, also <italic>&#x3b3;</italic> must vanish. If <inline-formula id="inf125">
<mml:math id="m145">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <italic>&#x3b3;</italic> can be any real number but <inline-formula id="inf126">
<mml:math id="m146">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi mathvariant="bold-italic">H</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> must be essentially self&#x2013;adjoint on <inline-formula id="inf127">
<mml:math id="m147">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">S</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x211d;</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x210b;</mml:mi>
<mml:mtext>f</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
</inline-formula>
</p>
</list-item>
</list>
</p>
<p>Condition (C4) is not vital in order to perform the formal&#x20;computations in the following. It ensures however that for considerations on the whole slow phase space <inline-formula id="inf128">
<mml:math id="m148">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mtext>&#x393;</mml:mtext>
<mml:mtext>s</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>,&#x20;the&#x20;error estimates of SAPT are bounded everywhere on <inline-formula id="inf129">
<mml:math id="m149">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mtext>&#x393;</mml:mtext>
<mml:mtext>s</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. In particular, the adiabatic decoupling is said to be&#x20;<italic>uniform</italic>. Note&#x20;also that the requirement that <inline-formula id="inf130">
<mml:math id="m150">
<mml:mi mathvariant="bold-italic">H</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula> has values in the <italic>bounded</italic> operators is violated for many&#x20;physical systems of interest. In such cases, the space&#x20;adiabatic scheme cannot be immediately applied and&#x20;the convergence of the perturbative expansion has to&#x20;be examined by independent methods (<xref ref-type="bibr" rid="B131">Panati et&#x20;al., 2003</xref>).</p>
<p>&#x2003;Given the conditions (C1)&#x2013;(C4), the space adiabatic theorem introduces a perturbative construction scheme that is based on iteratively computing three symbol functions: the Moyal projector <inline-formula id="inf131">
<mml:math id="m151">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, the Moyal unitary <inline-formula id="inf132">
<mml:math id="m152">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and an effective Hamiltonian <inline-formula id="inf133">
<mml:math id="m153">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">H</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>eff</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. The Moyal projector serves&#x20;to identify a subspace of the total Hilbert space which is almost invariant under the dynamics of <inline-formula id="inf134">
<mml:math id="m154">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi mathvariant="bold-italic">H</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and which is associated with one particular quantum number <inline-formula id="inf135">
<mml:math id="m155">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x2115;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> of the fast sector. The Moyal unitary <inline-formula id="inf136">
<mml:math id="m156">
<mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula> is an auxiliary structure which gives rise to a unitary operator that maps the&#x20;relevant subspace to a much simpler reference subspace. In&#x20;fact, the original subspace is a technically complicated object and cannot provide us with a simple procedure to derive the (approximated) dynamics in the subspace. The reference subspace is trivial with respect to the fast subsystem and allows to compute the dynamics of the slow sector including the backreaction of the fast degree(s) of freedom. It is used to derive an effective Hamiltonian symbol <inline-formula id="inf137">
<mml:math id="m157">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">H</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>eff</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> whose&#x20;solutions are approximate solutions to the full Hamilton operator <inline-formula id="inf138">
<mml:math id="m158">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi mathvariant="bold-italic">H</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. More precisely.<list list-type="simple">
<list-item>
<p>(S1) There exists a unique formal symbol, <inline-formula id="inf139">
<mml:math id="m159">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:msub>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x2265;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, with <inline-formula id="inf140">
<mml:math id="m160">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x212c;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x210b;</mml:mi>
<mml:mtext>f</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, such that <inline-formula id="inf141">
<mml:math id="m161">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the spectral projection of <inline-formula id="inf142">
<mml:math id="m162">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">H</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> corresponding to <inline-formula id="inf143">
<mml:math id="m163">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and with the properties,</p>
</list-item>
</list>
<disp-formula id="equ1">
<mml:math id="m164">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtext>S</mml:mtext>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2013;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>:</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c0;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x22c6;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtext>S</mml:mtext>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2013;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>:</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mtext>&#x2a;</mml:mtext>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtext>S</mml:mtext>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2013;</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>:</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">H</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x22c6;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c0;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x22c6;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">H</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>It can be shown that the Weyl quantization of a resummation of <inline-formula id="inf144">
<mml:math id="m165">
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c0;</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula>, which we denote by <inline-formula id="inf145">
<mml:math id="m166">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is <inline-formula id="inf146">
<mml:math id="m167">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="script">O</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>&#x2013;close to an operator <inline-formula id="inf147">
<mml:math id="m168">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi mathvariant="bold">&#x3a0;</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, i.e.,&#x20;<inline-formula id="inf148">
<mml:math id="m169">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi mathvariant="bold">&#x3a0;</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="script">O</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and that, <inline-formula id="inf149">
<mml:math id="m170">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi mathvariant="bold-italic">H</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi mathvariant="bold">&#x3a0;</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="script">O</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.<list list-type="simple">
<list-item>
<p>(S2) Let <inline-formula id="inf150">
<mml:math id="m171">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mtext>R</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> be the projection on some reference subspace <inline-formula id="inf151">
<mml:math id="m172">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="script">K</mml:mi>
<mml:mtext>f</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2286;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x210b;</mml:mi>
<mml:mtext>f</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. We assume that there exists a symbol <inline-formula id="inf152">
<mml:math id="m173">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x212c;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x210b;</mml:mi>
<mml:mtext>f</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, such that, <inline-formula id="inf153">
<mml:math id="m174">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mtext>&#x2a;</mml:mtext>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mtext>R</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. Then, there is a formal symbol <inline-formula id="inf154">
<mml:math id="m175">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:msub>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x2265;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> with <inline-formula id="inf155">
<mml:math id="m176">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x212c;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x210b;</mml:mi>
<mml:mtext>f</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> such&#x20;that,</p>
</list-item>
</list>
<disp-formula id="equ2">
<mml:math id="m177">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtext>S</mml:mtext>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>&#x2013;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>:</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi>
<mml:mtext>&#x2a;</mml:mtext>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x22c6;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtext>S</mml:mtext>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>&#x2013;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>:</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x22c6;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi>
<mml:mtext>&#x2a;</mml:mtext>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtext>S</mml:mtext>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>&#x2013;</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>:</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x22c6;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c0;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x22c6;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi>
<mml:mtext>&#x2a;</mml:mtext>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mtext>R</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>The Weyl quantization of a resummation of <inline-formula id="inf156">
<mml:math id="m178">
<mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula>, which we denote by <inline-formula id="inf157">
<mml:math id="m179">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> gives rise to an operator, <inline-formula id="inf158">
<mml:math id="m180">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi mathvariant="bold-italic">U</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="script">O</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> for which it holds true that, <inline-formula id="inf159">
<mml:math id="m181">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi mathvariant="bold-italic">U</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">&#x5e;</mml:mi>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi mathvariant="bold">&#x3a0;</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi mathvariant="bold-italic">U</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mtext>R</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.<list list-type="simple">
<list-item>
<p>(S3) There exists a formal, effective Hamilton symbol <inline-formula id="inf160">
<mml:math id="m182">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">h</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>eff</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:msub>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x2265;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">h</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>eff</mml:mtext>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> defined&#x20;as,</p>
</list-item>
</list>
<disp-formula id="equ3">
<mml:math id="m183">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">h</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>eff</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>:</mml:mo>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x22c6;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">H</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x22c6;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi>
<mml:mtext>&#x2a;</mml:mtext>
</mml:msup>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>For systems with an external time parameter <italic>t</italic> and the Weyl quantizations <inline-formula id="inf161">
<mml:math id="m184">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf162">
<mml:math id="m185">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi mathvariant="bold-italic">h</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>eff</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, we have,<disp-formula id="e21">
<mml:math id="m186">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi mathvariant="bold-italic">H</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2020;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi mathvariant="bold-italic">h</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>eff</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="script">O</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(21)</label>
</disp-formula>In the next section, we will make these formal definitions and results more explicit and apply the space adiabatic scheme to a simple cosmological model up to second order in the perturbations.</p>
</statement>
</p>
</sec>
<sec id="s5-2">
<title>5.2 Backreaction in Quantum Cosmology</title>
<p>As an illustrative example for the space adiabatic scheme, let us consider Einstein general relativity, reduced to spatial homogeneity and isotropy, including a cosmological constant <inline-formula id="inf163">
<mml:math id="m187">
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x39b;</mml:mtext>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, and coupled to a spatially homogeneous, isotropic and real Klein&#x2013;Gordon field <inline-formula id="inf164">
<mml:math id="m188">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> with mass <inline-formula id="inf165">
<mml:math id="m189">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>KG</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and coupling constant <inline-formula id="inf166">
<mml:math id="m190">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x211d;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. We assume a globally hyperbolic space time manifold and a metric with Lorentzian signature <inline-formula id="inf167">
<mml:math id="m191">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. The only dynamical degree of freedom of the metric is the scale factor <inline-formula id="inf168">
<mml:math id="m192">
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>&#x2265;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. The lapse function <italic>N</italic> is a Lagrange multiplier and will be fixed <inline-formula id="inf169">
<mml:math id="m193">
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mo>&#x2261;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. We perform a <inline-formula id="inf170">
<mml:math id="m194">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>&#x2013;split of the manifold into space and time which admits spatial hypersurfaces &#x3c3; which we fix to be compact, flat three&#x2013;tori <inline-formula id="inf171">
<mml:math id="m195">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="double-struck">T</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> with side lengths <inline-formula id="inf172">
<mml:math id="m196">
<mml:mrow>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mo>&#x2261;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. The cosmological action is,<disp-formula id="e22">
<mml:math id="m197">
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x222b;</mml:mi>
<mml:mi>&#x211d;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mtext>d</mml:mtext>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>&#x2d9;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mtext>&#x39b;</mml:mtext>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2d9;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>KG</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(22)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf173">
<mml:math id="m198">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>8</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mi>G</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <italic>&#x3bb;</italic> are the gravitational and scalar field coupling constants. If both, <inline-formula id="inf174">
<mml:math id="m199">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are dimensionless, as we assume, then both coupling constants have the same dimension, and we define the dimensionless ratio,<disp-formula id="e23">
<mml:math id="m200">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>:</mml:mo>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mfrac>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(23)</label>
</disp-formula>Considering typical values of the coupling parameters in the Standard Model, it seems reasonable to assume that this ratio is indeed extremely small. Hence, we identify gravity with the slow sector while the matter field is considered to be the fast subsystem.</p>
<p>The space adiabatic scheme requires a Hamiltonian formulation of the problem. We define the conjugate momenta of <italic>a</italic> and <inline-formula id="inf175">
<mml:math id="m201">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> as, <inline-formula id="inf176">
<mml:math id="m202">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>:</mml:mo>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>&#x2d9;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf177">
<mml:math id="m203">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>:</mml:mo>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2d9;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, where <italic>L</italic> is the Lagrange function associated with the action <italic>S</italic>. The Poisson brackets of the canonical variables evaluate to <inline-formula id="inf178">
<mml:math id="m204">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, and <inline-formula id="inf179">
<mml:math id="m205">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. The Legendre transformation generates the Hamilton constraint,<disp-formula id="e24">
<mml:math id="m206">
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>:</mml:mo>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mn>12</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mtext>&#x39b;</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msubsup>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>KG</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(24)</label>
</disp-formula>where for notational reasons, we divided the whole constraint by a constant factor <italic>&#x3bb;</italic>. For simplifying the analysis by means of SAPT in the following, we switch to triad&#x2013;like canonical variables,<disp-formula id="e25">
<mml:math id="m207">
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mo>:</mml:mo>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#xb1;</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mo>:</mml:mo>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(25)</label>
</disp-formula>which is a double cover of the original phase space and we do not restrict to any of the branches of <italic>b</italic>. In order to keep the notation as simple as possible, we introduce the following parameters and functions,<disp-formula id="e26">
<mml:math id="m208">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mtext>G</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mo>:</mml:mo>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>8</mml:mn>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mtext>G</mml:mtext>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>:</mml:mo>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x39b;</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>&#x2dc;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>KG</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>:</mml:mo>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>KG</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>:</mml:mo>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>KG</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(26)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>These definitions and the new canonical variables give for the Hamilton constraint,<disp-formula id="e27">
<mml:math id="m209">
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mtext>G</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mtext>G</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mtext>G</mml:mtext>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:msup>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>&#x2dc;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>KG</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>&#x2dc;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>KG</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>KG</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(27)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>We quantize the system and start by considering the scalar field subsystem using bold operator symbols. The state space is <inline-formula id="inf180">
<mml:math id="m210">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x210b;</mml:mi>
<mml:mtext>f</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mo>:</mml:mo>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x211d;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>d</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, and the scalar field operator and its conjugate momentum satisfy the canonical commutation relation, <inline-formula id="inf181">
<mml:math id="m211">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mtext>f</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mtext>f</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. Similarly, the state space of the geometrical subsystem is <inline-formula id="inf182">
<mml:math id="m212">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x210b;</mml:mi>
<mml:mtext>s</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mo>:</mml:mo>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x211d;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>d</mml:mtext>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. The quantum operators wear hats and the canonical commutation relation for the geometrical variable and its conjugate momentum are, <inline-formula id="inf183">
<mml:math id="m213">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mtext>s</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mtext>s</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. The quantum theory of the coupled system has the tensor product Hilbert space, <inline-formula id="inf184">
<mml:math id="m214">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x210b;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x210b;</mml:mi>
<mml:mtext>s</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2297;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x210b;</mml:mi>
<mml:mtext>f</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. The constraint operator on <inline-formula id="inf185">
<mml:math id="m215">
<mml:mi mathvariant="normal">&#x210b;</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula> is given by,<disp-formula id="e28">
<mml:math id="m216">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi mathvariant="bold-italic">C</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mtext>G</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mtext>G</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mtext>G</mml:mtext>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2297;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold">1</mml:mi>
<mml:mtext>f</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>&#x2dc;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>KG</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2297;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>&#x2dc;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>KG</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>KG</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2297;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3d5;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(28)</label>
</disp-formula>We check the conditions (C1)&#x2013;(C4) for SAPT. (C1) holds without further ado since the cosmological Hilbert space <inline-formula id="inf186">
<mml:math id="m217">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x210b;</mml:mi>
<mml:mtext>s</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2297;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x210b;</mml:mi>
<mml:mtext>f</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> has the required tensor product structure, and <inline-formula id="inf187">
<mml:math id="m218">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x210b;</mml:mi>
<mml:mtext>s</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is an <inline-formula id="inf188">
<mml:math id="m219">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>&#x2013;space and <inline-formula id="inf189">
<mml:math id="m220">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x210b;</mml:mi>
<mml:mtext>f</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is separable. We represent the quantum constraint as a symbol function <inline-formula id="inf190">
<mml:math id="m221">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> with values in the linear operators on the Klein&#x2013;Gordon Hilbert space <inline-formula id="inf191">
<mml:math id="m222">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x210b;</mml:mi>
<mml:mtext>f</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> by formally quantizing the Klein&#x2013;Gordon subsystem only,<disp-formula id="e29">
<mml:math id="m223">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mtext>G</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mtext>G</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mtext>G</mml:mtext>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:msup>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mtext>f</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3d5;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>&#x2dc;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>KG</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>&#x2dc;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>KG</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>KG</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(29)</label>
</disp-formula>
<inline-formula id="inf192">
<mml:math id="m224">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is an unbounded operator on <inline-formula id="inf193">
<mml:math id="m225">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x210b;</mml:mi>
<mml:mtext>f</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> for every <inline-formula id="inf194">
<mml:math id="m226">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x211d;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. In particular, the operator corresponds to the Hamiltonian of a quantum harmonic oscillator with constant frequency <inline-formula id="inf195">
<mml:math id="m227">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>KG</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <italic>b</italic>&#x2013;dependent mass <inline-formula id="inf196">
<mml:math id="m228">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>&#x2dc;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>KG</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and an off&#x2013;set energy. As such, the symbol has for fixed finite <inline-formula id="inf197">
<mml:math id="m229">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> an energy spectrum which is bounded from below but not from above. Besides, <inline-formula id="inf198">
<mml:math id="m230">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is an unbounded function with respect to both, <italic>b</italic> and &#x3c1;. According to SAPT, the constraint symbol must however belong to one of the symbol classes <inline-formula id="inf199">
<mml:math id="m231">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x212c;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x210b;</mml:mi>
<mml:mtext>f</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and should therefore have values in the space of <italic>bounded</italic> operators on <inline-formula id="inf200">
<mml:math id="m232">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x210b;</mml:mi>
<mml:mtext>f</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, be a bounded function with respect to <italic>b</italic> and grow maximally polynomially in &#x3c1;. By means of the standard quantum oscillator eigensolutions <inline-formula id="inf201">
<mml:math id="m233">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x210b;</mml:mi>
<mml:mtext>f</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf202">
<mml:math id="m234">
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x2115;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> with a <italic>b</italic>&#x2013;dependent mass, the correspondent eigenvalue equation has the form,<disp-formula id="e30">
<mml:math id="m235">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mtext>G</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mtext>G</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mtext>G</mml:mtext>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:msup>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>KG</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(30)</label>
</disp-formula>We emphasize that the <italic>b</italic>-dependence of the states is purely parametric which allows to define <italic>b</italic>-dependent projection operators on <inline-formula id="inf203">
<mml:math id="m236">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x210b;</mml:mi>
<mml:mtext>f</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>,<disp-formula id="e31">
<mml:math id="m237">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>:</mml:mo>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2329;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mo>&#x232a;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x210b;</mml:mi>
<mml:mtext>f</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(31)</label>
</disp-formula>by means of which the Hamilton symbol constraint has the spectral representation,<disp-formula id="e32">
<mml:math id="m238">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:munder>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2265;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:munder>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(32)</label>
</disp-formula>In order to respect the conditions for the application of SAPT, it is possible to define an auxiliary Hamilton symbol <inline-formula id="inf204">
<mml:math id="m239">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>aux</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> which has values in the bounded operators, is locally a bounded function with respect to <italic>b</italic>, and which preserves the local structure of the symbol function <inline-formula id="inf205">
<mml:math id="m240">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> (<xref ref-type="bibr" rid="B131">Panati et&#x20;al., 2003</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B221">Stottmeister, 2015</xref>). Since the perturbation scheme is applicable without referring to this auxiliary symbol (if convergence and uniformity of the series expansion do not play a role for the time being), we continue working with the original symbol (32) to illustrate the scheme. Most importantly, the gap condition (C3) is satisfied since the energy functions <inline-formula id="inf206">
<mml:math id="m241">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are gapped functions on the gravitational phase space. Finally, we formally choose one of the fast energy bands with quantum number <inline-formula id="inf207">
<mml:math id="m242">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x2115;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> to proceed with the space adiabatic scheme.</p>
</sec>
<sec id="s5-3">
<title>Application of Space Adiabatic Perturbation Theory</title>
<p>We start with the perturbative construction of the Moyal projector symbol <inline-formula id="inf208">
<mml:math id="m243">
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c0;</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula> up to first order in <italic>&#x3b5;</italic>. In fact, this will be sufficient to define the effective Hamilton constraint up to <italic>second</italic> order. With the ansatz, <inline-formula id="inf209">
<mml:math id="m244">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, and the natural choice for the base clause,<disp-formula id="e33">
<mml:math id="m245">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>:</mml:mo>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2329;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mo>&#x232a;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x210b;</mml:mi>
<mml:mtext>f</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(33)</label>
</disp-formula>we construct the symbol function <inline-formula id="inf210">
<mml:math id="m246">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> following the construction steps (S1). The first condition (S1&#x2013;1), <inline-formula id="inf211">
<mml:math id="m247">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c0;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x22c6;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, yields that the diagonal contribution to <inline-formula id="inf212">
<mml:math id="m248">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> vanishes because <inline-formula id="inf213">
<mml:math id="m249">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> depends solely on <italic>b</italic>. Regarding the third condition (S1&#x2013;3), <inline-formula id="inf214">
<mml:math id="m250">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">C</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x22c6;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c0;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x22c6;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">C</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, it is straightforward to derive (<xref ref-type="bibr" rid="B167">Teufel, 2003</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B130">Neuser et&#x20;al., 2019</xref>), that,<disp-formula id="e34">
<mml:math id="m251">
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mfrac>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">C</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mtext>f</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mtext>s</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">C</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>&#x22a5;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mtext>f</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>&#x22a5;</mml:mo>
</mml:msubsup>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mfrac>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">C</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>&#x22a5;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mtext>f</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>&#x22a5;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">C</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mtext>f</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mtext>s</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(34)</label>
</disp-formula>as a determining equation for <inline-formula id="inf215">
<mml:math id="m252">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, where we defined, <inline-formula id="inf216">
<mml:math id="m253">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">C</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>&#x22a5;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">C</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>&#x22a5;</mml:mo>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, and <inline-formula id="inf217">
<mml:math id="m254">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>&#x22a5;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:mo>:</mml:mo>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mtext>f</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. To evaluate the partial derivative <inline-formula id="inf218">
<mml:math id="m255">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> in this equation, we need to evaluate the derivative of the states <inline-formula id="inf219">
<mml:math id="m256">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x210b;</mml:mi>
<mml:mtext>f</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> as well as the derivatives of the canonically defined creation and&#x20;annihilation operators <inline-formula id="inf220">
<mml:math id="m257">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">a</mml:mi>
<mml:mtext>&#x2a;</mml:mtext>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x2112;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x210b;</mml:mi>
<mml:mtext>f</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf221">
<mml:math id="m258">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">a</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x2112;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x210b;</mml:mi>
<mml:mtext>f</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. Therefore, recall that the initial eigenvalue problem admits the oscillator solutions <inline-formula id="inf222">
<mml:math id="m259">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. Accordingly, the creation operator <inline-formula id="inf223">
<mml:math id="m260">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">a</mml:mi>
<mml:mtext>&#x2a;</mml:mtext>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> can be written in terms of the canonical pair <inline-formula id="inf224">
<mml:math id="m261">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> as,<disp-formula id="e35">
<mml:math id="m262">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">a</mml:mi>
<mml:mtext>&#x2a;</mml:mtext>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>&#x2dc;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>KG</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>KG</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>&#x2dc;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>KG</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>KG</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(35)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>The derivatives of the vacuum state <inline-formula id="inf225">
<mml:math id="m263">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and the creation operator are given by,<disp-formula id="e36">
<mml:math id="m264">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>:</mml:mo>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msqrt>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">a</mml:mi>
<mml:mtext>&#x2a;</mml:mtext>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">a</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(36)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf226">
<mml:math id="m265">
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>:</mml:mo>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>&#x2dc;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>KG</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>&#x2dc;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>KG</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. We propose the&#x20;definition of a covariant derivative, or more precisely, a gauge potential <inline-formula id="inf400">
<mml:math id="m487">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, associated with the <italic>b</italic>&#x2013;derivative of the fast&#x20;oscillator states. Note that this is simply Berry&#x2019;s connection (<xref ref-type="bibr" rid="B18">Berry, 1984</xref>). Using the natural basis choice from above, its coefficients with respect to the <italic>b</italic>&#x2013;direction on <inline-formula id="inf228">
<mml:math id="m267">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mtext>&#x393;</mml:mtext>
<mml:mtext>s</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are given by,<disp-formula id="e37">
<mml:math id="m268">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(37)</label>
</disp-formula>with, <inline-formula id="inf229">
<mml:math id="m269">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. All coefficients <inline-formula id="inf230">
<mml:math id="m270">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> in the &#x3c1;&#x2013;direction vanish because the fast eigenstates do not depend on &#x3c1;. Only the coefficients that connect states differing by two excitations in the <italic>b</italic>&#x2013;direction are non-vanishing. Since we have real&#x2013;valued eigenstates, the connection coefficients are real&#x2013;valued, too, such that the orthonormality relation between the fast states yields that, <inline-formula id="inf231">
<mml:math id="m271">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. The <italic>b</italic>&#x2013;derivative of the projector symbol <inline-formula id="inf232">
<mml:math id="m272">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> follows from using Riesz&#x2019; representation theorem and one can simply write,<disp-formula id="e38">
<mml:math id="m273">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2329;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mo>&#x232a;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mtext>f</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2329;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mo>&#x232a;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mtext>f</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(38)</label>
</disp-formula>where <italic>&#x3bd;</italic> is still a fixed quantum number while <italic>m</italic> runs over all natural numbers. To evaluate <inline-formula id="inf233">
<mml:math id="m274">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, the partial derivative, <inline-formula id="inf234">
<mml:math id="m275">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">C</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mtext>f</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, is simply <inline-formula id="inf235">
<mml:math id="m276">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mtext>G</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mtext>f</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, because only the spectral functions <inline-formula id="inf236">
<mml:math id="m277">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> depend on &#x3c1; while the states do not. The functional form of the energy functions also reduces <inline-formula id="inf237">
<mml:math id="m278">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">C</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>&#x22a5;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mtext>f</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> to a factor <inline-formula id="inf238">
<mml:math id="m279">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xb1;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>KG</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, and consequently,<disp-formula id="e39">
<mml:math id="m280">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mtext>G</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>KG</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2329;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mo>&#x232a;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mtext>f</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2329;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mo>&#x232a;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mtext>f</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2329;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mo>&#x232a;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mtext>f</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2329;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mo>&#x232a;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mtext>f</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(39)</label>
</disp-formula>One can easily check that <inline-formula id="inf239">
<mml:math id="m281">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> satisfies all three conditions subsumed under (S1) up to first order in <italic>&#x3b5;</italic>, i.e.,&#x20;that it is a projector and commutes with the full Hamilton symbol up to errors of order <inline-formula id="inf240">
<mml:math id="m282">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. We see that the improved projection symbol mixes adjacent eigenstates of the fast system, and going to higher orders in the perturbative scheme more and more states will be included.</p>
<p>The next step of SAPT consists in constructing the unitary symbol <inline-formula id="inf241">
<mml:math id="m283">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> which maps the dynamical subspace related to <inline-formula id="inf242">
<mml:math id="m284">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, to a suitable reference subspace <inline-formula id="inf243">
<mml:math id="m285">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="script">K</mml:mi>
<mml:mtext>f</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2282;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x210b;</mml:mi>
<mml:mtext>f</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. It is convenient to choose one point <inline-formula id="inf244">
<mml:math id="m286">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mtext>&#x393;</mml:mtext>
<mml:mtext>s</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and define the reference projection as,<disp-formula id="e40">
<mml:math id="m287">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mtext>R</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mo>:</mml:mo>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2329;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mo>&#x232a;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mtext>f</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>:</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b6;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2329;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b6;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mo>&#x232a;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mtext>f</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(40)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf245">
<mml:math id="m288">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b6;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x210b;</mml:mi>
<mml:mtext>f</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> does not depend on the gravitational phase space variables. In a similar fashion, one can define the complete basis <inline-formula id="inf246">
<mml:math id="m289">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b6;</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>:</mml:mo>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf247">
<mml:math id="m290">
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x2115;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> at the point <inline-formula id="inf248">
<mml:math id="m291">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. A natural choice for the unitary operator in line with conditions (S2) at zeroth order is simply,<disp-formula id="e41">
<mml:math id="m292">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:munder>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2265;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:munder>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b6;</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2329;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mo>&#x232a;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mtext>f</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(41)</label>
</disp-formula>In order to construct <inline-formula id="inf249">
<mml:math id="m293">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, the scheme splits the symbol into a hermitian and an antihermitian part. The hermitian part is determined by Eqs. S2-1 and S2-2, namely by requiring that <inline-formula id="inf250">
<mml:math id="m294">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x22c6;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi>
<mml:mtext>&#x2a;</mml:mtext>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mtext>f</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> holds up to first order in <italic>&#x3b5;</italic>. Since <inline-formula id="inf251">
<mml:math id="m295">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> only depends on the configuration variable <italic>b</italic>, the hermitian part vanishes trivially. The antihermitian part is determined by restricting <xref ref-type="disp-formula" rid="e2">equation (S2</xref>S&#x2013;<xref ref-type="disp-formula" rid="e3">equation (S3)</xref>, i.e.,&#x20;<inline-formula id="inf252">
<mml:math id="m296">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x22c6;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x22c6;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi>
<mml:mtext>&#x2a;</mml:mtext>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mtext>R</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, to the first order. It yields for <inline-formula id="inf253">
<mml:math id="m297">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> (<xref ref-type="bibr" rid="B130">Neuser et&#x20;al., 2019</xref>),<disp-formula id="e42">
<mml:math id="m298">
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mtext>R</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mtext>OD</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mtext>&#x2a;</mml:mtext>
</mml:msubsup>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mtext>f</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mtext>G</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>KG</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b6;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2329;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:mo>&#x232a;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mtext>f</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b6;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2329;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mo>&#x232a;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mtext>f</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b6;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2329;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mo>&#x232a;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mtext>f</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b6;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2329;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mo>&#x232a;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mtext>f</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(42)</label>
</disp-formula>Eventually, we are ready to compute the effective Hamiltonian symbol up to second order in the perturbations, and which we restrict to the selected reference space, i.e.,&#x20;we compute, <inline-formula id="inf254">
<mml:math id="m299">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>eff</mml:mtext>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>R</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>:</mml:mo>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mtext>R</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>eff</mml:mtext>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mtext>R</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. The zeroth order contribution of this symbol is given according to condition (S3) by,<disp-formula id="e43">
<mml:math id="m300">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>eff</mml:mtext>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>R</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mtext>G</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mtext>G</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mtext>G</mml:mtext>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:msup>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>KG</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mtext>R</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(43)</label>
</disp-formula>Thus, the effective constraint symbol for the gravitational degrees of freedom includes the bare gravitational constraint symbol plus an off&#x2013;set energy which stems from the energy band associated with the quantum number <italic>&#x3bd;</italic> of the Klein&#x2013;Gordon system. This result corresponds to the Born&#x2013;Oppenheimer approximation. The first order contribution of the effective constraint symbol, <inline-formula id="inf255">
<mml:math id="m301">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>eff</mml:mtext>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> contains only off-diagonal terms, such that <inline-formula id="inf256">
<mml:math id="m302">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>eff</mml:mtext>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>R</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> vanishes identically,<disp-formula id="e44">
<mml:math id="m303">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>eff</mml:mtext>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>R</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mtext>R</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">C</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mtext>f</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mtext>s</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mtext>&#x2a;</mml:mtext>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mtext>R</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(44)</label>
</disp-formula>The same reasoning applies to the computation of the second order contribution <inline-formula id="inf257">
<mml:math id="m304">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>eff</mml:mtext>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>R</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> giving,<disp-formula id="e45">
<mml:math id="m305">
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>eff</mml:mtext>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>R</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mtext>R</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">C</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mtext>f</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mtext>s</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mtext>R</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mtext>R</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mtext>R</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(45)</label>
</disp-formula>Finally, inserting the explicit results for the energy functions and the connection coefficients yields,<disp-formula id="e46">
<mml:math id="m306">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>eff</mml:mtext>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>R</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mtext>G</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mtext>G</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>KG</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mtext>R</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(46)</label>
</disp-formula>This proves our statement that besides the trivial Born&#x2013;Oppenheimer approximation, further backreaction effects arise for the gravitational subsystem. It is now easy to evaluate the action of this symbol on some generic tensor product wave function in <inline-formula id="inf258">
<mml:math id="m307">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x210b;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x210b;</mml:mi>
<mml:mtext>s</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2297;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x210b;</mml:mi>
<mml:mtext>f</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, since the Klein&#x2013;Gordon tensor factor does not depend on the gravitational degrees of freedom anymore. The problem reduces to a quantum constraint equation on <inline-formula id="inf259">
<mml:math id="m308">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x210b;</mml:mi>
<mml:mtext>s</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> only, and can be studied for each <italic>&#x3bd;</italic> of interest. Nevertheless, we point out that finding states that are annihilated by the constraint operator <inline-formula id="inf260">
<mml:math id="m309">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi mathvariant="bold-italic">C</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>eff</mml:mtext>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>R</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is not a trivial task as it depends non-polynomially on b. Further details can be found in (<xref ref-type="bibr" rid="B130">Neuser et&#x20;al., 2019</xref>). Finally, the question is how the solutions of <xref ref-type="disp-formula" rid="e46">(46)</xref> relate to the solutions of the original problem on&#x20;<inline-formula id="inf261">
<mml:math id="m310">
<mml:mi mathvariant="normal">&#x210b;</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula>. In fact, one needs to rotate the solutions of <inline-formula id="inf262">
<mml:math id="m311">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi mathvariant="bold-italic">C</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>eff</mml:mtext>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>R</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> back to&#x20;the&#x20;original Hilbert space using the quantization of the Moyal unitary. It turns out that the resulting solutions are also approximate (orthogonal) solutions to the full Hamilton constraint at the respective perturbative order (<xref ref-type="bibr" rid="B167">Teufel, 2003</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B155">Schander and Thiemann, 2019a</xref>).</p>
</sec>
<sec id="s5-4">
<title>5.3 Backreaction in Inhomogeneous Quantum Cosmology</title>
<p>The purely homogeneous model in the previous section can serve as a showcase for a more realistic inhomogeneous cosmological model. Here, we consider standard cosmological perturbation theory for a gravitational metric field <italic>g</italic>, a massive real scalar field <inline-formula id="inf263">
<mml:math id="m312">
<mml:mtext>&#x3a6;</mml:mtext>
</mml:math>
</inline-formula> as the matter content, and a cosmological constant, <inline-formula id="inf264">
<mml:math id="m313">
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x39b;</mml:mtext>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. After the split of the relevant degrees of freedom into a homogeneous and an inhomogeneous part, the aim will be to incorporate backreactions from the perturbative degrees of freedom onto the homogeneous and isotropic background degrees of freedom.</p>
<p>As before, the model rests on a four-dimensional globally hyperbolic space time manifold <inline-formula id="inf265">
<mml:math id="m314">
<mml:mi mathvariant="normal">&#x2133;</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula> that admits the time space split <inline-formula id="inf266">
<mml:math id="m315">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x2133;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2245;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x211d;</mml:mi>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. The metric has Lorentzian signature <inline-formula id="inf267">
<mml:math id="m316">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, and the spatial hypersurfaces &#x3c3; are compact and flat three-tori <inline-formula id="inf268">
<mml:math id="m317">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2245;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="double-struck">T</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> with side lenghts <inline-formula id="inf269">
<mml:math id="m318">
<mml:mrow>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mo>&#x2261;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. The global time parameter <inline-formula id="inf270">
<mml:math id="m319">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x211d;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> labels the spatial Cauchy surfaces <inline-formula id="inf271">
<mml:math id="m320">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mtext>&#x3a3;</mml:mtext>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. <inline-formula id="inf272">
<mml:math id="m321">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the unit normal vector field to these hypersurfaces, <italic>N</italic> and <inline-formula id="inf273">
<mml:math id="m322">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> the (standard) lapse and shift functions which parametrize the normal and the tangential part of the foliation. The task of specifying constraints or equations of motion for the metric field <italic>g</italic>, translates into defining a Cauchy initial value problem for the spatial metric <inline-formula id="inf274">
<mml:math id="m323">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> induced by <italic>g</italic>. The extrinsic curvature associated with the time derivative of <italic>h</italic> is given by <inline-formula id="inf275">
<mml:math id="m324">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mo>&#x2207;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. <inline-formula id="inf276">
<mml:math id="m325">
<mml:mo>&#x2207;</mml:mo>
</mml:math>
</inline-formula> is the unique, torsion&#x2013;free covariant derivative associated with the metric <italic>g</italic>. After pulling back the tensor fields to <inline-formula id="inf277">
<mml:math id="m326">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x211d;</mml:mi>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="double-struck">T</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and denoting spatial indices on the spatial hypersurfaces with lower case latin symbols, <inline-formula id="inf278">
<mml:math id="m327">
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2026;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1,2,3</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, the Lagrange density is expressed by the sum of the Einstein&#x2013;Hilbert Lagrange density <inline-formula id="inf279">
<mml:math id="m328">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x2112;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>EH</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and the scalar field Lagrange density <inline-formula id="inf280">
<mml:math id="m329">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x2112;</mml:mi>
<mml:mtext>&#x3a6;</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, with,<disp-formula id="e47">
<mml:math id="m330">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x2112;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>EH</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mtext>&#x39b;</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(47)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e48">
<mml:math id="m331">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x2112;</mml:mi>
<mml:mtext>&#x3a6;</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mtext>&#x3a6;</mml:mtext>
<mml:mo>&#x2d9;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mtext>&#x3a6;</mml:mtext>
<mml:mo>&#x2d9;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mtext>&#x3a6;</mml:mtext>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mtext>&#x3a6;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mtext>&#x3a6;</mml:mtext>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mtext>&#x3a6;</mml:mtext>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:msup>
<mml:mtext>&#x3a6;</mml:mtext>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(48)</label>
</disp-formula>where again, <italic>&#x3bb;</italic> is the coupling constant of the scalar field, <inline-formula id="inf281">
<mml:math id="m332">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mtext>&#x3a6;</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the mass parameter of the scalar field, and <inline-formula id="inf282">
<mml:math id="m333">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the curvature scalar associated with the three&#x2013;metric <italic>h</italic> and its Levi&#x2013;Civita covariant derivative, <italic>D</italic>. The only degrees of freedom of the spatially homogeneous and isotropic sector are the zeroth order lapse function <inline-formula id="inf283">
<mml:math id="m334">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and the scale factor <inline-formula id="inf284">
<mml:math id="m335">
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, associated with the zeroth order spatial metric, <inline-formula id="inf285">
<mml:math id="m336">
<mml:mrow>
<mml:mmultiscripts>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mprescripts/>
<mml:none/>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mmultiscripts>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>:</mml:mo>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mo stretchy="true">&#x2dc;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> with <inline-formula id="inf286">
<mml:math id="m337">
<mml:mrow>
<mml:mmultiscripts>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mo stretchy="true">&#x2dc;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mprescripts/>
<mml:none/>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mmultiscripts>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> being the time-independent metric on the spatial hypersurfaces. A Hamiltonian analysis shows that the lapse function is a Lagrange multiplier with no dynamical features, affirming the arbitrariness of the hypersurface foliation.</p>
<p>We introduce perturbations of the homogeneous degrees of freedom using a decomposition into scalar, vector and tensor parts (<xref ref-type="bibr" rid="B21">Halliwell and Hawking, 1985</xref>). Since we make use of their results in a later stage, we will stick to the definition of perturbations used by <xref ref-type="bibr" rid="B50">Castell&#xf3; Gomar et&#x20;al. (2015)</xref> and <xref ref-type="bibr" rid="B124">Mart&#xed;nez and Olmedo (2016)</xref>,<disp-formula id="e49">
<mml:math id="m338">
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>:</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(49)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e50">
<mml:math id="m339">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>:</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3f5;</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(50)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e51">
<mml:math id="m340">
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>:</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mo>&#x2dc;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>6</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mo>&#x2dc;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msqrt>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:msqrt>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:msqrt>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msqrt>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(51)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e52">
<mml:math id="m341">
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x3a6;</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>:</mml:mo>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(52)</label>
</disp-formula>where we introduced the perturbative scalar fields <inline-formula id="inf287">
<mml:math id="m342">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, the vector fields <inline-formula id="inf288">
<mml:math id="m343">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf289">
<mml:math id="m344">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, and the tensor field perturbations <inline-formula id="inf290">
<mml:math id="m345">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.&#x20;For notational reasons, we introduce the fields <inline-formula id="inf291">
<mml:math id="m346">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2c7;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>:</mml:mo>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mtext>&#x394;</mml:mtext>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf292">
<mml:math id="m347">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2c7;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>:</mml:mo>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3f5;</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> as new degrees of freedom associated with the&#x20;shift.</p>
<p>We perform a Legendre transformation to obtain the&#x20;Hamilton constraint. We insert the perturbed variables from <xref ref-type="disp-formula" rid="e49">Eqs. 49</xref>&#x2013;<xref ref-type="disp-formula" rid="e52">(52)</xref> into the Lagrange density <xref ref-type="disp-formula" rid="e47">(47)</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e48">(48)</xref>, and expand the Lagrangian and the action functional <italic>S</italic> up to second order in the perturbations. As the three-torus does not have a boundary, total divergences vanish in the computations. The resulting action does neither depend on the velocities of the lapse variables <inline-formula id="inf293">
<mml:math id="m348">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <italic>g</italic>, nor on the velocities of the shift variables <inline-formula id="inf294">
<mml:math id="m349">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2c7;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf295">
<mml:math id="m350">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2c7;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. These Lagrange multipliers will hence be associated with primary constraint equations in the Hamiltonian formalism. In the lines of (<xref ref-type="bibr" rid="B50">Castell&#xf3; Gomar et&#x20;al., 2015</xref>), we define the conjugate momenta <inline-formula id="inf296">
<mml:math id="m351">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> for the homogeneous and isotropic degrees of freedom <inline-formula id="inf297">
<mml:math id="m352">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> using the Lagrange function <inline-formula id="inf298">
<mml:math id="m353">
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtext>d</mml:mtext>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x2112;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>,<disp-formula id="e53">
<mml:math id="m354">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>:</mml:mo>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>&#x2d9;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>6</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>&#x2d9;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>:</mml:mo>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2d9;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2d9;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(53)</label>
</disp-formula>We denote the corresponding phase space by <inline-formula id="inf299">
<mml:math id="m355">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mtext>&#x393;</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mtext>hom</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mtext>&#x393;</mml:mtext>
<mml:mtext>s</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. The perturbation fields <inline-formula id="inf300">
<mml:math id="m356">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3d1;</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> together with their conjugate momenta <inline-formula id="inf301">
<mml:math id="m357">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> span the perturbative phase space <inline-formula id="inf302">
<mml:math id="m358">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mtext>&#x393;</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mtext>pert</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mtext>&#x393;</mml:mtext>
<mml:mtext>f</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. The momenta are defined as,<disp-formula id="e54">
<mml:math id="m359">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c7;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>:</mml:mo>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x2112;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>&#x3c7;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2d9;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(54)</label>
</disp-formula>for any field <inline-formula id="inf303">
<mml:math id="m360">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c7;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. <inline-formula id="inf304">
<mml:math id="m361">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <italic>g</italic>, <inline-formula id="inf305">
<mml:math id="m362">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2c7;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf306">
<mml:math id="m363">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2c7;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> induce the lapse and shift primary constraints <inline-formula id="inf307">
<mml:math id="m364">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mtext>&#x3a0;</mml:mtext>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf308">
<mml:math id="m365">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mtext>&#x3a0;</mml:mtext>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf309">
<mml:math id="m366">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mtext>&#x3a0;</mml:mtext>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2c7;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf310">
<mml:math id="m367">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mtext>&#x3a0;</mml:mtext>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2c7;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. The Hamiltonian density is eventually given by,<disp-formula id="e55">
<mml:math id="m368">
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x210b;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x210b;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x210b;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mtext>s</mml:mtext>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x210b;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x210b;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x210b;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2c7;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x210b;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2c7;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2c7;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x210b;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2c7;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3a0;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3a0;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2c7;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3a0;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2c7;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2c7;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3a0;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2c7;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(55)</label>
</disp-formula>
<inline-formula id="inf311">
<mml:math id="m369">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x210b;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> denotes the Hamiltonian contribution associated with the completely homogeneous and isotropic model. <inline-formula id="inf312">
<mml:math id="m370">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x210b;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mtext>s</mml:mtext>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf313">
<mml:math id="m371">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x210b;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf314">
<mml:math id="m372">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x210b;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are of second order in the perturbations and contain only scalar, vector and tensor variables respectively. <inline-formula id="inf315">
<mml:math id="m373">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x210b;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf316">
<mml:math id="m374">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x210b;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2c7;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf317">
<mml:math id="m375">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x210b;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2c7;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> represent first order contributions which factorize with the respective lapse and shift variables. The second line lists the primary constraints associated with lapse and shift and their Lagrange multipliers <inline-formula id="inf318">
<mml:math id="m376">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf319">
<mml:math id="m377">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf320">
<mml:math id="m378">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2c7;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf321">
<mml:math id="m379">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2c7;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. The system is completely constrained and we thus perform a Dirac analysis to extract the relevant physics.</p>
<p>Therefore, we identify a suitable set of free variables&#x2013;in fact, the Dirac analysis will then become a trivial task. We start by noting that the perturbation variables that we introduced are not all gauge&#x2013;invariant. In the scalar sector, let us employ the gauge&#x2013;invariant Mukhanov-Sasaki variable <italic>&#x3d1;</italic> (<xref ref-type="bibr" rid="B129">Mukhanov, 1988</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B128">2005</xref>),<disp-formula id="e56">
<mml:math id="m380">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d1;</mml:mi>
<mml:mo>:</mml:mo>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>6</mml:mn>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mtext>&#x394;</mml:mtext>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(56)</label>
</disp-formula>Note that this transformation for the perturbative fields also depends on the homogeneous degrees of freedom. While the original perturbation variables had canonical momenta properly defined by the Legendre transform, the new perturbation variables will break the canonical structure as they non-trivially depend on the homogeneous degrees of freedom. In order to preserve the canonical structure of the system, it is mandatory to find a suitable transformation for the homogeneous and isotropic variables, too. This appears to be a cumbersome mission. <xref ref-type="bibr" rid="B50">Castell&#xf3; Gomar et&#x20;al. (2015)</xref> have however shown that it is possible to find a transformation for the homogeneous and isotropic degrees of freedom which preserves the canonical structure of the system up to second order in the cosmological scalar perturbations. The same has been done by <xref ref-type="bibr" rid="B124">Mart&#xed;nez and Olmedo (2016)</xref> for the tensor degrees of freedom.</p>
<p>These transformations and the resulting almost&#x2013;canonical variables in the homogeneous and the perturbative sector lead to a redefinition of the Hamilton constraint. Fortunately, these transformations make the Dirac constraint analysis almost trivial. The secondary constraints that one obtains from requiring the conservation of the primary constraints under the evolution of the Hamiltonian, generate only one single, non-trivial constraint, namely,<disp-formula id="e57">
<mml:math id="m381">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
<mml:mo>:</mml:mo>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x210b;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi mathvariant="normal">&#x210b;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2dc;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi mathvariant="normal">&#x210b;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2c7;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(57)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf322">
<mml:math id="m382">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x210b;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> now depends on the transformed homogeneous variables, and <inline-formula id="inf323">
<mml:math id="m383">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi mathvariant="normal">&#x210b;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2dc;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf324">
<mml:math id="m384">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi mathvariant="normal">&#x210b;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2c7;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are second order constraints that depend on the Mukhanov&#x2013;Sasaki and the tensor perturbations respectively, as well as on the transformed homogeneous variables. Before we give the corresponding expressions, let us perform the typical <italic>&#x3b5;</italic>-rescalings of the momenta that will make the space adiabatic scheme work at the technical level. We will simply denote the transformed variables by the original ones, and write,<disp-formula id="e58">
<mml:math id="m385">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>:</mml:mo>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>:</mml:mo>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(58)</label>
</disp-formula>Besides, we perform a canonical rescaling of the inhomogeneous Mukhanov&#x2013;Sasaki and tensor perturbations, and multiply the constraint by a global <inline-formula id="inf325">
<mml:math id="m386">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>&#x2013;factor. Then, the total Hamilton constraint, <inline-formula id="inf326">
<mml:math id="m387">
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mo>&#x2dc;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mo>&#x2c7;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, is given by (<xref ref-type="bibr" rid="B157">Schander and Thiemann, 2019c</xref>),<disp-formula id="e59">
<mml:math id="m388">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>12</mml:mn>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msubsup>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mtext>&#x3a6;</mml:mtext>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mtext>&#x39b;</mml:mtext>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(59)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e60">
<mml:math id="m389">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mo stretchy="true">&#x2dc;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mrow>
<mml:munder>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="double-struck">T</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mtext>d</mml:mtext>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3d1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mmultiscripts>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mo stretchy="true">&#x2dc;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mprescripts/>
<mml:none/>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mmultiscripts>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3d1;</mml:mi>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mmultiscripts>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mo stretchy="true">&#x2dc;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mprescripts/>
<mml:none/>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mmultiscripts>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:mtext>&#x394;</mml:mtext>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>MS</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d1;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(60)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e61">
<mml:math id="m390">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mo stretchy="true">&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mrow>
<mml:munder>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="double-struck">T</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mtext>d</mml:mtext>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>6</mml:mn>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mmultiscripts>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mo stretchy="true">&#x2dc;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mprescripts/>
<mml:none/>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mmultiscripts>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mmultiscripts>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mo stretchy="true">&#x2dc;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mprescripts/>
<mml:none/>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mmultiscripts>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:mtext>&#x394;</mml:mtext>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mtext>T</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(61)</label>
</disp-formula>with the effective Mukhanov&#x2013;Sasaki and tensor masses depending on the homogeneous variables,<disp-formula id="e62">
<mml:math id="m391">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>MS</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>18</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>7</mml:mn>
<mml:msubsup>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>12</mml:mn>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mmultiscripts>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mo stretchy="true">&#x2dc;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mprescripts/>
<mml:none/>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mmultiscripts>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msubsup>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mtext>&#x3a6;</mml:mtext>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>18</mml:mn>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msubsup>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mmultiscripts>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mo stretchy="true">&#x2dc;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mprescripts/>
<mml:none/>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mmultiscripts>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msubsup>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mtext>&#x3a6;</mml:mtext>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mmultiscripts>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mo stretchy="true">&#x2dc;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mprescripts/>
<mml:none/>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mmultiscripts>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(62)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e63">
<mml:math id="m392">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mtext>T</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>6</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mmultiscripts>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mo stretchy="true">&#x2dc;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mprescripts/>
<mml:none/>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mmultiscripts>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msubsup>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mtext>&#x3a6;</mml:mtext>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>6</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mmultiscripts>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mo stretchy="true">&#x2dc;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mprescripts/>
<mml:none/>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mmultiscripts>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mtext>&#x39b;</mml:mtext>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mmultiscripts>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mo stretchy="true">&#x2dc;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mprescripts/>
<mml:none/>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mmultiscripts>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(63)</label>
</disp-formula>Now, SAPT requires to quantize the cosmological perturbations. The form of <inline-formula id="inf327">
<mml:math id="m393">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mo>&#x2dc;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf328">
<mml:math id="m394">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mo>&#x2c7;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> suggests to consider a standard Fock quantization for the Mukhanov&#x2013;Sasaki and the tensor fields. The quantized fields should satisfy the commutation relations,<disp-formula id="equ4">
<mml:math id="m395">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3d1;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3d1;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>MS</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:munder>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="double-struck">T</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:munder>
<mml:mtext>d</mml:mtext>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mtext>MS</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mtext>T</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:munder>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="double-struck">T</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:munder>
<mml:mtext>d</mml:mtext>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msup>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mtext>T</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>for suitable test functions <italic>f</italic>, <italic>g</italic>, <inline-formula id="inf329">
<mml:math id="m396">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf330">
<mml:math id="m397">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> on the three&#x2013;torus, where <inline-formula id="inf331">
<mml:math id="m398">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mtext>MS</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf332">
<mml:math id="m399">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mtext>T</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> denote the unities of the quantum algebras. As a basis for the one&#x2013;particle Hilbert space <inline-formula id="inf333">
<mml:math id="m400">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="double-struck">T</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>d</mml:mtext>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> it is convenient to choose the plane waves <inline-formula id="inf334">
<mml:math id="m401">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, with <inline-formula id="inf335">
<mml:math id="m402">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x2124;\</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> being discrete. The total perturbative Hilbert space is the tensor product of the correspondent Fock spaces,<disp-formula id="e64">
<mml:math id="m403">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x210b;</mml:mi>
<mml:mtext>f</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x2131;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>s</mml:mtext>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>MS</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="double-struck">T</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>d</mml:mtext>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:munder>
<mml:mo>&#x2297;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:munder>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x2131;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>s</mml:mtext>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>T</mml:mtext>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="double-struck">T</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>d</mml:mtext>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(64)</label>
</disp-formula>where the index &#x201c;s&#x201d; refers to symmetric, and we introduced the label &#x3c4; which stands for the only two physical degrees of freedom associated with the tensor perturbations (namely their polarizations). The form of the second order contributions to the Hamilton constraint suggest to define the one&#x2013;particle frequency operators for the Mukhanov&#x2013;Sasaki and the tensor systems,<disp-formula id="e65">
<mml:math id="m404">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>MS</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>:</mml:mo>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mtext>&#x394;</mml:mtext>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>MS</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mtext>T</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mo>:</mml:mo>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>18</mml:mn>
<mml:mtext>&#x394;</mml:mtext>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>6</mml:mn>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mtext>T</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(65)</label>
</disp-formula>Note that both operators depend on the homogeneous degrees of freedom as they contain the mass functions <inline-formula id="inf336">
<mml:math id="m405">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>MS</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf337">
<mml:math id="m406">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mtext>T</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. This implies that the annihilation and creation operators <inline-formula id="inf338">
<mml:math id="m407">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">a</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>:</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">a</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf339">
<mml:math id="m408">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">a</mml:mi>
<mml:mtext>&#x2a;</mml:mtext>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>:</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">a</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2a;</mml:mtext>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> of the Mukhanov&#x2013;Sasaki system and the annilation and creation operators of the tensor perturbations <inline-formula id="inf340">
<mml:math id="m409">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">b</mml:mi>
<mml:mo>&#xb1;</mml:mo>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">b</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#xb1;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf341">
<mml:math id="m410">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">b</mml:mi>
<mml:mo>&#xb1;</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2a;</mml:mtext>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">b</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#xb1;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2a;</mml:mtext>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, defined in the standard way, depend on the homogeneous degrees of freedom, and&#x20;so do the natural Fock basis states (<xref ref-type="bibr" rid="B157">Schander and Thiemann, 2019c</xref>). In contrast to the cosmological toy model, they depend on the whole set of phase space variables, which represent non-commuting operators in the quantum theory, and which makes the application of SAPT mandatory. The Born&#x2013;Oppenheimer approach would fail in the given&#x20;case.</p>
<p>It is most convenient to express the quantum constraint symbol <inline-formula id="inf342">
<mml:math id="m411">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> in terms of normal&#x2013;ordered annihilation and creation operators,<disp-formula id="e66">
<mml:math id="m412">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">C</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>12</mml:mn>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mfrac>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msubsup>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mtext>&#x3a6;</mml:mtext>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mtext>&#x39b;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mtext>f</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mfrac>
<mml:munder>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="double-struck">K</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munder>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>MS</mml:mtext>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">a</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2a;</mml:mtext>
</mml:msubsup>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">a</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mn>6</mml:mn>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:munder>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="double-struck">K</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munder>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>T</mml:mtext>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">b</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2a;</mml:mtext>
</mml:msubsup>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">b</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(66)</label>
</disp-formula>where we identify the first contribution as the usual FLRW&#x20;Hamilton constraint, which we will denote by <inline-formula id="inf343">
<mml:math id="m413">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>hom</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. The label <inline-formula id="inf344">
<mml:math id="m414">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>:</mml:mo>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="double-struck">K</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> specifies the mode and the polarization of the tensor perturbations. <inline-formula id="inf345">
<mml:math id="m415">
<mml:mi mathvariant="bold-italic">C</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula> admits a discrete spectrum for any point <inline-formula id="inf346">
<mml:math id="m416">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mtext>&#x393;</mml:mtext>
<mml:mtext>s</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> because the sums over the wave vectors in the Hamilton constraint are discrete and so is the spectrum of the number operators <inline-formula id="inf347">
<mml:math id="m417">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">a</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2a;</mml:mtext>
</mml:msubsup>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">a</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf348">
<mml:math id="m418">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">b</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2a;</mml:mtext>
</mml:msubsup>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">b</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. Any Fock state <inline-formula id="inf349">
<mml:math id="m419">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x210b;</mml:mi>
<mml:mtext>f</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> with finite energy can be identified with a finite set of non-vanishing quantum numbers <inline-formula id="inf350">
<mml:math id="m420">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>:</mml:mo>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2026;</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>MS</mml:mtext>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>MS</mml:mtext>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2026;</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>T</mml:mtext>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>T</mml:mtext>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2026;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, where we distinguished between the quantum numbers of the Mukhanov&#x2013;Sasaki and the tensor perturbations. We introduce degeneracy labels which take the possibility of degenerate eigenstates into account, and we denote them by <inline-formula id="inf351">
<mml:math id="m421">
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2026;</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> for the Mukhanov&#x2013;Sasaki system and <inline-formula id="inf352">
<mml:math id="m422">
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2026;</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> for the graviton system. To shorten notation, we integrate the degeneracy labels in <inline-formula id="inf353">
<mml:math id="m423">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mo>:</mml:mo>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and the degeneracy numbers in <inline-formula id="inf354">
<mml:math id="m424">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mo>:</mml:mo>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. We write for the set of homogeneous variables, <inline-formula id="inf355">
<mml:math id="m425">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>:</mml:mo>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. The eigenvalue problem for any finite set of quantum numbers <inline-formula id="inf356">
<mml:math id="m426">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> then has the form,<disp-formula id="e67">
<mml:math id="m427">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(67)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="equ5">
<mml:math id="m428">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>:</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>hom</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mfrac>
<mml:munder>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="double-struck">K</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munder>
<mml:msub>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>MS</mml:mtext>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>MS</mml:mtext>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mn>6</mml:mn>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:munder>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="double-struck">K</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munder>
<mml:msub>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>T</mml:mtext>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>T</mml:mtext>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>Due to the discreteness of the eigenbasis, it is possible to&#x20;define non&#x2013;vanishing energy gaps between the eigenenergy bands of the perturbations, at least for local regions in phase space. In the following, we assume that the relevant energy bands admit such local gaps in the region of interest.</p>
<p>To examine the derivatives of the eigenstates with respect to the homogeneous variables, we need the derivative of the vacuum state and the annihilation operators since any excited state in the Hilbert space <inline-formula id="inf357">
<mml:math id="m429">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x210b;</mml:mi>
<mml:mtext>f</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> can be constructed from the vacuum state <inline-formula id="inf358">
<mml:math id="m430">
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x3a9;</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> by applying the desired number <inline-formula id="inf359">
<mml:math id="m431">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>MS</mml:mtext>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>T</mml:mtext>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>T</mml:mtext>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> of creation operators for every wave number <inline-formula id="inf360">
<mml:math id="m432">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. We formally choose one such eigenstate with quantum number(s) <inline-formula id="inf361">
<mml:math id="m433">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> given by,<disp-formula id="e68">
<mml:math id="m434">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:munder>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo>&#x220f;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="double-struck">K</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munder>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">a</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2a;</mml:mtext>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>MS</mml:mtext>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>MS</mml:mtext>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>!</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">b</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2a;</mml:mtext>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>T</mml:mtext>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>T</mml:mtext>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>!</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x3a9;</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(68)</label>
</disp-formula>It is useful to write the explicit representation of the Mukhanov&#x2013;Sasaki wave function and the tensor wave functions as a product,<disp-formula id="e69">
<mml:math id="m435">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>:</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>MS</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>MS</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:munder>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo>&#x220f;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:munder>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mtext>T</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>T</mml:mtext>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(69)</label>
</disp-formula>The derivatives of the annihilation operators with respect to <inline-formula id="inf362">
<mml:math id="m436">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, are proportional to the correspondent creation operators,<disp-formula id="e70">
<mml:math id="m437">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">a</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>:</mml:mo>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>MS</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">a</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2a;</mml:mtext>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">b</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>:</mml:mo>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mtext>T</mml:mtext>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">b</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2a;</mml:mtext>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(70)</label>
</disp-formula>and the explicit expressions of the factors can be found in (<xref ref-type="bibr" rid="B157">Schander and Thiemann, 2019c</xref>). The <italic>&#x3bb;</italic>-derivative of the vacuum state is then given by,<disp-formula id="e71">
<mml:math id="m438">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mtext>&#x3a9;</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:munder>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="double-struck">K</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munder>
<mml:msubsup>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>MS</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">a</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2a;</mml:mtext>
</mml:msubsup>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">a</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2a;</mml:mtext>
</mml:msubsup>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x3a9;</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:munder>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="double-struck">K</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munder>
<mml:msubsup>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mtext>T</mml:mtext>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">b</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2a;</mml:mtext>
</mml:msubsup>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">b</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2a;</mml:mtext>
</mml:msubsup>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x3a9;</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(71)</label>
</disp-formula>The <italic>&#x3bb;</italic>-derivative of any excited state <inline-formula id="inf363">
<mml:math id="m439">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is thus uniquely defined by these results and can be expressed as an application of a connection <inline-formula id="inf364">
<mml:math id="m440">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mtext>&#x393;</mml:mtext>
<mml:mi mathvariant="normal">s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x2112;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x210b;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">f</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, on the global Hilbert bundle <italic>H</italic>,<disp-formula id="e72">
<mml:math id="m441">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>:</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>:</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x393;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x211d;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mo>&#x2200;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(72)</label>
</disp-formula>where the summation over <inline-formula id="inf365">
<mml:math id="m442">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> includes essentially <italic>all</italic> possible excitation numbers within the Fock space <inline-formula id="inf366">
<mml:math id="m443">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x210b;</mml:mi>
<mml:mtext>f</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. However, there is only a countable number of<inline-formula id="inf367">
<mml:math id="m444">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>&#x2019;s for which <inline-formula id="inf368">
<mml:math id="m445">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is non-vanishing if <inline-formula id="inf369">
<mml:math id="m446">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is a finite set of non-vanishing excitation numbers. For more details and the explicit calculations, we refer to (<xref ref-type="bibr" rid="B157">Schander and Thiemann, 2019c</xref>).</p>
</sec>
<sec id="s5-5">
<title>Application of a Space Adiabatic Perturbation Scheme</title>
<p>The construction of the space adiabatic symbols is subject to two different perturbative scalings: <italic>&#x3b5;</italic> for the homogeneous scalar field, and <inline-formula id="inf370">
<mml:math id="m447">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> for the homogeneous gravitational degrees of freedom. The&#x20;Moyal product for two operator&#x2013;valued functions <inline-formula id="inf371">
<mml:math id="m448">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mtext>&#x393;</mml:mtext>
<mml:mtext>s</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x212c;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x210b;</mml:mi>
<mml:mtext>f</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf372">
<mml:math id="m449">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">g</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mtext>&#x393;</mml:mtext>
<mml:mtext>s</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x212c;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x210b;</mml:mi>
<mml:mtext>f</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> has the form,<disp-formula id="e73">
<mml:math id="m450">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">f</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x22c6;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">g</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x224d;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">f</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>exp</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mo stretchy="true">&#x2190;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mo stretchy="true">&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mo stretchy="true">&#x2190;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mo stretchy="true">&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mo stretchy="true">&#x2190;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mo stretchy="true">&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mo stretchy="true">&#x2190;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mo stretchy="true">&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">g</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#xa0;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x393;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x212c;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x210b;</mml:mi>
<mml:mtext>f</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(73)</label>
</disp-formula>As it turns out, the Moyal product with respect to the gravitational degrees of freedom does not contribute to the computations up to second order in the perturbation scheme.</p>
<p>As before, the discrete eigenstate <inline-formula id="inf373">
<mml:math id="m451">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x210b;</mml:mi>
<mml:mtext>f</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> with quantum number <inline-formula id="inf374">
<mml:math id="m452">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> serves to define the zeroth order Moyal projector symbol,<disp-formula id="e74">
<mml:math id="m453">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>:</mml:mo>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:munder>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:munder>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2329;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mo>&#x232a;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mtext>f</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(74)</label>
</disp-formula>The only relevant contribution to <inline-formula id="inf375">
<mml:math id="m454">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> comes from (S1&#x2013;3). This off&#x2013;diagonal part <inline-formula id="inf376">
<mml:math id="m455">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mtext>OD</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> mixes the adjacent inhomogeneous eigenstates according to,<disp-formula id="e75">
<mml:math id="m456">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mtext>OD</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mfrac>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:munder>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:munder>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2260;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:munder>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2329;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:mo>&#x232a;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mtext>f</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2329;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:mo>&#x232a;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mtext>f</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(75)</label>
</disp-formula>with<disp-formula id="e76">
<mml:math id="m457">
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#xa0;</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#xa0;</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(76)</label>
</disp-formula>Constructing the unitary symbol <inline-formula id="inf377">
<mml:math id="m458">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> requires to choose a simple reference space <inline-formula id="inf378">
<mml:math id="m459">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="script">K</mml:mi>
<mml:mtext>f</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, and as before, <inline-formula id="inf379">
<mml:math id="m460">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x210b;</mml:mi>
<mml:mtext>f</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> itself is a convenient choice. Its basis is determined by fixing a set of numbers <inline-formula id="inf380">
<mml:math id="m461">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mtext>&#x393;</mml:mtext>
<mml:mtext>s</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> giving <inline-formula id="inf381">
<mml:math id="m462">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b6;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>:</mml:mo>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. The zeroth order contribution to the Moyal unitary and the reference projector can be chosen as,<disp-formula id="e77">
<mml:math id="m463">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>:</mml:mo>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:munder>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:munder>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b6;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2329;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mo>&#x232a;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mtext>f</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mtext>R</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mo>:</mml:mo>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munderover>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
</mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b6;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2329;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b6;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mo>&#x232a;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mtext>f</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(77)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>The hermitian part of <inline-formula id="inf382">
<mml:math id="m464">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is determined by evaluating (S2-1) and (S2-2) up to first order in the perturbations,<disp-formula id="e78">
<mml:math id="m465">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mtext>h</mml:mtext>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:munder>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b6;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2329;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b6;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mo>&#x232a;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mtext>f</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(78)</label>
</disp-formula>Since the sum runs over all possible combinations of quantum numbers, it is clear that the two contributions are equal and cancel each other. We thus have that <inline-formula id="inf383">
<mml:math id="m466">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mtext>h</mml:mtext>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. The antihermitian part of <inline-formula id="inf384">
<mml:math id="m467">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> results from employing the result for <inline-formula id="inf385">
<mml:math id="m468">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mtext>OD</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> in the well&#x2013;known expression from the toy model example,<disp-formula id="e79">
<mml:math id="m469">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mtext>ah</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mtext>R</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mtext>OD</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mtext>&#x2a;</mml:mtext>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mtext>f</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(79)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>We evaluate the effective Hamilton constraint symbol according to, <inline-formula id="inf386">
<mml:math id="m470">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>eff</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x22c6;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">C</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x22c6;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">u</mml:mi>
<mml:mtext>&#x2a;</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, and restrict our interest directly to the reference space, i.e.,&#x20;to <inline-formula id="inf387">
<mml:math id="m471">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>eff</mml:mtext>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>R</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mtext>R</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>eff</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mtext>R</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. At zeroth order, this yields,<disp-formula id="e80">
<mml:math id="m472">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>eff</mml:mtext>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>R</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:munder>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>hom</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mfrac>
<mml:munder>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="double-struck">K</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munder>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>MS</mml:mtext>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>MS</mml:mtext>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mn>6</mml:mn>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:munder>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="double-struck">K</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munder>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>T</mml:mtext>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>T</mml:mtext>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b6;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2329;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b6;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x232a;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mtext>f</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(80)</label>
</disp-formula>which includes the standard zeroth order Hamilton constraint for&#x20;an FLRW Universe <inline-formula id="inf388">
<mml:math id="m473">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>hom</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, and the bare energy contributions from the relevant energy band <inline-formula id="inf389">
<mml:math id="m474">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. These additional terms are finite since the quantum numbers <inline-formula id="inf390">
<mml:math id="m475">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>MS</mml:mtext>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>T</mml:mtext>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are non-vanishing for only a finite number of wave vectors <inline-formula id="inf391">
<mml:math id="m476">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. Te first order contribution to the effective&#x20;Hamiltonian vanishes identically within the subspace of interest.</p>
<p>The second order effective Hamilton symbol includes several&#x20;contributions but only one of them is of second order&#x20;in&#x20;the perturbative parameter, and hence relevant. The occurence of terms that actually enter at higher orders in <italic>&#x3b5;</italic> stems from the fact that the perturbative Mukhanov&#x2013;Sasaki and&#x20;graviton contributions to <inline-formula id="inf392">
<mml:math id="m477">
<mml:mi mathvariant="bold-italic">C</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula> are by definition of second order in <italic>&#x3b5;</italic>. It was necessary to include them to make the space adiabatic scheme work at the technical level. We refer again to (<xref ref-type="bibr" rid="B157">Schander and Thiemann 2019c</xref>) for more details and only state the final result,<disp-formula id="e81">
<mml:math id="m478">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>eff</mml:mtext>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>R</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:munderover>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:munderover>
<mml:munder>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="double-struck">K</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munder>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>MS</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>5</mml:mn>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>MS</mml:mtext>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mn>9</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mtext>&#x3a6;</mml:mtext>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msubsup>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b6;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2329;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b6;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:mo>&#x232a;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mtext>f</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(81)</label>
</disp-formula>This second order effective Hamiltonian symbol together with the zeroth order contribution <xref ref-type="disp-formula" rid="e80">Eq. 80</xref>, provides after Weyl quantization a constraint operator for the homogeneous sector of quantum gravity which includes, most importantly, the backreaction from the inhomogeneous modes. A similar result was obtained for a quantum cosmological model with scalar field perturbations and a deparametrizing dust particle (<xref ref-type="bibr" rid="B157">Schander and Thiemann, 2019b</xref>). The next step of the scheme consequently consists in Weyl quantizing the full effective constraint symbol and in finding physical quantum states on the homogeneous Hilbert space that are annihilated by it. A thorough discussion of the above results will be given in the next and final section.</p>
</sec>
</sec>
<sec id="s6">
<title>6 Discussion and Outlook</title>
<p>This review provides an introduction to the backreaction problem in classical, semiclassical and quantum cosmology, as well as a detailed overview of the current state of research in the respective fields. We have particularly focused on approaches to the backreaction problem in (perturbative) quantum cosmology that are inspired by Born&#x2013;Oppenheimer methods. The main part of this paper is dedicated to a program which uses SAPT as due to <xref ref-type="bibr" rid="B131">Panati et&#x20;al. (2003)</xref>, and which extends the latter scheme to quantum field theoretical models. Thereby, it is possible to compute the backreaction effects from the quantum cosmological perturbations on the homogeneous and isotropic quantum background (<xref ref-type="bibr" rid="B156">Schander and Thiemann, 2019b</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B157">Schander and Thiemann, 2019c</xref>). We have advocated this framework here as it represents an unambigious and straighforward formalism in order to incorporate the yet neglected backreaction effects in quantum cosmology in a perturbative and rigorous&#x20;way.</p>
<p>The extension of the SAPT methods actually requires some care. The first issue is related to a violation of the Hilbert&#x2013;Schmidt condition in QFT on CST. In fact, it is well&#x2013;known from standard QFT that Klein&#x2013;Gordon fields with different masses give rise to unitarily inequivalent representations of the field algebra (<xref ref-type="bibr" rid="B92">Haag, 1992</xref>). Since here, the effective masses of the Klein&#x2013;Gordon and tensor fields depend on the homogeneous FLRW background, the theory prevents unitarily equivalent quantum field theories for different background configurations. This would evidently impede the quantization of the homogeneous sector. <xref ref-type="bibr" rid="B155">Schander and Thiemann (2019a</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="B157">c)</xref> show that it is possible to circumvent these problems by considering transformations of the whole system that are canonical up to second order in the cosmological perturbations (<xref ref-type="bibr" rid="B50">Castell&#xf3; Gomar et&#x20;al., 2015</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B124">Mart&#xed;nez and Olmedo, 2016</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B156">Schander and Thiemann, 2019b</xref>).</p>
<p>Another point is that the mass squared functions of the&#x20;perturbative quantum fields <inline-formula id="inf393">
<mml:math id="m479">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>MS</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf394">
<mml:math id="m480">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mtext>T</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> in <xref ref-type="disp-formula" rid="e62">Eqs. 62</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="e63">63</xref> are indefinite, and which leads to tachyonic instabilities. In (<xref ref-type="bibr" rid="B155">Schander and Thiemann, 2019a</xref>), several solutions are propsed, for example to revise the&#x20;almost&#x2013;canonical transformations that have actually led to&#x20;these&#x20;indefinite mass functions. A second proposal is to restrict the homogeneous phase space of the theory to regions in which the&#x20;mass functions are positive. This can be&#x20;made manifest by performing coordinate transformations in&#x20;the&#x20;slow sector. This is exemplified for the model with gauge&#x2013;invariant perturbations in (<xref ref-type="bibr" rid="B147">Radzikowski, 2008</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B155">Schander and Thiemann, 2019a</xref>).</p>
<p>With the identification and solutions to these initial problems, it was possible to successfully apply the methods of SAPT to the backreaction problem in quantum cosmology. We stated the results for a cosmological, homogeneous and isotropic toy model, and for a fully-fledged perturbative quantum cosmology with gauge-invariant perturbations (<xref ref-type="bibr" rid="B157">Schander and Thiemann, 2019c</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B130">Neuser et&#x20;al., 2019</xref>). In the first case, this effective Hamilton constraint includes the backreaction of the homogeneous scalar field; in the second case, the backreactions of the perturbative degrees of freedom on the homogeneous background are taken into account. Here, results up to second order in the adiabatic <italic>&#x3b5;</italic>-scheme are presented. The effective Hamiltonian symbol eventually needs to be quantized with respect to the slow sector and the goal is to find admissible solutions. This has been done for an oscillator toy model in (<xref ref-type="bibr" rid="B130">Neuser et&#x20;al., 2019</xref>). One can proceed here in the same way but analytic solutions are harder to find due to the non-polynomial structure of the result, and which requires an in depth analysis of their dense domain. For simplicity, we chose a Weyl quantization scheme and a Schr&#xf6;dinger representation following the original work by <xref ref-type="bibr" rid="B131">Panati et&#x20;al. (2003)</xref>. Instead, one could consider the representation underlying LQC which could be of advantage regarding the domain issues (<xref ref-type="bibr" rid="B25">Bojowald, 2008</xref>). Due to the peculiarities of that representation (especially the strong discontinuity of the Weyl elements), and in agreement with certain superselection structures of the dynamics, one would need to discretize the labels of the Weyl elements in one of the conjugate variables. This would effectively replace the gravitational slow phase space <inline-formula id="inf395">
<mml:math id="m481">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mtext>&#x2a;</mml:mtext>
</mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x211d;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> by <inline-formula id="inf396">
<mml:math id="m482">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mtext>&#x2a;</mml:mtext>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> for which the Weyl quantization in application to LQC has been discussed in (<xref ref-type="bibr" rid="B164">Stottmeister and Thiemann, 2016b</xref>).</p>
<p>Focusing on the second order contribution to the perturbative model, <xref ref-type="disp-formula" rid="e81">Eq. 81</xref>, one might be worried about the infinite sums. Note&#x20;that the result splits into two parts, namely the one including&#x20;the finite number of non&#x2013;vanishing relevant quantum numbers <inline-formula id="inf397">
<mml:math id="m483">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>MS</mml:mtext>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> for different degeneracy labels <italic>b</italic>, and the contributions which do not depend on these quantum numbers and hence&#x20;include any summand of the wave vector sum. The first&#x20;part has only a finite number of contributions and&#x20;is manageable, while the second includes in principle an infinite&#x20;sum. Fortunately, the wave vector square enters with an exponent of <inline-formula id="inf398">
<mml:math id="m484">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>5</mml:mn>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> which makes the sum a priori a convergent sum. But the effective Mukhanov&#x2013;Sasaki mass squared <inline-formula id="inf399">
<mml:math id="m485">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>MS</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> in the denominator is an <italic>indefinite</italic> function on the homogeneous phase space. This will be cured as soon as a positive definite sector of the mass squared functions has been&#x20;found.</p>
<p>We emphasize again that the issue of convergence of the perturbation series in the SAPT approach has not been addressed&#x20;here. We point to easily implementable strategies (<xref ref-type="bibr" rid="B131">Panati et&#x20;al., 2003</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B221">Stottmeister, 2015</xref>), that allow to define auxiliary Hamiltonian symbols that capture the relevant physics of the model under consideration and whose perturbation series is safely convergent.</p>
<p>Finally, we stress that there is an obvious connection between backreaction and decoherence (<xref ref-type="bibr" rid="B158">Schlosshauer, 2007</xref>). Indeed, in decoherence, one aims at finding an effective description of what we call the slow sector using the reduced density matrix approach, tracing over the fast degrees of freedom (<xref ref-type="bibr" rid="B108">Kiefer, 1987</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B138">Paz and Sinha, 1991</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B137">1992</xref>) (and references therein), and computing its effective dynamics, e.g., by solving associated Lindblad equations (<xref ref-type="bibr" rid="B124">Manzano, 2020</xref>). Using the tensor product structure of the full Hilbert space, the connection to our approach would be to construct the reduced density matrix from a density matrix on the full Hilbert space that can be formed from the eigenstates of the Hamiltonian (constraint) corresponding to a given energy band. Details will be given elsewhere.</p>
</sec>
</body>
<back>
<sec id="s7">
<title>Author Contributions</title>
<p>SS and TT both contributed to all aspects of the present review.</p>
</sec>
<sec sec-type="COI-statement" id="s8">
<title>Conflict of Interest</title>
<p>The authors declare that the research was conducted in the absence of any commercial or financial relationships that could be construed as a potential conflict of interest.</p>
</sec>
<sec id="s9" sec-type="disclaimer">
<title>Publisher&#x2019;s Note</title>
<p>All claims expressed in this article are solely those of the authors and do not necessarily represent those of their affiliated organizations, or those of the publisher, the editors and the reviewers. Any product that may be evaluated in this article, or claim that may be made by its manufacturer, is not guaranteed or endorsed by the publisher.</p>
</sec>
<ack>
<p>We thank Kasia Rejzner for helpful references and information on the backreaction problem within the algebraic approach to QFT. The work of SS is supported by Perimeter Institute for Theoretical Physics. Research at Perimeter Institute is supported in part by the Government of Canada through the Department of Innovation, Science and Economic Development and by the Province of Ontario through the Ministry of Colleges and Universities.</p>
</ack>
<ref-list>
<title>References</title>
<ref id="B181">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Abramo</surname>
<given-names>L. R. W.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Brandenberger</surname>
<given-names>R. H.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Mukhanov</surname>
<given-names>V. F.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1997</year>). <article-title>Energy-momentum Tensor for Cosmological Perturbations</article-title>. <source>Phys. Rev. D</source> <volume>56</volume>, <fpage>3248</fpage>&#x2013;<lpage>3257</lpage>. <comment>arXiv: gr-qc/9704037</comment>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physrevd.56.3248</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B182">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Abramo</surname>
<given-names>L. R.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Woodard</surname>
<given-names>R. P.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2002</year>). <article-title>No One Loop Back Reaction in Chaotic Inflation</article-title>. <source>Phys. Rev. D</source> <comment>65, 063515. arXiv: astro-ph/0109272</comment>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevD.65.063515</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B1">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Adamek</surname>
<given-names>J.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Clarkson</surname>
<given-names>C.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Daverio</surname>
<given-names>D.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Durrer</surname>
<given-names>R.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kunz</surname>
<given-names>M.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2019</year>). <article-title>Safely Smoothing Spacetime: Backreaction in Relativistic Cosmological Simulations</article-title>. <source>Class. Quan. Grav.</source> <volume>36</volume>, <fpage>014001</fpage>. arXiv: 1706.09309 [astro-ph.CO]. <pub-id pub-id-type="doi">10.1088/1361-6382/aaeca5</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B2">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Adamek</surname>
<given-names>J.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Daverio</surname>
<given-names>D.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Durrer</surname>
<given-names>R.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kunz</surname>
<given-names>M.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2016</year>). <article-title>Gevolution: a Cosmological N-Body Code Based on General Relativity</article-title>. <source>J.&#x20;Cosmol. Astropart. Phys.</source> <volume>2016</volume>, <fpage>053</fpage>. arXiv: 1604.06065 [astro-ph.CO]. <pub-id pub-id-type="doi">10.1088/1475-7516/2016/07/053</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B3">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Ade</surname>
<given-names>P. A. R.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Aghanim</surname>
<given-names>N.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Arnaud</surname>
<given-names>M.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ashdown</surname>
<given-names>M.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Aumont</surname>
<given-names>J.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Baccigalupi</surname>
<given-names>C.</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> (<year>2016</year>). <article-title>Planck 2015 Results. XIV. Dark Energy and Modified Gravity</article-title>. <source>Astron. Astrophys.</source> <volume>594</volume>, <fpage>&#xc0;14</fpage>. arXiv: 1502.01590 [astro-ph.CO]. </citation>
</ref>
<ref id="B4">
<citation citation-type="web">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Aghanim</surname>
<given-names>N.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Arroja</surname>
<given-names>F.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ashdown</surname>
<given-names>M.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Aumont</surname>
<given-names>J.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Baccigalupi</surname>
<given-names>C.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ballardini</surname>
<given-names>M.</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> (<year>2019</year>). <article-title>Planck 2018 Results. I. Overview and the Cosmological Legacy of Planck</article-title>
<italic>.</italic> <comment>Available at: <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="http://arXiv:%201807.06205%20[astro-ph.CO]">arXiv: 1807.06205 [astro-ph.CO]</ext-link>
</comment>. </citation>
</ref>
<ref id="B5">
<citation citation-type="web">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Aghanim</surname>
<given-names>N.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Akrami</surname>
<given-names>Y.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ashdown</surname>
<given-names>M.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Aumont</surname>
<given-names>J.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Baccigalupi</surname>
<given-names>C.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ballardini</surname>
<given-names>M.</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> (<year>2020</year>). <article-title>Planck 2018 Results. VI. Cosmological Parameters</article-title>
<italic>.</italic> <comment>Available at: <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="http://arXiv:%201807.06209%20[astro-ph.CO]">arXiv: 1807.06209 [astro-ph.CO]</ext-link>
</comment>. </citation>
</ref>
<ref id="B6">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Agullo</surname>
<given-names>I.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ashtekar</surname>
<given-names>&#x391;.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Nelson</surname>
<given-names>W.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2013</year>). <article-title>Extension of the Quantum Theory of Cosmological Perturbations to the Planck Era</article-title>. <source>Phys. Rev. D</source> <volume>87</volume> (<issue>4</issue>), <fpage>043507</fpage>. arXiv: 1211.1354 [gr-qc]. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physrevd.87.043507</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B7">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Alpher</surname>
<given-names>R. A.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Herman</surname>
<given-names>R.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1948a</year>). <article-title>Evolution of the Universe</article-title>. <source>Nature</source> <volume>162</volume>, <fpage>774</fpage>&#x2013;<lpage>775</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1038/162774b0</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B8">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Alpher</surname>
<given-names>R. A.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Herman</surname>
<given-names>R. C.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1948b</year>). <article-title>On the Relative Abundance Of the Elements</article-title>. <source>Phys. Rev.</source> <volume>74</volume>, <fpage>1737</fpage>&#x2013;<lpage>1742</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physrev.74.1737</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B9">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Anderson</surname>
<given-names>P.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1983</year>). <article-title>Effects of Quantum fields on Singularities and Particle Horizons in the Early Universe</article-title>. <source>Phys. Rev. D</source> <volume>28</volume>, <fpage>271</fpage>&#x2013;<lpage>285</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physrevd.28.271</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B10">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Anderson</surname>
<given-names>P. R.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1984</year>). <article-title>Effects of Quantum fields on Singularities and Particle Horizons in the Early Universe. II</article-title>. <source>Phys. Rev. D</source> <volume>29</volume>, <fpage>615</fpage>&#x2013;<lpage>627</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physrevd.29.615</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B11">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Anderson</surname>
<given-names>P. R.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1985</year>). <article-title>Effects of Quantum fields on Singularities and Particle Horizons in the Early Universe. III. The Conformally Coupled Massive Scalar Field</article-title>. <source>Phys. Rev. D</source> <volume>32</volume>, <fpage>1302</fpage>&#x2013;<lpage>1315</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physrevd.32.1302</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B12">
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Araki</surname>
<given-names>H.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1999</year>). <source>Mathematical Theory of Quantum fields</source>. <publisher-loc>New York</publisher-loc>: <publisher-name>Oxford University Press</publisher-name>.</citation>
</ref>
<ref id="B13">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Ashtekar</surname>
<given-names>A.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Bojowald</surname>
<given-names>M.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Lewandowski</surname>
<given-names>J.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2003</year>). <article-title>Mathematical Structure of Loop Quantum Cosmology</article-title>. <source>Adv. Theor. Math. Phys.</source> <volume>7</volume>, <fpage>233</fpage>&#x2013;<lpage>268</lpage>. <comment>arXiv: gr-qc/0304074</comment>. <pub-id pub-id-type="doi">10.4310/atmp.2003.v7.n2.a2</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B183">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Barausse</surname>
<given-names>E.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Matarrese</surname>
<given-names>S.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Riotto</surname>
<given-names>A.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2005</year>). <article-title>Effect of Inhomogeneities on the Luminosity Distance-Redshift Relation: Is Dark Energy Necessary in a Perturbed Universe?</article-title>. <source>Phys. Rev. D</source> <volume>71</volume>, <fpage>063537</fpage>. <comment>arXiv: astro-ph/0501152</comment>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevD.71.063537</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B14">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Barausse</surname>
<given-names>E.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Matarrese</surname>
<given-names>S.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Riotto</surname>
<given-names>A.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2005</year>). <article-title>
<italic>The Effect Of Inhomogeneities on the Luminosity Distance-Redshift Relation: Is Dark Energy Necessary in a Perturbed Universe</italic>?</article-title> <source>Phys. Rev. D</source> <volume>71</volume>, <fpage>063537</fpage>. arXiv: astro-ph/0501152. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physrevd.71.063537</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B15">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Barrera-Hinojosa</surname>
<given-names>C.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Li</surname>
<given-names>B.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2020</year>). <article-title>GRAMSES: a New Route to General Relativistic N-Body Simulations in Cosmology. Part I. Methodology and Code Description</article-title>. <source>J.&#x20;Cosmol. Astropart. Phys.</source> <volume>2020</volume>, <fpage>007</fpage>. arXiv: 1905.08890 [astro-ph.CO]. <pub-id pub-id-type="doi">10.1088/1475-7516/2020/01/007</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B16">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Baumann</surname>
<given-names>D.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Nicolis</surname>
<given-names>A.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Senatore</surname>
<given-names>L.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zaldarriaga</surname>
<given-names>M.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2012</year>). <article-title>Cosmological Non-Linearities as an Effective Fluid</article-title>. <source>J.&#x20;Cosmol. Astropart. Phys.</source> <volume>2012</volume>, <fpage>051</fpage>. arXiv:1004.2488 [astro-ph.CO]. <pub-id pub-id-type="doi">10.1088/1475-7516/2012/07/051</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B17">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Behrend</surname>
<given-names>J.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Brown</surname>
<given-names>I. A.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Robbers</surname>
<given-names>G.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2008</year>). <article-title>Cosmological Backreaction from Perturbations</article-title>. <source>J.&#x20;Cosmol. Astropart. Phys.</source> <volume>2008</volume>, <fpage>013</fpage>. <comment>arXiv: 0710.4964 [astro-ph]</comment>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1088/1475-7516/2008/01/013</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B18">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Berry</surname>
<given-names>I. V.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1984</year>). <article-title>Quantal Phase Factors Accompanying Adiabatic Changes</article-title>. <source>Proc. R. Soc. Lond. A.</source> <volume>392</volume>, <fpage>45</fpage>&#x2013;<lpage>57</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1098/rspa.1984.0023</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B19">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Bertoni</surname>
<given-names>C.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Finelli</surname>
<given-names>F.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Venturi</surname>
<given-names>G.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1996</year>). <article-title>The Born - Oppenheimer Approach to the Matter - Gravity System and Unitarity</article-title>. <source>Class. Quan. Grav.</source> <volume>13</volume>, <fpage>2375</fpage>&#x2013;<lpage>2383</lpage>. <comment>arXiv: gr-qc/9604011</comment>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1088/0264-9381/13/9/005</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B20">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Bianchi</surname>
<given-names>E.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Rovelli</surname>
<given-names>&#x421;.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Vidotto</surname>
<given-names>F.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2010</year>). <article-title>Towards Spinfoam Cosmology</article-title>. <source>Phys. Rev. D</source> <volume>82</volume>, <fpage>084035</fpage>. arXiv:1003.3483 [gr-qc]. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physrevd.82.084035</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B21">
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Birrell</surname>
<given-names>N. D.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Davies</surname>
<given-names>P. C. W.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1984</year>). &#x201c;<article-title>Quantum Fields in Curved Space</article-title>,&#x201d; in <source>Cambridge Monographs on Mathematical Physics</source>. <publisher-loc>Cambridge, UK</publisher-loc>: <publisher-name>Cambridge Univ. Press</publisher-name>. </citation>
</ref>
<ref id="B22">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Biswas</surname>
<given-names>T.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Notari</surname>
<given-names>A.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2008</year>). <article-title>&#x27;Swiss-cheese&#x27; Inhomogeneous Cosmology and the Dark Energy Problem</article-title>. <source>J.&#x20;Cosmol. Astropart. Phys.</source> <volume>2008</volume>, <fpage>021</fpage>. <comment>arXiv: astro-ph/0702555</comment>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1088/1475-7516/2008/06/021</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B23">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Blaszak</surname>
<given-names>M.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Domanski</surname>
<given-names>Z.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2012</year>). <article-title>Phase Space Quantum Mechanics</article-title>. <source>Ann. Phys.</source> <volume>327</volume>, <fpage>167</fpage>&#x2013;<lpage>211</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.aop.2011.09.006</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B24">
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Blumenthal</surname>
<given-names>G. R.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Faber</surname>
<given-names>S. M.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Primack</surname>
<given-names>J.&#x20;R.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Rees</surname>
<given-names>M. J.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1984</year>). &#x201c;<article-title>Formation of Galaxies and Large-Scale Structure with Cold Dark Matter</article-title>,&#x201d; in <source>Nature</source> <volume>311</volume>. Editor <person-group person-group-type="editor">
<name>
<surname>Srednicki</surname>
<given-names>M. A.</given-names>
</name>
</person-group>, pp. <fpage>517</fpage>&#x2013;<lpage>525</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1038/311517a0</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B25">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Bojowald</surname>
<given-names>M.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2008</year>). <article-title>Loop Quantum Cosmology</article-title>. <source>Living Rev. Relativ.</source> <volume>11</volume>, <fpage>4</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.12942/lrr-2008-4</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B26">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Bolejko</surname>
<given-names>K.</given-names>
</name>
<name>
<surname>C&#xe9;l&#xe9;rier</surname>
<given-names>M.-N.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2010</year>). <article-title>Szekeres Swiss-cheese Model and Supernova Observations</article-title>. <source>Phys. Rev. D</source> <volume>82</volume>, <fpage>103510</fpage>. arXiv: 1005.2584 [astro-ph.CO]. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physrevd.82.103510</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B27">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Bolejko</surname>
<given-names>K</given-names>
</name>
<name>
<surname>Korzy&#x144;ski</surname>
<given-names>M.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2017</year>). <article-title>Inhomogeneous Cosmology and Backreaction: Current Status and Future Prospects</article-title>. <source>Fourteenth Marcel Grossmann Meet.</source> <volume>14</volume>, (<issue>1</issue>), <fpage>602</fpage>&#x2013;<lpage>621</lpage>. <comment>arXiv: 1612.08222 [gr-qc]</comment>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1142/9789813226609_0033</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B184">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Bolejko</surname>
<given-names>K.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Korzy&#x144;ski</surname>
<given-names>M.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2017</year>). "<article-title>Inhomogeneous Cosmology and Backreaction: Current Status and Future Prospects</article-title>, <source>Int. J. Mod. Phys. D</source>, <volume>26</volume>". In: <source>
<italic>Int. J. Mod. Phys. D</italic> 26.06</source>. Ed. by <person-group person-group-type="editor">
<name>
<surname>Bianchi</surname>
<given-names>M.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Jantzen</surname>
<given-names>R. T.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ruffini</surname>
<given-names>R.</given-names>
</name>
</person-group>, p. <fpage>1730011</fpage>. <comment>arXiv: 1612.08222 [gr-qc].</comment> <pub-id pub-id-type="doi">10.1142/S0218271817300117</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B185">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Bonvin</surname>
<given-names>C.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Durrer</surname>
<given-names>R.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Gasparini</surname>
<given-names>M. A.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2006</year>). "<article-title>Erratum: Fluctuations of the Luminosity Distance [Phys. Rev. D73, 023523 (2006)]</article-title>". In: <comment>[Erratum:</comment> <source>Phys. Rev. D</source> <volume>85</volume>,<fpage>029901</fpage> (2012)], p. 023523. <comment>arXiv: astro-ph/0511183</comment>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevD.85.029901</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B186">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Brandenberger</surname>
<given-names>R.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Graef</surname>
<given-names>L. L.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Marozzi</surname>
<given-names>G.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Vacca</surname>
<given-names>G. P.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2018</year>). <article-title>Backreaction of Super-hubble Cosmological Perturbations beyond Perturbation Theory</article-title>. <source>Phys. Rev. D</source> <volume>98</volume>, <fpage>103523</fpage>. arXiv: 1807.07494. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevD.98.103523</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B28">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Bonvin</surname>
<given-names>C.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Durrer</surname>
<given-names>R.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Gasparini</surname>
<given-names>M.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2006</year>). <article-title>Fluctuations of the Luminosity Distance</article-title>. <source>Phys. Rev. D</source> <volume>73</volume>, <fpage>023523</fpage>. arXiv: astro-ph/0511183. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physrevd.73.023523</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B29">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Born</surname>
<given-names>M.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Oppenheimer</surname>
<given-names>R.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1927</year>). <article-title>Zur Quantentheorie der Molekeln</article-title>. <source>Ann. Phys.</source> <volume>389</volume>, <fpage>457</fpage>&#x2013;<lpage>484</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1002/andp.19273892002</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B30">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Boyanovsky</surname>
<given-names>D.</given-names>
</name>
<name>
<surname>D&#x2019;Attanasio</surname>
<given-names>M.</given-names>
</name>
<name>
<surname>de Vega</surname>
<given-names>H. J.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Holman</surname>
<given-names>R.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Lee</surname>
<given-names>D.-S.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1995</year>). <article-title>Linear versus Nonlinear Relaxation: Consequences for Reheating and Thermalization</article-title>. <source>Phys. Rev. D</source> <volume>52</volume>, <fpage>6805</fpage>&#x2013;<lpage>6827</lpage>. <comment>arXiv: hep-ph/9507414</comment>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physrevd.52.6805</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B31">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Brandenberger</surname>
<given-names>R.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Graef</surname>
<given-names>L. L.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Marozzi</surname>
<given-names>G.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Vacca</surname>
<given-names>G. P.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2018</year>). <article-title>Backreaction of Super-Hubble Cosmological Perturbations beyond Perturbation Theory</article-title>. <source>Phys. Rev. D</source> <volume>98</volume>, <fpage>103523</fpage>. arXiv: 1807.07494 [hep-th]. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physrevd.98.103523</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B32">
<citation citation-type="web">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Brandenberger</surname>
<given-names>R. H.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Feldman</surname>
<given-names>H.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Mukhanov</surname>
<given-names>V. F.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1993</year>). &#x201c;<article-title>Classical and Quantum Theory of Perturbations in Inflationary Universe Models</article-title>,&#x201d; in <conf-name>37th Yamada Conference: Evolution of the Universe and its Observational Quest</conf-name>. <comment>Available at: <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="http://arXiv:%20astro-ph/9307016">arXiv: astro-ph/9307016</ext-link>
</comment>. </citation>
</ref>
<ref id="B33">
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Brandenberger</surname>
<given-names>R. H.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2004</year>). &#x201c;<article-title>Lectures on the Theory of Cosmological Perturbations</article-title>,&#x201d; in <source>Lecture Notes in Physics, The Early Universe and Observational Cosmology 646</source>. Editors <person-group person-group-type="editor">
<name>
<surname>Breton</surname>
<given-names>N.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Cervantes-Cota</surname>
<given-names>J.&#x20;L.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Salgado</surname>
<given-names>M.</given-names>
</name>
</person-group>, pp. <fpage>127</fpage>&#x2013;<lpage>167</lpage>. <comment>arXiv: hep-th/0306071</comment>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/978-3-540-40918-2_5</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B34">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Briggs</surname>
<given-names>J.&#x20;S.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Rost</surname>
<given-names>J.&#x20;M.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2000</year>). <article-title>Time <italic>Dependence in Quantum Mechanics</italic>
</article-title>. <source>Eur. Phys. J.&#x20;D</source> <volume>10</volume>, <fpage>311</fpage>. arXiv: quant-ph/9902035. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s100530050554</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B35">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Brizuela</surname>
<given-names>D.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kr&#xe4;mer</surname>
<given-names>M.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2018</year>). <article-title>Quantum-Gravitational Effects on Primordial Power Spectra in Slow-Roll Inflationary Models</article-title>. <source>Galaxies</source> <volume>6</volume> (<issue>1</issue>), <fpage>6</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.3390/galaxies6010006</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B36">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Brout</surname>
<given-names>R.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1987</year>). <article-title>On the Concept Of Time and the Origin Of the Cosmological Temperature</article-title>. <source>Found. Phys.</source> <volume>17</volume> (<issue>6</issue>), <fpage>603</fpage>&#x2013;<lpage>619</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/bf01882790</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B37">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Brout</surname>
<given-names>R.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Venturi</surname>
<given-names>G.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1989</year>). <article-title>Time in Semiclassical Gravity</article-title>. <source>Phys. Rev. D</source> <volume>39</volume>, <fpage>2436</fpage>&#x2013;<lpage>2439</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physrevd.39.2436</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B38">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Brown</surname>
<given-names>I. A.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Robbers</surname>
<given-names>G.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Behrend</surname>
<given-names>J.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2009</year>). <article-title>Averaging Robertson-Walker Cosmologies</article-title>. <source>J.&#x20;Cosmol. Astropart. Phys.</source> <volume>2009</volume>, <fpage>016</fpage>. arXiv: 0811.4495 [gr-qc]. <pub-id pub-id-type="doi">10.1088/1475-7516/2009/04/016</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B39">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Brunetti</surname>
<given-names>R.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Fredenhagen</surname>
<given-names>K.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2000</year>). <article-title>Microlocal Analysis and Interacting Quantum Field Theories: Renormalization on Physical Backgrounds</article-title>. <source>Commun. Math. Phys.</source> <volume>208</volume>, <fpage>623</fpage>&#x2013;<lpage>661</lpage>. <comment>arXiv: math- ph/9903028</comment>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s002200050004</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B40">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Buchert</surname>
<given-names>T.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2008</year>). <article-title>Dark Energy from Structure: A Status Report</article-title>. <source>Gen. Relativ Gravit.</source> <volume>40</volume>, <fpage>467</fpage>&#x2013;<lpage>527</lpage>. <comment>arXiv: 0707.2153 [gr-qc]</comment>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s10714-007-0554-8</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B41">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Buchert</surname>
<given-names>T.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2000</year>). <article-title>On Average Properties of Inhomogeneous Fluids in General Relativity: Dust Cosmologies</article-title>. <source>Gen. Relativ. Gravitation</source> <volume>32</volume>, <fpage>105</fpage>&#x2013;<lpage>125</lpage>. <comment>arXiv: gr-qc/9906015</comment>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1023/a:1001800617177</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B42">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Buchert</surname>
<given-names>T.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2001</year>). <article-title>On Average Properties of Inhomogeneous Fluids in General Relativity: Perfect Fluid Cosmologies</article-title>. <source>Gen. Relativ. Gravitation</source> <volume>33</volume>, <fpage>1381</fpage>&#x2013;<lpage>1405</lpage>. <comment>arXiv: gr-qc/0102049</comment>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1023/a:1012061725841</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B43">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Buchert</surname>
<given-names>T.</given-names>
</name>
<name>
<surname>R&#xe4;s&#xe4;nen</surname>
<given-names>S.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2012</year>). <article-title>Backreaction in Late-Time Cosmology</article-title>. <source>Annu. Rev. Nucl. Part. Sci.</source> <volume>62</volume>, <fpage>57</fpage>&#x2013;<lpage>79</lpage>. <comment>arXiv: 1112.5335 [astro-ph.CO]</comment>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1146/annurev.nucl.012809.104435</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B44">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Cailleteau</surname>
<given-names>T.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Mielczarek</surname>
<given-names>J.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Barrau</surname>
<given-names>A.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Grain</surname>
<given-names>J.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2012</year>). <article-title>Anomaly-free Scalar Perturbations with Holonomy Corrections in Loop Quantum Cosmology</article-title>. <source>Class. Quan. Grav.</source> <volume>29</volume>, <fpage>095010</fpage>. arXiv: 1111.3535 [gr-qc]. <pub-id pub-id-type="doi">10.1088/0264-9381/29/9/095010</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B45">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Calzetta</surname>
<given-names>E.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Hu</surname>
<given-names>B. L.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1987</year>). <article-title>Closed-time-path Functional Formalism in Curved Spacetime: Application to Cosmological Back-Reaction Problems</article-title>. <source>Phys. Rev. D</source> <volume>35</volume>, <fpage>495</fpage>&#x2013;<lpage>509</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physrevd.35.495</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B46">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Calzetta</surname>
<given-names>E.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Hu</surname>
<given-names>B. L.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1989</year>). <article-title>Dissipation of Quantum fields from Particle Creation</article-title>. <source>Phys. Rev. D</source> <volume>40</volume>, <fpage>656</fpage>&#x2013;<lpage>659</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physrevd.40.656</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B47">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Calzetta</surname>
<given-names>E.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Hu</surname>
<given-names>B. L.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1994</year>). <article-title>Noise and Fluctuations in Semiclassical Gravity</article-title>. <source>Phys. Rev. D</source> <volume>49</volume>, <fpage>6636</fpage>&#x2013;<lpage>6655</lpage>. <comment>arXiv: gr-qc/9312036</comment>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physrevd.49.6636</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B48">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Calzetta</surname>
<given-names>E.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Hu</surname>
<given-names>B. L.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1995</year>). <article-title>Quantum Fluctuations, Decoherence of the Mean Field, and Structure Formation in the Early Universe</article-title>. <source>Phys. Rev. D</source> <volume>52</volume>, <fpage>6770</fpage>&#x2013;<lpage>6788</lpage>. <comment>arXiv: gr-qc/9505046</comment>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physrevd.52.6770</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B49">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Campos</surname>
<given-names>A.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Verdaguer</surname>
<given-names>E.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1994</year>). <article-title>Semiclassical Equations for Weakly Inhomogeneous Cosmologies</article-title>. <source>Phys. Rev. D</source> <volume>49</volume>, <fpage>1861</fpage>&#x2013;<lpage>1880</lpage>. <comment>arXiv: gr-qc/9307027</comment>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physrevd.49.1861</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B50">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Castell&#xf3; Gomar</surname>
<given-names>L.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Mart&#xed;n-Benito</surname>
<given-names>M.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Mena Marug&#xe1;n</surname>
<given-names>G. A.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2015</year>). <article-title>Gauge-invariant Perturbations in Hybrid Quantum Cosmology</article-title>. <source>J.&#x20;Cosmol. Astropart. Phys.</source> <volume>2015</volume>, <comment>045, 2015. arXiv: 1503.03907 [gr-qc]</comment>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1088/1475-7516/2015/06/045</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B51">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Castell&#xf3; Gomar</surname>
<given-names>L.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Mena Marug&#xe1;n</surname>
<given-names>G. A.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Mart&#xed;n-Benito</surname>
<given-names>M.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2016</year>). <article-title>Quantum Corrections to the Mukhanov-Sasaki Equations</article-title>. <source>Phys. Rev. D</source> <volume>93</volume>
<comment>, 104025. arXiv:1603.08448 [gr-qc]</comment>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physrevd.93.104025</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B52">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Cervantes-Cota</surname>
<given-names>J.&#x20;L.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Smoot</surname>
<given-names>G.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2011</year>). <article-title>Cosmology Today - A Brief Review</article-title>. <source>AIP Conf. Proc.</source> <volume>1396</volume> (<issue>1</issue>), <fpage>28</fpage>&#x2013;<lpage>52</lpage>. <comment>arXiv: 1107.1789 [astro-ph.CO]</comment>. </citation>
</ref>
<ref id="B187">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Clarkson</surname>
<given-names>C.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ellis</surname>
<given-names>G.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Larena</surname>
<given-names>J.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Umeh</surname>
<given-names>O.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2011</year>). <article-title>Does the Growth of Structure Affect Our Dynamical Models of the Universe? the Averaging, Backreaction, and Fitting Problems in Cosmology</article-title>. <source>Rep. Prog. Phys.</source> <volume>74</volume>, <fpage>112901</fpage>. arXiv: 1109.2314 [astro-ph.CO]. <pub-id pub-id-type="doi">10.1088/0034-4885/74/11/112901</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B188">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Clifton</surname>
<given-names>T.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2011</year>). <article-title>Cosmology without Averaging</article-title>. <source>Class. Quan. Grav.</source> <source>Class. Quant. Grav.</source>, <volume>28</volume>, <fpage>164011</fpage>. <comment>arXiv: 1005.0788 [gr-qc]</comment>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1088/0264-9381/28/16/164011</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B53">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Chataignier</surname>
<given-names>L.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kr&#xe4;mer</surname>
<given-names>M.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2021</year>). <article-title>Unitarity of Quantum-Gravitational Corrections to Primordial Fluctuations in the Born-Oppenheimer Approach</article-title>. <source>Phys. Rev. D</source> <volume>103</volume> (<issue>6</issue>), <fpage>066005</fpage>. arXiv: 2011. 06426 [gr-qc]. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physrevd.103.066005</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B54">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Clarkson</surname>
<given-names>C.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ananda</surname>
<given-names>&#x41a;.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Larena</surname>
<given-names>J.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2009</year>). <article-title>The Influence of Structure Formation on the Cosmic Expansion</article-title>. <source>Phys. Rev. D</source> <volume>80</volume>, <fpage>083525</fpage>. arXiv: 0907.3377 [astro-ph.CO]. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physrevd.80.083525</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B55">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Clarkson</surname>
<given-names>C.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ellis</surname>
<given-names>G.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Larena</surname>
<given-names>J.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Umeh</surname>
<given-names>O.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2011</year>). <article-title>Does the Growth of Structure Affect Our Dynamical Models of the Universe? The Averaging, Backreaction, and Fitting Problems in Cosmology</article-title>. <source>Rep. Prog. Phys.</source> <volume>74</volume>, <fpage>112901</fpage>. arXiv: 1109.2314 [astro-ph.CO]. <pub-id pub-id-type="doi">10.1088/0034-4885/74/11/112901</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B56">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Clifton</surname>
<given-names>T.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ferreira</surname>
<given-names>P. G.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2009</year>). <article-title>Archipelagian Cosmology: Dynamics and Observables in a Universe with Discretized Matter Content</article-title>. <comment>Erratum: Phvs.Rev.D 84, 109902 (2011)]</comment>. <source>Phys. Rev. D</source> <volume>80</volume>, <fpage>103503</fpage>. [arXiv: 0907.4109 [astro-ph.CO]. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physrevd.80.103503</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B57">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Cole</surname>
<given-names>S.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Percival</surname>
<given-names>W. J.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Peacock</surname>
<given-names>J.&#x20;A.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Norberg</surname>
<given-names>P.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Baugh</surname>
<given-names>C. M.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Frenk</surname>
<given-names>C. S.</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> (<year>2005</year>). <article-title>The 2dF Galaxy Redshift Survey: Power-Spectrum Analysis of the Final Data Set and Cosmological Implications</article-title>. <source>Mon. Not. Roy. Astron. Soc.</source> <volume>362</volume>, <fpage>505</fpage>&#x2013;<lpage>534</lpage>. <comment>arXiv: astro- ph/0501174</comment>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1111/j.1365-2966.2005.09318.x</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B58">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Colless</surname>
<given-names>M.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Dalton</surname>
<given-names>G. B.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Maddox</surname>
<given-names>S. J.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Sutherland</surname>
<given-names>W. J.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Norberg</surname>
<given-names>P.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Cole</surname>
<given-names>S.</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> (<year>2001</year>). <article-title>The 2dF Galaxy Redshift Survey: Spectra and Redshifts</article-title>. <source>Mon. Not. Roy. Astron. Soc.</source> <volume>328</volume>, <fpage>1039</fpage>. arXiv: astro-ph/0106498. <pub-id pub-id-type="doi">10.1046/j.1365-8711.2001.04902.x</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B59">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Dappiaggi</surname>
<given-names>C.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Fredenhagen</surname>
<given-names>K.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Pinamonti</surname>
<given-names>N.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2008</year>). <article-title>Stable Cosmological Models Driven by a Free Quantum Scalar Field</article-title>. <source>Phys. Rev. D</source> <volume>77</volume>, <fpage>104015</fpage>. arXiv: 0801.2850 [gr-qc]. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physrevd.77.104015</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B60">
<citation citation-type="web">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Dappiaggi</surname>
<given-names>C.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Hack</surname>
<given-names>T.-P.</given-names>
</name>
<name>
<surname>M&#xf6;ller</surname>
<given-names>J.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Pinamonti</surname>
<given-names>N.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2010</year>). <article-title>Dark Energy from Quantum Matter</article-title>. <comment>Available at: <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="http://arXiv:%201007.%205009%20[astro-ph.CO]">arXiv: 1007. 5009 [astro-ph.CO]</ext-link>
</comment> (<comment>Accessed July 28, 2010</comment>). </citation>
</ref>
<ref id="B61">
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Deruelle</surname>
<given-names>N.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Uzan</surname>
<given-names>J.-P.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2018</year>). <source>Relativity in Modern Physics</source>. <publisher-loc>Oxford</publisher-loc>: <publisher-name>Oxford University Press</publisher-name>.</citation>
</ref>
<ref id="B62">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>DeWitt</surname>
<given-names>B. S.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1967</year>). <article-title>Quantum Theory of Gravity. I. The Canonical Theory</article-title>. <source>Phys. Rev.</source> <volume>160</volume>, <fpage>1113</fpage>&#x2013;<lpage>1148</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physrev.160.1113</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B63">
<citation citation-type="web">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Di Valentino</surname>
<given-names>E.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Anchordoqui</surname>
<given-names>L. A.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Akarsu</surname>
<given-names>O.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ali-Haimoud</surname>
<given-names>Y.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Amendola</surname>
<given-names>L.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Arendse</surname>
<given-names>N.</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> (<year>2020a</year>). <article-title>Cosmology Intertwined II: The Hubble Constant Tension</article-title>. <comment>Available at: <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="http://arXiv:%202008.11284%20[astro-ph.CO]">arXiv: 2008.11284 [astro-ph.CO]</ext-link>
</comment> (<comment>Accessed August 25, 2020</comment>). </citation>
</ref>
<ref id="B64">
<citation citation-type="web">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Di Valentino</surname>
<given-names>E.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Anchordoqui</surname>
<given-names>L. A.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Akarsu</surname>
<given-names>O.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ali-Haimoud</surname>
<given-names>Y.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Amendola</surname>
<given-names>L.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Arendse</surname>
<given-names>N.</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> (<year>2020b</year>). <article-title>Cosmology Intertwined III: F&#x3c3;<sub>8</sub> and S<sub>8</sub>
</article-title>. <comment>Available at: <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="http://arXiv:%202008.11285%20[astro-ph.CO]">arXiv: 2008.11285 [astro-ph.CO]</ext-link>
</comment> (<comment>Accessed August 25, 2020</comment>). </citation>
</ref>
<ref id="B65">
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Dimassi</surname>
<given-names>M.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Sj&#xf6;strand</surname>
<given-names>J.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1999</year>). <source>Spectral Asymptotics in the Semi-Classical Limit</source>. <publisher-loc>Cambridge</publisher-loc>: <publisher-name>Cambridge University Press</publisher-name>.</citation>
</ref>
<ref id="B66">
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Dodelson</surname>
<given-names>S.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Schmidt</surname>
<given-names>F.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2021</year>). <source>Modern Cosmology</source>. <edition>Second Edition</edition>. <publisher-loc>Amsterdam</publisher-loc>: <publisher-name>Elsevier - Academic Press</publisher-name>.</citation>
</ref>
<ref id="B67">
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Dubin</surname>
<given-names>D. &#x391;.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Hennings</surname>
<given-names>&#x39c;. &#x391;.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Smith</surname>
<given-names>T. B.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1980</year>). <source>Mathematical Aspects of Weyl Quantization and Phase</source>, <volume>Vol. 1</volume>. <publisher-loc>Singapore</publisher-loc>: <publisher-name>World Scientific Publishing</publisher-name>.</citation>
</ref>
<ref id="B68">
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Durrer</surname>
<given-names>R.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2004</year>). &#x201c;<article-title>2 Cosmological Perturbation Theory</article-title>,&#x201d; in <source>Lecture Notes in Physics 653</source>. Editor <person-group person-group-type="editor">
<name>
<surname>Pa- pantonopoulos</surname>
<given-names>E.</given-names>
</name>
</person-group>, <fpage>31</fpage>&#x2013;<lpage>69</lpage>. <comment>arXiv: astro-ph/0402129</comment>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/978-3-540-31535-3_2</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B190">
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Dymnikova</surname>
<given-names>I.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Khlopov</surname>
<given-names>M.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2001</year>). &#x201c;<article-title>Decay of Cosmological Constant in Self-Consistent Inflation</article-title>,&#x201d; <source>Eur. Phys. J. C</source> <source>Decay of Cosmological Constant in Selfconsistent Inflation</source> (<publisher-name>Eur. Phys. J. C</publisher-name>), <volume>20</volume>, <fpage>139</fpage>&#x2013;<lpage>146</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s100520100625</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B191">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Ellis</surname>
<given-names>G. F. R.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2011</year>). <article-title>Inhomogeneity Effects in Cosmology</article-title>. <source>Class. Quan. Grav.</source>, <volume>28</volume>, <comment>164001. arXiv: 1103.2335 [astro-ph.CO].</comment> <pub-id pub-id-type="doi">10.1088/0264-9381/28/16/164001</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B192">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Ellis</surname>
<given-names>G. F. R.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Stoeger</surname>
<given-names>W.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1987</year>). <article-title>The &#x27;fitting Problem&#x27; in Cosmology</article-title>. <source>Class. Quan. Grav.</source>, <volume>4</volume>, <fpage>1697</fpage>&#x2013;<lpage>1729</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1088/0264-9381/4/6/025</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B69">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Elizaga Navascu&#xe9;s</surname>
<given-names>B.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Mart&#xed;n-Benito</surname>
<given-names>M.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Mena Marug&#xe1;n</surname>
<given-names>G. A.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2016</year>). <article-title>Hybrid Models in Loop Quantum Cosmology</article-title>. <source>Int. J.&#x20;Mod. Phys. D</source> <volume>25</volume>, <fpage>1642007</fpage>. <comment>arXiv: 1608.05947 [gr-qc]</comment>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1142/s0218271816420074</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B70">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Eltzner</surname>
<given-names>B.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Gottschalk</surname>
<given-names>H.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2011</year>). <article-title>Dynamical Backreaction in Robertson-Walker Spacetime</article-title>. <source>Rev. Math. Phys.</source> <volume>23</volume>, <fpage>531</fpage>&#x2013;<lpage>551</lpage>. <comment>arXiv: 1003.3630 [math-ph]</comment>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1142/s0129055x11004357</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B71">
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="editor">
<name>
<surname>Erdmenger</surname>
<given-names>J.</given-names>
</name>
</person-group> (Editor) (<year>2009</year>). <source>String Cosmology: Modern String Theory Concepts from the Big Bang to Cosmic Structure</source>. <publisher-loc>Hoboken</publisher-loc>: <publisher-name>Wiley</publisher-name>.</citation>
</ref>
<ref id="B193">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Fanizza</surname>
<given-names>G.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Gasperini</surname>
<given-names>M.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Marozzi</surname>
<given-names>G.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Veneziano</surname>
<given-names>G.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2020</year>). <article-title>Generalized Covariant Prescriptions for Averaging Cosmological Observables</article-title>. <source>J. Cosmol. Astropart. Phys.</source> <source>JCAP 02</source>, <volume>2020</volume>, <fpage>017</fpage>. arXiv: 1911.09469 [gr-qc]. <pub-id pub-id-type="doi">10.1088/1475-7516/2020/02/017</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B72">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Fern&#xe1;ndez-M&#xe9;ndez</surname>
<given-names>M.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Mena Marug&#xe1;n</surname>
<given-names>G. A.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Olmedo</surname>
<given-names>J.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Velhinho</surname>
<given-names>J.&#x20;M.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2012</year>). <article-title>Unique Fock Quantization of Scalar Cosmological Perturbations</article-title>. <source>Phys. Rev. D</source> <volume>85</volume>, <fpage>103525</fpage>. arXiv: 1203.2525 [gr-qc]. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physrevd.85.103525</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B194">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Finelli</surname>
<given-names>F.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Marozzi</surname>
<given-names>G.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Starobinsky</surname>
<given-names>A. A.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Vacca</surname>
<given-names>G. P.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Venturi</surname>
<given-names>G.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2009</year>). <article-title>Generation of Fluctuations during Inflation: Comparison of Stochastic and Field-Theoretic Approaches</article-title>. <source>Phys. Rev. D</source> <volume>79</volume>, <fpage>044007</fpage>. arXiv: 0808.1786 [hep-th]. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physrevd.79.044007</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B195">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Finelli</surname>
<given-names>F.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Marozzi</surname>
<given-names>G.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Vacca</surname>
<given-names>G. P.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Venturi</surname>
<given-names>G.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2002</year>). <article-title>Energy-momentum Tensor of Field Fluctuations in Massive Chaotic Inflation</article-title>. <source>Phys. Rev. D</source> <volume>65</volume>, <fpage>103521</fpage>. arXiv: gr-qc/0111035. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physrevd.65.103521</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B196">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Finelli</surname>
<given-names>F.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Marozzi</surname>
<given-names>G.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Vacca</surname>
<given-names>G. P.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Venturi</surname>
<given-names>G.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2011</year>). <article-title>Backreaction during Inflation: A Physical Gauge Invariant Formulation</article-title>. <source>Phys. Rev. Lett.</source> <volume>106</volume>, <fpage>121304</fpage>. arXiv: 1101.1051 [gr-qc]. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevLett.106.121304</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B197">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Finelli</surname>
<given-names>F.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Marozzi</surname>
<given-names>G.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Vacca</surname>
<given-names>G. P.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Venturi</surname>
<given-names>G.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2004</year>). <article-title>Energy-momentum Tensor of Cosmological Fluctuations during Inflation</article-title>. <source>Phys. Rev. D</source> <volume>69</volume>, <fpage>123508</fpage>. arXiv: gr-qc/0310086. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevD.69.123508</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B73">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Fischetti</surname>
<given-names>M. V.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Hartle</surname>
<given-names>J.&#x20;B.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Hu</surname>
<given-names>B. L.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1979</year>). <article-title>Quantum Effects in the Early Universe. I. Influence of Trace Anomalies on Homogeneous, Isotropic, Classical Geometries</article-title>. <source>Phys. Rev. D</source> <volume>20</volume>, <fpage>1757</fpage>&#x2013;<lpage>1771</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physrevd.20.1757</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B74">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Flanagan</surname>
<given-names>&#xc9;. &#xc9;.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2005</year>). <article-title>Can Superhorizon Perturbations Drive the Acceleration of the Universe?</article-title> <source>Phys. Rev. D</source> <volume>71</volume>, <fpage>103521</fpage>. arXiv: hep-th/0503202. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physrevd.71.103521</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B75">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Flanagan</surname>
<given-names>E. E.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wald</surname>
<given-names>R. M.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1996</year>). <article-title>Does Back Reaction Enforce the Averaged Null Energy Condition in Semiclassical Gravity?</article-title> <source>Phys. Rev. D</source> <volume>54</volume>, <fpage>6233</fpage>&#x2013;<lpage>6283</lpage>. arXiv: gr-qc/9602052. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physrevd.54.6233</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B76">
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Folland</surname>
<given-names>G. B.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1989</year>). <source>Harmonic Analysis in Phase Space</source>. <publisher-loc>Princeton</publisher-loc>: <publisher-name>Princeton University Press</publisher-name>.</citation>
</ref>
<ref id="B77">
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Ford</surname>
<given-names>L. H.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2005</year>). &#x201c;<article-title>Spacetime in Semiclassical Gravity</article-title>,&#x201d; in <source>100&#x20;Years of Relativity : Space-Time Structure: Einstein and beyond</source>
<italic>.</italic> Editor <person-group person-group-type="editor">
<name>
<surname>Ashtekar</surname>
<given-names>A.</given-names>
</name>
</person-group>, pp. <fpage>293</fpage>&#x2013;<lpage>310</lpage>. <comment>arXiv: gr-qc/0504096</comment>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1142/9789812700988_0011</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B78">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Friedman</surname>
<given-names>A.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1922</year>). <article-title>Uber die Kr&#xfc;mmung des Raumes</article-title>. <source>Z. Physik</source> <volume>10</volume>, <fpage>377</fpage>&#x2013;<lpage>386</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/bf01332580</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B79">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Friedmann</surname>
<given-names>A.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1924</year>). <article-title>Uber die M&#xf6;glichkeit einer Welt mit konstanter negativer Kr&#xfc;mmung des Raumes</article-title>. <source>Z. Physik</source> <volume>21</volume>, <fpage>326</fpage>&#x2013;<lpage>332</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/bf01328280</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B80">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Fulling</surname>
<given-names>S. A.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Parker</surname>
<given-names>L.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Hu</surname>
<given-names>B. L.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1974</year>). <article-title>Conformal Energy-Momentum Tensor in Curved Spacetime: Adiabatic Regularization and Renormalization</article-title>. <source>Phys. Rev. D</source> <volume>10</volume>, <fpage>3905</fpage>&#x2013;<lpage>3924</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physrevd.10.3905</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B81">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Fulling</surname>
<given-names>S. A.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Parker</surname>
<given-names>L.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1974</year>). <article-title>Renormalization in the Theory of a Quantized Scalar Field Interacting with a Robertson-walker Spacetime</article-title>. <source>Ann. Phys.</source> <volume>87</volume>, <fpage>176</fpage>&#x2013;<lpage>204</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/0003-4916(74)90451-5</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B82">
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Fulling</surname>
<given-names>S. &#x391;.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1989</year>). <source>London Mathematical Society Student Texts</source>. <publisher-loc>Cambridge</publisher-loc>: <publisher-name>Cambridge University Press</publisher-name>, <fpage>7</fpage>.</citation>
</ref>
<ref id="B83">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Gamov</surname>
<given-names>G.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1948a</year>). <article-title>The Evolution of the Universe</article-title>. <source>Nature</source> <volume>162</volume>, <fpage>680</fpage>&#x2013;<lpage>682</lpage>. </citation>
</ref>
<ref id="B84">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Gamov</surname>
<given-names>G.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1948b</year>). <article-title>The Origin of Elements and the Separation of Galaxies</article-title>. <source>Phys. Rev.</source> <volume>74</volume>, <fpage>505</fpage>. </citation>
</ref>
<ref id="B198">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Gasperini</surname>
<given-names>M.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Marozzi</surname>
<given-names>G.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Nugier</surname>
<given-names>F.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Veneziano</surname>
<given-names>G.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2011</year>). <article-title>Light-cone Averaging in Cosmology: Formalism and Applications</article-title>. <source>J. Cosmol. Astropart. Phys.</source> <source>
<italic>JCAP</italic> 07</source>, <volume>2011</volume>, <fpage>008</fpage>. arXiv: 1104.1167 [astro-ph.CO]. <pub-id pub-id-type="doi">10.1088/1475-7516/2011/07/008</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B199">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Geshnizjani</surname>
<given-names>G.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Brandenberger</surname>
<given-names>R.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2002</year>). <article-title>Back Reaction and the Local Cosmological Expansion Rate</article-title>. <source>Phys. Rev. D</source> <volume>66</volume>, <fpage>123507</fpage>. arXiv: gr-qc/0204074. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevD.66.123507</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B200">
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Geshnizjani</surname>
<given-names>G.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Brandenberger</surname>
<given-names>R.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2005</year>). <article-title>Back Reaction of Perturbations in Two Scalar Field Inflationary Models</article-title> <source>
<italic>JCAP</italic> 04</source>, <fpage>006</fpage>. arXiv: hep-th/0310265. <pub-id pub-id-type="doi">10.1088/1475-7516/2005/04/006</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B250">
<citation citation-type="web">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Giesel</surname>
<given-names>&#x41a;.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Tambornino</surname>
<given-names>J.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Thiemann</surname>
<given-names>T.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2009</year>). <article-title>Born-Oppenheimer Decomposition for Quantum fields on Quantum Spacetimes</article-title>. <comment>Available at: <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="http://arXiv:%200911.5331%20[gr-qc]">arXiv: 0911.5331 [gr-qc]</ext-link>
</comment> (<comment>Accessed November 27, 2009</comment>). </citation>
</ref>
<ref id="B86">
<citation citation-type="web">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Gottschalk</surname>
<given-names>&#x397;.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Siemssen</surname>
<given-names>D.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2018</year>). <article-title>The Cosmological Semiclassical Einstein Equation as an Infinite-Dimensional Dynamical System</article-title>
<italic>.</italic> <comment>Available at: <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="http://arXiv:%201809.03812%20[math-ph]">arXiv: 1809.03812 [math-ph]</ext-link>
</comment> (<comment>Accessed September 11, 2018</comment>). </citation>
</ref>
<ref id="B87">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Green</surname>
<given-names>S. R.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wald</surname>
<given-names>R. M.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2011</year>). <article-title>A New Framework for Analyzing the Effects of Small Scale Inhomogeneities in Cosmology</article-title>. <source>Phys. Rev. D</source> <volume>83</volume>, <fpage>084020</fpage>. arXiv: 1011.4920 [gr-qc]. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physrevd.83.084020</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B88">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Green</surname>
<given-names>S. R.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wald</surname>
<given-names>R. M.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2013</year>). <article-title>Examples of Backreaction of Small-Scale Inhomogeneities in Cosmology</article-title>. <source>Phys. Rev. D</source> <volume>87</volume>, <fpage>124037</fpage>. arXiv: 1304.2318 [gr-qc]. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physrevd.87.124037</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B89">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Green</surname>
<given-names>S. R.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wald</surname>
<given-names>R. M.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2014</year>). <article-title>How Well Is Our Universe Described by an FLRW Model?</article-title> <source>Class. Quan. Grav.</source> <volume>31</volume>, <fpage>234003</fpage>. arXiv:1407.8084 [gr-qc]. <pub-id pub-id-type="doi">10.1088/0264-9381/31/23/234003</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B90">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Green</surname>
<given-names>S. R.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wald</surname>
<given-names>R. M.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2012</year>). <article-title>Newtonian and Relativistic Cosmologies</article-title>. <source>Phys. Rev. D</source> <volume>85</volume>, <fpage>063512</fpage>. arXiv: 1111.2997 [gr-qc]. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physrevd.85.063512</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B91">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Grishchuk</surname>
<given-names>L. P.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1977</year>). <article-title>Graviton Creation in the Early Universe</article-title>. <source>Ann. NY Acad. Sci.</source> <volume>302</volume>, <fpage>439</fpage>&#x2013;<lpage>444</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1111/j.1749-6632.1977.tb37064.x</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B92">
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Haag</surname>
<given-names>R.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1992</year>). <source>Local Quantum Physics: Fields, Particles, Algebras</source>. <publisher-loc>Berlin</publisher-loc>: <publisher-name>Springer-Verlag</publisher-name>.</citation>
</ref>
<ref id="B93">
<citation citation-type="web">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Hack</surname>
<given-names>T.-P.</given-names>
</name>
</person-group> ( <year>2013</year>). <article-title>The Lambda CDM Model in Quantum Field Theory on Curved Spacetime and Dark: Radiation</article-title>. <comment>Available at: <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="http://arXiv:%201306.3074%20[gr-qc]">arXiv: 1306.3074 [gr-qc]</ext-link>
</comment> (<comment>Accessed June 13, 2013</comment>). </citation>
</ref>
<ref id="B94">
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Halliwell</surname>
<given-names>J.&#x20;J.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Hawking</surname>
<given-names>S. W.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1987</year>). &#x201c;<article-title>The Origin of Structure in the Universe</article-title>,&#x201d; in <source>Adv. Ser. Astrophys. Cosmol. 3</source>. Editors <person-group person-group-type="editor">
<name>
<surname>Fang</surname>
<given-names>L. Z.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ruffini</surname>
<given-names>R.</given-names>
</name>
</person-group>, pp. <fpage>277</fpage>&#x2013;<lpage>291</lpage>. </citation>
</ref>
<ref id="B201">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Halliwell</surname>
<given-names>J. J.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Hawking</surname>
<given-names>S. W.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1985</year>). &#x201c;<article-title>Origin of Structure in the Universe</article-title>. <source>Phys. Rev. D</source>&#x201d; in <source>The Origin of Structure in the Universe</source>. <person-group person-group-type="editor">
<name>
<surname>Fang</surname>
<given-names>Li-Zhi</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ruffini</surname>
<given-names>R.</given-names>
</name>
</person-group> Editors, <volume>31</volume>, <fpage>1777</fpage>&#x2013;<lpage>1791</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevD.31.1777</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B202">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Heinesen</surname>
<given-names>A.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2021a</year>). <article-title>Multipole Decomposition of Redshift Drift - Model Independent Mapping of the Expansion History of the Universe</article-title>. <source>Phys. Rev. D</source> <volume>103.2</volume>, <fpage>023537</fpage>. arXiv: 2011.10048 [gr-qc]. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physrevd.103.023537</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B203">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Heinesen</surname>
<given-names>A.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2021b</year>). <article-title>Redshift Drift as a Model Independent Probe of Dark Energy</article-title>. <source>Phys. Rev. D</source> <volume>103</volume>, <fpage>L081302</fpage>. arXiv: 2102.03774 [gr-qc]. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevD.103.L081302</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B95">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Heinesen</surname>
<given-names>A.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Buchert</surname>
<given-names>T.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2020</year>). <article-title>Solving the Curvature and Hubble Parameter Inconsistencies through Structure Formation-Induced Curvature</article-title>. <source>Class. Quan. Grav.</source> <volume>37</volume> (<issue>16</issue>), <fpage>164001</fpage>. <comment>arXiv: 2002.10831 [gr-qc]</comment>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1088/1361-6382/ab954b</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B96">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Heymans</surname>
<given-names>C.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Tr&#xf6;ster</surname>
<given-names>T.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Asgari</surname>
<given-names>M.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Blake</surname>
<given-names>C.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Hildebrandt</surname>
<given-names>H.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Joachimi</surname>
<given-names>B.</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> (<year>2021</year>). <article-title>KiDS-1000 Cosmology: Multi-Probe Weak Gravitational Lensing and Spectroscopic Galaxy Clustering Constraints</article-title>
<italic>.</italic> <source>Astron. Astrophys.</source> <volume>646</volume>, <fpage>A140</fpage>. <comment>arXiv: 2007.15632 [astro-ph.CO]</comment>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1051/0004-6361/202039063</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B97">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Hollands</surname>
<given-names>S.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wald</surname>
<given-names>R. M.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2001</year>). <article-title>Local Wick Polynomials and Time Ordered Products of Quantum Fields in Curved Spacetime</article-title>. <source>Commun. Math. Phys.</source> <volume>223</volume>, <fpage>289</fpage>&#x2013;<lpage>326</lpage>. <comment>arXiv: gr-qc/0103074</comment>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s002200100540</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B98">
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>H&#xf6;rmander</surname>
<given-names>L.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1985a</year>). <source>The Analysis of Linear Partial Differential Operators II: Differential Operators with Constant Coefficients</source>. <publisher-loc>Berlin, Heidelberg</publisher-loc>: <publisher-name>Springer-Verlag</publisher-name>.</citation>
</ref>
<ref id="B99">
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>H&#xf6;rmander</surname>
<given-names>L.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1985b</year>). <source>The Analysis of Linear Partial Differential Operators III: Pseudo Differential Operators</source>. <publisher-loc>Berlin, Heidelberg</publisher-loc>: <publisher-name>Springer-Verlag</publisher-name>.</citation>
</ref>
<ref id="B100">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Hu</surname>
<given-names>B. L.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Matacz</surname>
<given-names>A.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1995</year>). <article-title>Back Reaction in Semiclassical Gravity: The Einstein-Langevin Equation</article-title>. <source>Phys. Rev. D</source> <volume>51</volume>, <fpage>1577</fpage>&#x2013;<lpage>1586</lpage>. <comment>arXiv: gr-qc/9403043</comment>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physrevd.51.1577</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B101">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Hu</surname>
<given-names>B. L.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Parker</surname>
<given-names>L.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1978</year>). <article-title>Anisotropy Damping through Quantum Effects in the Early Universe</article-title>. <source>Phys. Rev. D</source> <volume>17</volume>, <fpage>933</fpage>&#x2013;<lpage>945</lpage>. <comment>[Erratum: Phys.Rev.D 17, 3292 (1978)]</comment>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physrevd.17.933</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B102">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Hu</surname>
<given-names>B. L.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Parker</surname>
<given-names>L. E.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1977</year>). <article-title>Effect of Gravitation Creation in Isotropically Expanding Universes</article-title>. <source>Phys. Let. A.</source> <volume>63</volume> (<issue>3</issue>), <fpage>214</fpage>&#x2013;<lpage>220</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/0375-9601(77)90880-5</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B103">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Hu</surname>
<given-names>B. L.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Verdaguer</surname>
<given-names>E.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2008</year>). <article-title>Stochastic Gravity: Theory and Applications</article-title>. <source>Living Rev. Relativ.</source> <comment>11, 3. 2008. arXiv: 0802.0658 [gr-qc]</comment>. <pub-id pub-id-type="doi">10.12942/lrr-2008-3</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B104">
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Hu</surname>
<given-names>B. L.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Verdaguer</surname>
<given-names>E.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2020</year>). &#x201c;<article-title>Semiclassical and Stochastic Gravity: Quantum, Field Effects on Curved Spacetime</article-title>,&#x201d; in <source>Cambridge Monographs on Mathematical Physics</source> (<publisher-loc>Cambridge</publisher-loc>: <publisher-name>Cambridge University Press</publisher-name>). </citation>
</ref>
<ref id="B105">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Jordan</surname>
<given-names>R. D.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1987</year>). <article-title>Stability of Flat Spacetime in Quantum Gravity</article-title>. <source>Phys. Rev. D</source> <volume>36</volume>, <fpage>3593</fpage>&#x2013;<lpage>3603</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physrevd.36.3593</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B106">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Jordan</surname>
<given-names>R.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1986</year>). <article-title>Effective Field Equations for Expectation Values</article-title>. <source>Phys. Rev. D</source> <volume>33</volume>, <fpage>444454</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physrevd.33.444</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B107">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Kantowski</surname>
<given-names>R.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1969</year>). <article-title>Corrections in the Luminosity-Redshift Relations of the Homogeneous Fried-Mann Models</article-title>. <source>ApJ</source> <volume>155</volume>, <fpage>89</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1086/149851</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B108">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Kiefer</surname>
<given-names>C.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1987</year>). <article-title>Continuous Measurement of Mini-Superspace Variables by Higher Multipoles</article-title>. <source>Class. Quan. Grav.</source> <volume>4</volume>, <fpage>1369</fpage>&#x2013;<lpage>1382</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1088/0264-9381/4/5/031</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B109">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Kiefer</surname>
<given-names>C.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Singh</surname>
<given-names>T. P.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1991</year>). <article-title>Quantum Gravitational Corrections to the Functional Schr&#xf6;dinger Equation</article-title>. <source>Phys. Rev. D</source> <volume>44</volume>, <fpage>1067</fpage>&#x2013;<lpage>1076</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physrevd.44.1067</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B110">
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Kiefer</surname>
<given-names>&#x421;.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2007</year>). <source>Quantum Gravity</source>. <edition>Second Edition</edition>. <publisher-loc>Oxford</publisher-loc>: <publisher-name>Oxford University Press</publisher-name>.</citation>
</ref>
<ref id="B111">
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Kiefer</surname>
<given-names>&#x421;.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1994</year>). &#x201c;<article-title>The Semiclassical Approximation to Quantum Gravity</article-title>,&#x201d; in <source>Lect. Notes Phys. 434</source>. Editors <person-group person-group-type="editor">
<name>
<surname>Ehlers</surname>
<given-names>J.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Friedrich</surname>
<given-names>H.</given-names>
</name>
</person-group>, pp. <fpage>170</fpage>&#x2013;<lpage>212</lpage>. <comment>arXiv: gr-qc/9312015</comment>. </citation>
</ref>
<ref id="B205">
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Kiefer</surname>
<given-names>C.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1994</year>). " <article-title>The Semiclassical Approximation to Quantum Gravity</article-title>". In: <source>
<italic>Lect. Notes Phys.</italic> 434</source>. Ed. by <person-group person-group-type="editor">
<name>
<surname>Ehlers</surname>
<given-names>H. J.</given-names>
</name>
</person-group> <publisher-loc>Friedrich</publisher-loc>, pp. <fpage>170</fpage>&#x2013;<lpage>212</lpage>. <comment>arXiv: gr- qc/9312015</comment>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/3-540-58339-4_19</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B112">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Kolb</surname>
<given-names>E. W.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Marra</surname>
<given-names>V.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Matarrese</surname>
<given-names>S.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2010</year>). <article-title>Cosmological Background Solutions and Cosmological Backreactions</article-title>. <source>Gen. Relativ Gravit.</source> <volume>42</volume>, <fpage>1399</fpage>&#x2013;<lpage>1412</lpage>. <comment>arXiv: 0901.4566 [astro-ph.CO]</comment>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s10714-009-0913-8</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B113">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Kolb</surname>
<given-names>E. W.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Matarrese</surname>
<given-names>S.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Notari</surname>
<given-names>A.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Riotto</surname>
<given-names>A.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2005</year>). <article-title>The Effect of Inhomogeneities on the Expansion Rate of the Universe</article-title>. <source>Phys. Rev. D</source> <volume>71</volume>, <fpage>023524</fpage>. arXiv: hep-ph/0409038. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physrevd.71.023524</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B206">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Koksbang</surname>
<given-names>S. M.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2019</year>). <article-title>Another Look at Redshift Drift and the Backreaction Conjecture.</article-title> <source>J. Cosmol. Astropart. Phys.</source> <source>
<italic>JCAP</italic> 10</source>, <volume>2019</volume>, <fpage>036</fpage>. arXiv: 1909.13489 [astro-ph.CO]. <pub-id pub-id-type="doi">10.1088/1475-7516/2019/10/036</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B207">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Koksbang</surname>
<given-names>S. M.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2020</year>). <article-title>Observations in Statistically Homogeneous, Locally Inhomogeneous Cosmological Toy Models without FLRW Backgrounds</article-title>. <source>Mon. Not. Roy. Astron. Soc.</source> <volume>498</volume>, <fpage>L135</fpage>&#x2013;<lpage>L139</lpage>. arXiv: 2008.07108 [astro-ph.CO]. <pub-id pub-id-type="doi">10.1093/mnrasl/slaa14610.1093/mnrasl/slaa146</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B208">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Koksbang</surname>
<given-names>S. M.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2021</year>). <article-title>Searching for Signals of Inhomogeneity Using Multiple Probes of the Cosmic Expansion Rate H(z)</article-title>. <source>Phys. Rev. Lett.</source> <volume>126</volume>, <fpage>231101</fpage>. arXiv: 2105. 11880 [astro-ph.CO]. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevLett.126.231101</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B114">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Krasinski</surname>
<given-names>A.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Bolejko</surname>
<given-names>K.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2011</year>). <article-title>Redshift Propagation Equations in the &#x3b2;&#x27; &#x3d; 0 Szekeres Models</article-title>. <source>Phys. Rev. D</source> <volume>83</volume>, <fpage>083503</fpage>. arXiv: 1007.2083 [gr-qc]. </citation>
</ref>
<ref id="B115">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Kristian</surname>
<given-names>J.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Sachs</surname>
<given-names>R. K.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1966</year>). <article-title>Observations in Cosmology</article-title>. <source>ApJ</source> <volume>143</volume>, <fpage>379</fpage>&#x2013;<lpage>399</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1086/148522</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B116">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Lema&#xee;tre</surname>
<given-names>A. G.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1931</year>). <article-title>A Homogeneous Universe of Constant Mass and Increasing Radius Accounting for the Radial Velocity of Extra-galactic Nebulae</article-title>. <source>Monthly Notices R. Astronomical Soc.</source> <volume>91</volume> (<issue>5</issue>), <fpage>483</fpage>&#x2013;<lpage>490</lpage>. </citation>
</ref>
<ref id="B117">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Li</surname>
<given-names>N.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Schwarz</surname>
<given-names>D.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2008</year>). <article-title>Scale Dependence of Cosmological Backreaction</article-title>. <source>Phys. Rev. D</source> <volume>78</volume>, <fpage>083531</fpage>. arXiv: 0710.5073 [astro-ph]. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physrevd.78.083531</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B118">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Lindquist</surname>
<given-names>R. W.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wheeler</surname>
<given-names>J.&#x20;A.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1957</year>). <article-title>Dynamics of a Lattice Universe by the Schwarzschild-Cell Method</article-title>. <source>Rev. Mod. Phys.</source> <volume>29</volume> (<issue>3</issue>), <fpage>432</fpage>&#x2013;<lpage>443</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/revmodphys.29.432</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B119">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>L&#xf6;ffler</surname>
<given-names>F.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Faber</surname>
<given-names>J.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Bentivegna</surname>
<given-names>E.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Bode</surname>
<given-names>T.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Diener</surname>
<given-names>P.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Haas</surname>
<given-names>R.</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> (<year>2012</year>). <article-title>The Einstein Toolkit: A Community Computational Infrastructure for Relativistic Astrophysics</article-title>. <source>Class. Quan. Grav.</source> <volume>29</volume>, <fpage>115001</fpage>. arXiv: 1111.3344 [gr-qc]. <pub-id pub-id-type="doi">10.1088/0264-9381/29/11/115001</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B120">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Lombardo</surname>
<given-names>F.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Mazzitelli</surname>
<given-names>F. D.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1996</year>). <article-title>Coarse Graining and Decoherence in Quantum Field Theory</article-title>. <source>Phys. Rev. D</source> <volume>53</volume>, <fpage>2001</fpage>&#x2013;<lpage>2011</lpage>. <comment>arXiv: hep-th/9508052</comment>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physrevd.53.2001</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B209">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Losic</surname>
<given-names>B.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Unruh</surname>
<given-names>W. G.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2008</year>). <article-title>Cosmological Perturbation Theory in Slow-Roll Spacetimes</article-title>. <source>Phys. Rev. Lett.</source> <volume>101</volume>, <fpage>111101</fpage>. arXiv: 0804.4296 [gr-qc]. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevLett.101.111101</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B210">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Losic</surname>
<given-names>B.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Unruh</surname>
<given-names>W. G.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2005</year>). <article-title>Long-wavelength Metric Backreactions in Slow-Roll Inflation</article-title>. <source>Phys. Rev. D</source> <volume>72</volume>, <fpage>123510</fpage>. arXiv: gr-qc/0510078. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevD.72.123510</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B211">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Marozzi</surname>
<given-names>G.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Vacca</surname>
<given-names>G. P.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Brandenberger</surname>
<given-names>a. R. H.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2013</year>). <article-title>Cosmological Backreaction for a Test Field Observer in a Chaotic Inflationary Model.</article-title> <source>J. Cosmol. Astropart. Phys.</source> <source>JCAP 02</source>, <volume>2013</volume>, <fpage>027</fpage>. arXiv: 1212.6029 [hep-th]. <pub-id pub-id-type="doi">10.1088/1475-7516/2013/02/027</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B212">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Matsui</surname>
<given-names>H.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Watamura</surname>
<given-names>N.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2020</year>). <article-title>Quantum Spacetime Instability and Breakdown of Semiclassical Gravity</article-title>. <source>Phys. Rev. D</source> <volume>101.2</volume>, <fpage>025014</fpage>. arXiv: 1910. 02186 [gr-qc]. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physrevd.101.025014</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B121">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Macpherson</surname>
<given-names>H.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Price</surname>
<given-names>D.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Laskv</surname>
<given-names>P.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2019</year>). <article-title>Einstein&#x27;s Universe: Cosmological Structure Formation in Numerical Relativity</article-title>. <source>Phys. Rev. D</source> <volume>99</volume> (<issue>6</issue>), <fpage>063522</fpage>. arXiv: 1807.01711 [astro-ph.CO]. </citation>
</ref>
<ref id="B122">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Manzano</surname>
<given-names>D.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2020</year>). <article-title>A Short Introduction to the Lindblad Master Equation</article-title>. <source>AIP Adv.</source> <volume>10</volume>, <fpage>025106</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1063/1.5115323</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B123">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Marra</surname>
<given-names>V.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kolb</surname>
<given-names>E. W.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Matarrese</surname>
<given-names>S.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2008</year>). <article-title>Light-cone Averages in a Swiss-Cheese Universe</article-title>. <source>Phys. Rev. D</source> <volume>77</volume>, <fpage>023003</fpage>. arXiv: 0710.5505 [astro-ph]. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physrevd.77.023003</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B124">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Mart&#xed;nez</surname>
<given-names>F. B.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Olmedo</surname>
<given-names>J.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2016</year>). <article-title>Primordial Tensor Modes of the Early Universe</article-title>. <source>Phys. Rev. D</source> <volume>93</volume>, <fpage>124008</fpage>. arXiv:1605.04293 [gr-qc]. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physrevd.93.124008</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B125">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Matsui</surname>
<given-names>H.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Watamura</surname>
<given-names>N.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2020</year>). <article-title>Quantum, Spacetime Instability and Breakdown of Semiclassical Gravity</article-title>. <source>Phys. Rev. D</source> <volume>101</volume> (<issue>2</issue>), <fpage>025014</fpage>. arXiv: 1910.02186 [gr-qc]. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physrevd.101.025014</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B126">
<citation citation-type="web">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Meda</surname>
<given-names>P.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Pinamonti</surname>
<given-names>N.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Siemssen</surname>
<given-names>D.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2020</year>). <article-title>Existence and Uniqueness of Solutions of the Semiclassical, Einstein Equation in Cosmological Models</article-title>
<italic>.</italic> <comment>Available at: <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="http://arXiv:%202007.14665%20[math-ph]">arXiv: 2007.14665 [math-ph]</ext-link>
</comment> (<comment>Accessed July 29, 2020</comment>). </citation>
</ref>
<ref id="B127">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Mertens</surname>
<given-names>J.&#x20;B.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Giblin</surname>
<given-names>J.&#x20;T.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Starkman</surname>
<given-names>G. D.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2016</year>). <article-title>Integration of Inhomogeneous Cosmological Spacetimes in the BSSN Formalism</article-title>. <source>Phys. Rev. D</source> <volume>93</volume>, <fpage>124059</fpage>. arXiv: 1511.01106 [gr-qc]. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physrevd.93.124059</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B128">
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Mukhanov</surname>
<given-names>V. F.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2005</year>). <source>Physical Foundations of Cosmology</source>. <publisher-loc>Cambridge</publisher-loc>: <publisher-name>Cambridge University Press</publisher-name>.</citation>
</ref>
<ref id="B129">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Mukhanov</surname>
<given-names>V. F.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1988</year>). <article-title>Quantum, Theory of Gauge Invariant Cosmological Perturbations</article-title>. <source>Sov. Phys. JETP</source> <volume>67</volume>, <fpage>1297</fpage>&#x2013;<lpage>1302</lpage>. </citation>
</ref>
<ref id="B213">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Mukhanov</surname>
<given-names>V. F.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Abramo</surname>
<given-names>L. R. W.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Brandenberger</surname>
<given-names>R. H.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1997</year>). <article-title>Backreaction Problem for Cosmological Perturbations</article-title>. <source>Phys. Rev. Lett.</source> <volume>78</volume>, <fpage>1624</fpage>&#x2013;<lpage>1627</lpage>. arXiv: gr-qc/9609026. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physrevlett.78.1624</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B130">
<citation citation-type="web">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Neuser</surname>
<given-names>J.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Schander</surname>
<given-names>S.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Thiemann</surname>
<given-names>T.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2019</year>). <article-title>Quantum Cosmological Backreactions II: Purely Homogeneous Quantum Cosmology</article-title>. <comment>Available at: <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="http://arXiv:%201906.08185%20[gr-qc]">arXiv: 1906.08185 [gr-qc]</ext-link>
</comment> (<comment>Accessed June 19, 2019</comment>). </citation>
</ref>
<ref id="B131">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Panati</surname>
<given-names>G.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Spohn</surname>
<given-names>H.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Teufel</surname>
<given-names>S.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2003</year>). <article-title>Space-Adiabatic Perturbation Theory</article-title>. <source>Adv. Theor. Math. Phys.</source> <volume>7</volume>, <fpage>145</fpage>&#x2013;<lpage>204</lpage>. <comment>arXiv: math-ph/0201055</comment>. <pub-id pub-id-type="doi">10.4310/atmp.2003.v7.n1.a6</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B132">
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Paranjape</surname>
<given-names>A.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2012</year>). &#x201c;<article-title>Averaging the Inhomogeneous Universe</article-title>,&#x201d; in <source>Vignettes in Gravitation and Cosmology</source>, <fpage>77</fpage>&#x2013;<lpage>113</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1142/9789814322072_0004</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B133">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Paranjape</surname>
<given-names>A.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Singh</surname>
<given-names>T. P.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2008</year>). <article-title>Cosmic Inhomogeneities and Averaged Cosmological Dynamics</article-title>. <source>Phys. Rev. Lett.</source> <comment>101, 181101. 2008. arXiv: 0806.3497 [astro-ph]</comment>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physrevlett.101.181101</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B134">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Paranjape</surname>
<given-names>A.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Singh</surname>
<given-names>T. P.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2007</year>). <article-title>The Spatial Averaging Limit of Covariant Macroscopic Gravity: Scalar Corrections to the Cosmological Equations</article-title>. <source>Phys. Rev. D</source> <volume>76</volume>, <fpage>044006</fpage>. <comment>arXiv: gr-qc/0703106</comment>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physrevd.76.044006</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B135">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Parker</surname>
<given-names>L. E.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Raval</surname>
<given-names>A.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1999</year>). <article-title>Nonperturbative Effects of Vacuum Energy on the Recent Expansion of the Universe</article-title>, <comment>[Erratum: Phvs. Rev. D 67, 029901 (2003)]</comment>. <source>Phys. Rev. D</source> <volume>60</volume>, <fpage>063512</fpage>. arXiv: gr-qc/9905031. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physrevd.60.063512</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B136">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Parker</surname>
<given-names>L.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Fulling</surname>
<given-names>S. A.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1974</year>). <article-title>Adiabatic Regularization of the Energy-Momentum Tensor of a Quantized Field in Homogeneous Spaces</article-title>. <source>Phys. Rev. D</source> <volume>9</volume>, <fpage>341</fpage>&#x2013;<lpage>354</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physrevd.9.341</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B214">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Pattison</surname>
<given-names>C.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Vennin</surname>
<given-names>V.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Assadullahi</surname>
<given-names>H.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wands</surname>
<given-names>D.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2019</year>). <article-title>Stochastic Inflation beyond Slow Roll</article-title>. <source>J. Cosmol. Astropart. Phys.</source> <source>
<italic>JCAP</italic> 07</source>, <volume>2019</volume>, <fpage>031</fpage>. arXiv: 1905.06300 [astro-ph.CO]. <pub-id pub-id-type="doi">10.1088/1475-7516/2019/07/031</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B137">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Paz</surname>
<given-names>J.&#x20;P.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Sinha</surname>
<given-names>S.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1992</year>). <article-title>Decoherence and Back Reaction in Quantum Cosmology: Multidimensional Minisuperspace Examples</article-title>. <source>Phys. Rev. D</source> <volume>45</volume>, <fpage>2823</fpage>&#x2013;<lpage>2842</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physrevd.45.2823</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B138">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Paz</surname>
<given-names>J.&#x20;P.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Sinha</surname>
<given-names>S.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1991</year>). <article-title>Decoherence and Back Reaction: The Origin of the Semiclassical Einstein Equations</article-title>. <source>Phys. Rev. D</source> <volume>44</volume>, <fpage>1038</fpage>&#x2013;<lpage>1049</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physrevd.44.1038</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B139">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Peebles</surname>
<given-names>P. J.&#x20;E.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1982</year>). <article-title>Large Sclae Background Temperature and Mass Fluctuations Due to Scale- Invariant Primeval Perturbations</article-title>. <source>Astrophys. J.</source> <volume>263</volume>, <fpage>L1</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1086/183911</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B215">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Peebles</surname>
<given-names>P. J. E.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Alimi</surname>
<given-names>J.-M.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Fuo&#x308;zfa</surname>
<given-names>A.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2010</year>). <article-title>Phenomenology of the Invisible Universe</article-title>. <source>AIP Conf. Proc.</source> <volume>1241</volume>, <fpage>175182</fpage>. arXiv: 0910.5142 [astro-ph.CO]. <pub-id pub-id-type="doi">10.1063/1.3462631</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B140">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Peebles</surname>
<given-names>P. J.&#x20;E.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2010</year>). &#x201c;<article-title>Phenomenology of the Invisible Universe</article-title>,&#x201d; in <conf-name>AIP Conference Proceedings</conf-name>. <volume>1241</volume>, <fpage>175</fpage>&#x2013;<lpage>182</lpage>. <comment>arXiv: 0910.5142 [astro-ph.CO]</comment>. </citation>
</ref>
<ref id="B141">
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Peebles</surname>
<given-names>P. J.&#x20;E.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ratra</surname>
<given-names>B.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2003</year>). &#x201c;<article-title>The Cosmological Constant and Dark Energy</article-title>,&#x201d; in <source>Rev. Mod. Phys.</source> <volume>75</volume>. Editor <person-group person-group-type="editor">
<name>
<surname>Hsu</surname>
<given-names>J-P.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Fine</surname>
<given-names>D.</given-names>
</name>
</person-group>, pp. <fpage>559</fpage>&#x2013;<lpage>606</lpage>. <comment>arXiv: astro-ph/0207347</comment>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/revmodphys.75.559</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B142">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Penzias</surname>
<given-names>A. A.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wilson</surname>
<given-names>R. W.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1965</year>). <article-title>A Measurement of Excess Antenna Temperature at 4080 Mc/s</article-title>. <source>ApJ</source> <volume>142</volume>, <fpage>419</fpage>&#x2013;<lpage>421</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1086/148307</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B143">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Perlmutter</surname>
<given-names>S.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Aldering</surname>
<given-names>G.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Goldhaber</surname>
<given-names>G.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Knop</surname>
<given-names>R. A.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Nugent</surname>
<given-names>P.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Castro</surname>
<given-names>P. G.</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> (<year>1999</year>). <article-title>Measurements of &#x3a9; and &#x39b; from 42 High&#x2010;Redshift Supernovae</article-title>. <source>ApJ</source> <volume>517</volume>, <fpage>565</fpage>&#x2013;<lpage>586</lpage>. <comment>arXiv: astro-ph/9812133</comment>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1086/307221</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B144">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Pesce</surname>
<given-names>D. W. T.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Braatz</surname>
<given-names>J.&#x20;A.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Reid</surname>
<given-names>M. J.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Riess</surname>
<given-names>A. G.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Scolnic</surname>
<given-names>D.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Condon</surname>
<given-names>J.&#x20;J.</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> (<year>2020</year>). <article-title>The Megamaser Cosmology Project. XIII. Combined Hubble Constant Constraints</article-title>. <source>Astrophys. J.&#x20;Lett.</source> <volume>891</volume> (<issue>1</issue>), <fpage>L1</fpage>. arXiv: 2001.09213 [astro-ph.CO]. <pub-id pub-id-type="doi">10.3847/2041-8213/ab75f0</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B145">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Pinamonti</surname>
<given-names>N.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2011</year>). <article-title>On the Initial Conditions and Solutions of the Semiclassical Einstein Equations in a Cosmological Scenario</article-title>. <source>Commun. Math. Phys.</source> <volume>305</volume>, <fpage>563</fpage>&#x2013;<lpage>604</lpage>. <comment>arXiv: 1001.0864 [gr-qc]</comment>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s00220-011-1268-z</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B146">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Pinamonti</surname>
<given-names>N.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Siemssen</surname>
<given-names>D.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2015</year>). <article-title>Global Existence of Solutions of the Semiclassical Einstein Equation for Cosmological Spacetimes</article-title>. <source>Commun. Math. Phys.</source> <volume>334</volume> (<issue>1</issue>), <fpage>171</fpage>&#x2013;<lpage>191</lpage>. <comment>arXiv: 1309. 6303 [math-ph]</comment>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s00220-014-2099-5</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B147">
<citation citation-type="web">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Radzikowski</surname>
<given-names>&#x3bb;. I. J.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2008</year>). <article-title>Stable, Renormalizable, Scalar Tachyonic Quantum, Field Theory with, Chronology Protection</article-title>
<italic>.</italic> <comment>Available at: <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="http://arXiv:%200804.4534%20[math-ph]">arXiv: 0804.4534 [math-ph]</ext-link>
</comment> (<comment>Accessed April 29, 2008</comment>). </citation>
</ref>
<ref id="B148">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Ramsey</surname>
<given-names>S. A.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Hu</surname>
<given-names>B. L.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1997</year>). <article-title>Nonequilibrium Inflaton Dynamics and Reheating: Back Reaction of Parametric Particle Creation and Curved Spacetime Effects</article-title>, <comment>[Erratum: Phys. Rev. D 57, 3798 (1998)]</comment>. <source>Phys. Rev. D</source> <volume>56</volume>, <fpage>678</fpage>&#x2013;<lpage>705</lpage>. <comment>arXiv: hep-ph/9706207</comment>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physrevd.56.678</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B149">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Riess</surname>
<given-names>A. G.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Casertano</surname>
<given-names>S.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Yuan</surname>
<given-names>W.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Macri</surname>
<given-names>L. M.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Scolnic</surname>
<given-names>D.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2019</year>). <article-title>Large Magellanic Cloud Cepheid Standards Provide a 1% Foundation for the Determination of the Hubble Constant and Stronger Evidence for Physics beyond &#x39b;CDM</article-title>. <source>Astrophys. J.</source> <volume>876</volume> (<issue>1</issue>), <fpage>85</fpage>. <comment>arXiv: 1903.07603 [astro-ph.CO]</comment>. </citation>
</ref>
<ref id="B150">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Riess</surname>
<given-names>A. G.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Filippenko</surname>
<given-names>A. V.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Challis</surname>
<given-names>P.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Clocchiatti</surname>
<given-names>A.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Diercks</surname>
<given-names>A.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Garnavich</surname>
<given-names>P. M.</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> (<year>1998</year>). <article-title>Observational Evidence from Supernovae for an Accelerating Universe and a Cosmological Constant</article-title>. <source>Astron. J.</source> <volume>116</volume>, <fpage>1009</fpage>&#x2013;<lpage>1038</lpage>. <comment>arXiv: astro-ph/9805201</comment>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1086/300499</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B151">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Robertson</surname>
<given-names>H. P.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1933</year>). <article-title>Relativistic Cosmology</article-title>. <source>Rev. Mod. Phys.</source> <volume>5</volume>, <fpage>62</fpage>&#x2013;<lpage>90</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/revmodphys.5.62</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B251">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>R&#xe4;s&#xe4;nen</surname>
<given-names>S.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2009</year>). <article-title>Light Propagation in Statistically Homogeneous and Isotropic Dust Universes.</article-title> <source>J. Cosmol. Astropart. Phys.</source> <source>
<italic>JCAP</italic> 02</source>, <volume>2009</volume>, <fpage>011</fpage>. arXiv: 0812.2872 [astro-ph]. <pub-id pub-id-type="doi">10.1088/1475-7516/2009/02/011</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B217">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>R&#xe4;s&#xe4;nen</surname>
<given-names>S.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2010</year>). <article-title>Light Propagation in Statistically Homogeneous and Isotropic Universes with General Matter Content.</article-title> <source>J. Cosmol. Astropart. Phys.</source> <source>
<italic>JCAP</italic> 03</source>, <volume>2010</volume>, <fpage>018</fpage>. arXiv: 0912.3370 [astro-ph.CO]. <pub-id pub-id-type="doi">10.1088/1475-7516/2010/03/018</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B152">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Ross</surname>
<given-names>A. J.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Bautista</surname>
<given-names>J.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Tojeiro</surname>
<given-names>R.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Alam</surname>
<given-names>S.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Bailey</surname>
<given-names>S.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Burtin</surname>
<given-names>E.</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> (<year>2020</year>). <article-title>The Completed SDSS-IV Extended Baryon Oscillation Spectroscopic Survey: Large-Scale Structure Catalogues for Cosmological Analysis</article-title>. <source>Mon. Not. Roy. Astron. Soc.</source> <volume>498</volume> (<issue>2</issue>), <fpage>2354</fpage>&#x2013;<lpage>2371</lpage>. <comment>arXiv: 2007.09000 [astro-ph.CO]</comment>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1093/mnras/staa2416</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B153">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Rovelli</surname>
<given-names>C.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Vidotto</surname>
<given-names>F.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2008</year>). <article-title>Stepping Out of Homogeneity in Loop Quantum Cosmology</article-title>. <source>Class. Quan. Grav.</source> <volume>25</volume>, <fpage>225024</fpage>. arXiv: 0805.4585 [gr-qc]. <pub-id pub-id-type="doi">10.1088/0264-9381/25/22/225024</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B154">
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Rovelli</surname>
<given-names>&#x421;.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2010</year>). &#x201c;<article-title>Quantum Gravity</article-title>,&#x201d; in <source>Cambridge Monographs on Mathematical Physics</source>. <publisher-loc>Cambridge</publisher-loc>: <publisher-name>Cambridge University Press</publisher-name>. </citation>
</ref>
<ref id="B155">
<citation citation-type="web">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Schander</surname>
<given-names>S.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Thiemann</surname>
<given-names>T.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2019a</year>). <article-title>Quantum Cosmological Backreactions I: Cosmological Space Adiabatic Perturbation Theory</article-title>
<italic>.</italic> <comment>Available at: <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="http://arXiv:%201906.08166%20[gr-qc]">arXiv: 1906.08166 [gr-qc]</ext-link>
</comment> (<comment>Accessed June 19, 2019</comment>). </citation>
</ref>
<ref id="B156">
<citation citation-type="web">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Schander</surname>
<given-names>S.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Thiemann</surname>
<given-names>T.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2019b</year>). <article-title>Quantum, Cosmological Backreactions III: Deparametrized Quantum, Cosmological Perturbation Theory</article-title>. <comment>Available at: <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="http://arXiv:%201906.08194%20[gr-qc]">arXiv: 1906.08194 [gr-qc]</ext-link>
</comment> (<comment>Accessed June 19, 2019</comment>). </citation>
</ref>
<ref id="B157">
<citation citation-type="web">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Schander</surname>
<given-names>S.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Thiemann</surname>
<given-names>T.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2019c</year>). <article-title>Quantum, Cosmological Backreactions IV: Constrained Quantum, Cosmological Perturbation Theory</article-title>. <comment>Available at: <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="http://arXiv:%201909.07271%20[gr-qc]">arXiv: 1909.07271 [gr-qc]</ext-link>
</comment> (<comment>Accessed September 16, 2019</comment>). </citation>
</ref>
<ref id="B158">
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Schlosshauer</surname>
<given-names>&#x39c;. &#x391;.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2007</year>). <source>Decoherence and the Quantum-To-Classical Transition</source>. <publisher-loc>Berlin, Heidelberg</publisher-loc>: <publisher-name>Springer-Verlag</publisher-name>.</citation>
</ref>
<ref id="B159">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Sinha</surname>
<given-names>S.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Hu</surname>
<given-names>B. L.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1991</year>). <article-title>Validity of the Minisuperspace Approximation: An Example from Interacting Quantum Field Theory</article-title>. <source>Phys. Rev. D</source> <volume>44</volume>, <fpage>1028</fpage>&#x2013;<lpage>1037</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physrevd.44.1028</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B160">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Spergel</surname>
<given-names>D. N.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2015</year>). <article-title>The Dark Side of Cosmology: Dark Matter and Dark Energy</article-title>. <source>Science</source> <volume>347</volume>, <fpage>1100</fpage>&#x2013;<lpage>1102</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1126/science.aaa0980</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B161">
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Starobinsky</surname>
<given-names>&#x391;. &#x391;.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1987</year>). &#x201c;<article-title>A New Type of Isotropic Cosmological Models without Singularity</article-title>,&#x201d; in <source>Quantum Cosmology, Advanced Series in Astrophysics and Cosmology</source> <volume>3</volume>. Editors <person-group person-group-type="editor">
<name>
<surname>Khalatnikov</surname>
<given-names>I. M.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Mineev</surname>
<given-names>V. P.</given-names>
</name>
</person-group>, pp. <fpage>130</fpage>&#x2013;<lpage>133</lpage>. </citation>
</ref>
<ref id="B230">
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Starobinsky</surname>
<given-names>A. A.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1982</year>). &#x201c;<article-title>Dynamics of Phase Transition in the New Inflationary Universe Scenario and Generation of Perturbations</article-title>&#x201d;. In: <source>Phys. Lett. B</source> <volume>117</volume>, <fpage>175</fpage>&#x2013;<lpage>178</lpage>. </citation>
</ref>
<ref id="B231">
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Starobinsky</surname>
<given-names>A. A.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1988</year>). &#x201c;<article-title>Stochastic de Sitter (inflationary) stage in early Universe</article-title>&#x201d;. In: <source>Field Theory, Quantum Gravity and Strings. Lecture Notes in Physics</source>. Editors <person-group person-group-type="editor">
<name>
<surname>de Vega</surname>
<given-names>H. J.</given-names>
</name>
<name>
<surname>S&#x00E1;nchez</surname>
<given-names>N.</given-names>
</name>
</person-group>. <conf-name>Springer</conf-name>, <conf-loc>Berlin, Heidelberg</conf-loc>.</citation>
</ref>
<ref id="B218">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Starobinsky</surname>
<given-names>A. A.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Yokoyama</surname>
<given-names>J. i.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1994</year>). <article-title>Equilibrium state of a self-interacting scalar field in the de Sitter background</article-title>. <source>Phys. Rev. D</source> <volume>50</volume>, <fpage>6357</fpage>&#x2013;<lpage>6368</lpage>. <comment>arXiv: astro-ph/9407016</comment>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physrevd.50.6357</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B221">
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Stottmeister</surname>
<given-names>A.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2015</year>). <article-title>On the Embedding of Quantum, Field Theory on Curved Spacetimes into Loop Quantum Gravity</article-title>. <comment>PhD thesis</comment>. <publisher-loc>N&#xfc;rnberg</publisher-loc>: <publisher-name>Friedrich-Alexander-Universit&#xe4;t Erlangen</publisher-name>. </citation>
</ref>
<ref id="B163">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Stottmeister</surname>
<given-names>A.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Thiemann</surname>
<given-names>T.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2016a</year>). <article-title>Coherent States, Quantum Gravity, and the Born-Oppenheimer Approximation. I. General Considerations</article-title>. <source>J.&#x20;Math. Phys.</source> <volume>57</volume> (<issue>6</issue>), <fpage>063509</fpage>. arXiv: 1504.02169 [math-ph]. <pub-id pub-id-type="doi">10.1063/1.4954228</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B164">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Stottmeister</surname>
<given-names>A.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Thiemann</surname>
<given-names>T.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2016b</year>). <article-title>Coherent States, Quantum Gravity, and the Born- Oppenheimer Approximation. II. Compact Lie Groups</article-title>. <source>J.&#x20;Math. Phys.</source> <volume>57</volume>, <fpage>073501</fpage>. arXiv: 1504.02170 [math-ph]. <pub-id pub-id-type="doi">10.1063/1.4954803</pub-id>7&#x20;</citation>
</ref>
<ref id="B165">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Stottmeister</surname>
<given-names>A.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Thiemann</surname>
<given-names>T.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2016c</year>). <article-title>Coherent States, Quantum Gravity, and the Born-Oppenheimer Approximation. III.: Applications to Loop Quantum Gravity</article-title>. <source>J.&#x20;Math. Phys.</source> <volume>57</volume>, <fpage>083509</fpage>. arXiv: 1504.02171 [math-ph]. <pub-id pub-id-type="doi">10.1063/1.4960823</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B166">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Sussman</surname>
<given-names>R. A.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2011</year>). <article-title>Back-reaction and Effective Acceleration in Generic LTB Dust Models</article-title>. <source>Class. Quan. Grav.</source> <volume>28</volume>, <fpage>235002</fpage>. arXiv: 1102.2663 [gr-qc]. <pub-id pub-id-type="doi">10.1088/0264-9381/28/23/235002</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B167">
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Teufel</surname>
<given-names>S.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2003</year>). &#x201c;<article-title>Adiabatic Perturbation Theory in Quantum Dynamics</article-title>,&#x201d; in <source>Lecture Notes in Mathematics</source>. <publisher-loc>Berlin</publisher-loc>: <publisher-name>Springer-Verlag</publisher-name>, <volume>1821</volume>. </citation>
</ref>
<ref id="B168">
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Thiemann</surname>
<given-names>T.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2008</year>). <source>Modern Canonical Quantum General Relativity</source>. <publisher-loc>Cambridge</publisher-loc>: <publisher-name>Cambridge University Press</publisher-name>.</citation>
</ref>
<ref id="B169">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Tomita</surname>
<given-names>&#x41a;.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2000</year>). <article-title>Distances and Lensing in Cosmological Void Models</article-title>. <source>Astrophys. J.</source> <volume>529</volume>, <fpage>38</fpage>. arXiv: astro-ph/9906027. </citation>
</ref>
<ref id="B220">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Tsamis</surname>
<given-names>N. C.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Woodard</surname>
<given-names>R. P.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1993</year>). <article-title>Relaxing the Cosmological Constant</article-title>. <source>Phys. Lett. B</source> <volume>301</volume>, <fpage>351</fpage>&#x2013;<lpage>357</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/0370-2693(93)91162-G</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B219">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Tsamis</surname>
<given-names>N. C.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Woodard</surname>
<given-names>R. P.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1996</year>). <article-title>Quantum Gravity Slows Inflation</article-title>. <source>Nucl. Phys. B</source> <volume>474</volume>, <fpage>235</fpage>&#x2013;<lpage>248</lpage>. <comment>arXiv: hep-ph/9602315</comment>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/0550-3213(96)00246-5</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B252">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Tsamis</surname>
<given-names>N. C.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Woodard</surname>
<given-names>R. P.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2005</year>). <article-title>Stochastic Quantum Gravitational Inflation</article-title>. <source>Nucl. Phys. B</source> <volume>724</volume>, <fpage>295</fpage>&#x2013;<lpage>328</lpage>. <comment>arXiv: gr-qc/0505115</comment>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.nuclphysb.2005.06.031</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B222">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Unruh</surname>
<given-names>W. G.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1998</year>). " <article-title>Cosmological Long Wavelength Perturbations</article-title>". In: <comment>arXiv: astro-ph/9802323</comment>. </citation>
</ref>
<ref id="B170">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Vidotto</surname>
<given-names>F.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2011</year>). <article-title>Spinfoam Cosmology</article-title>. <source>J.&#x20;Phys. Conf. Ser.</source> <volume>314</volume>, <fpage>012049</fpage>. <comment>arXiv: 1011.4705 [gr-qc]</comment>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1088/1742-6596/314/1/012049</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B171">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Vilenkin</surname>
<given-names>A.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1989</year>). <article-title>Interpretation of the Wave Function of the Universe</article-title>. <source>Phys. Rev. D</source> <volume>39</volume>, <fpage>1116</fpage>&#x2013;<lpage>1122</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physrevd.39.1116</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B172">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Wald</surname>
<given-names>R. M.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1977</year>). <article-title>The Back Reaction Effect in Particle Creation in Curved Spacetime</article-title>. <source>Commun. Math. Phys.</source> <volume>54</volume>, <fpage>1</fpage>&#x2013;<lpage>19</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/bf01609833</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B173">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Wald</surname>
<given-names>R. M.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1978</year>). <article-title>Trace Anomaly of a Conformally Invariant Quantum Field in Curved Spacetime</article-title>. <source>Phys. Rev. D</source> <volume>17</volume>, <fpage>1477</fpage>&#x2013;<lpage>1484</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physrevd.17.1477</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B174">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Walker</surname>
<given-names>A. G.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1937</year>). <article-title>On Milne&#x27;s Theory of World-Structure</article-title>. <source>Proc. Lond. Math. Soc.</source> <volume>s2-42</volume> (<issue>1</issue>), <fpage>90</fpage>&#x2013;<lpage>127</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1112/plms/s2-42.1.90</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B175">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Wheeler</surname>
<given-names>J.&#x20;A.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1957</year>). <article-title>On the Nature of Quantum Geometrodynamics</article-title>. <source>Ann. Phys.</source> <volume>2</volume>, <fpage>604</fpage>&#x2013;<lpage>614</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/0003-4916(57)90050-7</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B176">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Wiltshire</surname>
<given-names>D. L.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2009</year>). <article-title>Average Observational Quantities in the Timescape Cosmology</article-title>. <source>Phys. Rev. D</source> <volume>80</volume>, <fpage>123512</fpage>. arXiv: 0909.0749 [astro-ph.CO]. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physrevd.80.123512</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B177">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Zalaletdinov</surname>
<given-names>R.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1997</year>). <article-title>Averaging Problem in General Relativity, Macroscopic Gravity and Using Einstein&#x27;s Equations in Cosm,ol,ogy</article-title>. <source>Bull. Astron. Soc. India</source> <volume>25</volume>, <fpage>401</fpage>&#x2013;<lpage>416</lpage>. <comment>arXiv: gr-qc/9703016</comment>. </citation>
</ref>
<ref id="B178">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Zalaletdinov</surname>
<given-names>R.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2008</year>). <article-title>The Averaging Problem in Cosmology and Macroscopic Gravity</article-title>. <source>Int. J.&#x20;Mod. Phys. A.</source> <volume>23</volume>, <fpage>1173</fpage>&#x2013;<lpage>1181</lpage>. <comment>arXiv: 0801.3256 [gr-qc]</comment>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1142/s0217751x08040032</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B179">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Zel&#x27;dovich</surname>
<given-names>Y.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Einasto</surname>
<given-names>J.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Shandarin</surname>
<given-names>S.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1982</year>). <article-title>Giant Voids in the Universe</article-title>. <source>Nature</source> <volume>300</volume>, <fpage>407</fpage>&#x2013;<lpage>413</lpage>. </citation>
</ref>
<ref id="B180">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Zel&#x27;dovich</surname>
<given-names>Y.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Starobinsky</surname>
<given-names>A. A.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1972</year>). <article-title>Particle Production and Vacuum Polarization in an Anisotropic Gravitational Field</article-title>. <source>Sov. Phys. JETP</source> <volume>34</volume>, <fpage>1159</fpage>&#x2013;<lpage>1166</lpage>. </citation>
</ref>
</ref-list>
</back>
</article>