1.12: Paikallinen jännitemelutausta

Etusivu ／ Luku 1: Energiakuituteoria

I. Mitä se on (määritelmä ja intuitio)
Paikallinen jännitemelutausta (TBN) tarkoittaa sellaista paikallista, mitattavaa häiriötä, joka syntyy, kun yleisesti epävakaat hiukkaset (GUP) hajoamis-/takaisinsyöttövaiheessa palauttavat aiemmin kiristettyä energiaa ”energiamereen” satunnaisella, laajakaistaisella ja matalakoherentin tavoin.

• Tämä ei ole ”energiaa tyhjästä”, vaan koko veto–sironta-prosessin tilastollinen ilmentymä. Yhdessä tilastollisen jännitegravitaation (STG) kanssa ne ovat saman kolikon kaksi puolta: olemassaolon aikana veto rakentaa ”kaltevuuden” (STG), kun taas hajoamisvaiheessa sironta nostaa ”melupohjaa” (TBN).
• Säteily ei ole välttämätöntä: TBN voi ilmetä lähikentän ei-säteilevänä omameluna — satunnaisina vaihteluina voimassa, siirtymässä, vaiheessa, taite­kertoimessa, jännitteessä, magnetoituvuudessa jne. — tai, kun läpinäkyvyysikkunat ja geometrinen kirkastus sen sallivat, laajakaistaisena kontinuumina kaukokentässä. Pienissä laboratoriotiloissa TBN näkyy usein ”tyhjiövärähtelymäisenä” melutason nousuna tai spektrimuodon muutoksena ilman pakollista radio-/mikroaaltosäteilyä.

II. Miten se tulee näkyviin (luku­kanavat ja suotuisat olosuhteet)

1. Lähikenttä / intrinsiikkikanava (ei-säteilevä)

• Mekaniikka ja inerti a: voima-/kiihtyvyysmelun pohja torsionvaa’assa, mikro-/nano-­konsolissa, gravitaatiogradienttimittarissa, atominterferometrissä.
• Vaihe ja taite: interferometrin vaihe-epävakaus, optisen onkalon viivanleveys-/taajuusdrifti, dielektrisen vakion tai jännite-indusoidun kaksoistaitekertoimen satunnaisdrifti.
• Sähkömagneettinen lähikenttä: magnetoituvuuden/johtavuuden vaihtelut suprajohtavissa resonansseissa, SQUIDeissa ja Josephson-laitteissa.
• Termoakustiikka/elasticiteetti: satunnaiset jännitys-, paine- ja tiheys­perturbaatiot (usein ei-terminen komponentti).
  Suotuisat: matala lämpötila, pienet häviöt, korkea Q, hyvä tärinäeristys ja suojaus, sekä rajat–geometria-”nupit”, jotka ovat toistettavasti skannattavissa.

2. Kaukokenttä / säteilevä (jos läsnä)

• Diffuusi kontinuumpohja radio-/mikroaaltoläpinäkyvyysikkunoissa ja suuntakooste (geometrinen kirkastus/samansuunta­superpositio).
• Nauha-/kaarimaiset kirkastumat tapahtuma-alueilla (yhdentymisakseli, iskuaallon etureuna, leikkaustaso, ulosvirtauksen akseli).
  Suotuisat: vähäinen absorptio, mallinnettava ja poistettava etuala, riittävä näkökenttä ja integraatioaika.

III. Kokonaisilme (havaintotunnusmerkit)

• Heikko, diffuusi, lähes ”lähteetön”: ei piste­lähteen terävyyttä, vaan hienojyväistä taustatekstuuria; ajassa yleensä stationaarinen tai hitaasti muuttuva.
• Laajakaistainen, matalakoherentti: lähikentässä yhtäaikainen melutason nousu/spektrimuodon muutos useissa lukusuureissa; kaukokentässä — dispersiosta ja etualasta korjattuna — ei selvää kaistavalintaa.
• Aikajärjestys ”melu ensin, voima sitten”: samassa tapahtumadomeenissa TBN syttyy ensin; STG (kaltevuuden syveneminen) näkyy myöhemmin hitaissa muuttujissa kuten rata/lins saus/saapumisaika.
• Yhteissuunta avaruudessa (geometrinen sormenjälki): TBN-kirkastumisen etusuunta yhtyy STG-kaltevuuden pääakseliin (samat geometrian ja ulkokentän rajoitteet).
• Palautuva reitti (ohjattavuus & regressio): kun ajoa heikennetään tai rajoja muutetaan, TBN laskee ensin, ja potentiaalikaltevuus perääntyy myöhemmin; ajon vahvistus toistaa alkuperäisen polun.

IV. Edustavat tilanteet ja kandidaatit (astronomia & laborat orio rinnakkain)

1. Astronomia

• Ylisuuri komponentti koko taivaan diffuusissa taustassa (esim. tilastollinen radio-excess-signaali, ks. 3.2): esimerkki lukemattomien heikkojen aaltopakettien summauksesta.
• Nauha-/kaarireliktit yhdentyvien klustereiden iskureunoilla sekä (mini)radiohalot: kirkastuma yhdentymisakselin/leikkaustason suuntaisesti, sopusoinnussa samansuunta­koosteen ja ”melu ensin, voima sitten” -järjestyksen kanssa.
• Diffuusit sillat klusterien/filamenttien välillä: pitkiä, himmeitä juovia laajojen leikkaus-/konvergenssivyöhykkeiden kohdalla — merkki suuntasummasta.
• Laaja pohja tähtipurkaus- ja ulosvirtausprototyypeissä (M82, NGC 253): pysyvässä leikkaus–isku–ulosvirtaus-ympäristössä aksiaalisina nauhoina tai levyinä alustoina.
• Diffuusi utu/kuplat Linnunradan keskuksessa: laaja huntu ulosvirtauksen/rekonneksion/leikkauksen ympärillä, jossa yhdistyvät matalakoherenttius ja geometrinen kirkastus.

2. Koe & tekniikka

• Lähikenttä/intrinsiikki: pitkän aikavälin seuranta melupohjasta ja spektrimuodosta torsionvaa’oissa, mikro/nanomekaanisissa resonansseissa, atominterferometreissä, optisissa onkaloissa, suprajohtavissa resonansseissa ja SQUIDeissa.
• Kaukokenttä/säteilevä: ohjatuissa onkaloissa/aaltoputkissa havaitaan diffuusin kontinuumin (epä)esiintyminen ja suunnanvaihdot geometrian ja rajojen moduloinnilla.
  Molemmat polut on hyvä yhteiskartottaa ja ajallistaa STG-indikaattorien (lins saus, dynamiikka, ajoitus) kanssa samassa alueessa.

V. Tulkintakriteerit & väärennösten torjunta (”aito melu” vs. instrumentti/etuala)

• Aikasarjojen ristikorrelaatio: samassa taivaan alueessa mitataan positiivinen viive ja regression kesto TBN:n ja STG:n välillä.
• Pääakselin johdonmukaisuus: tarkista, että TBN-kirkastuksen akseli ja STG-kaltevuuden akseli kehittyvät yhdessä.
• Ylireittinen, kaistaton, yhteisesiintyvä: lähikentässä katso samanaikaisuutta yli lukusuureiden; kaukokentässä, dedispersion jälkeen monikaistainen yhteisliike.
• Palautuvuus ja toistettavuus: ”nuppeja” edestakaisin kiertämällä varmista ”melu ensin, voima sitten” ja regressiopolku.
• Etualan & laite­melun poist o: yhdennaista aikaskaala, PSF/kaista ja prosessiketju; käytä minimiparametrisia y t i mi ä, vältä ”kaikkiin sopivaa” ylisovitusta.

VI. Yhteisluku STG:n kanssa (yksi kartta -strategia)

• Samat koordinaatit: pohjan nousu/spektrimuutos (TBN) ja pienet residuaalit rotaatiossa/lins s auksessa/ajoituksessa (STG) viedään samalle kartalle yhteisen suunnan ja kuvion testaamiseksi.
• Koko ketjun seuranta yhdentymis- ja voimakkaan leikkauksen domeeneissa (ks. 3.21): TBN syttyy ensin – STG seuraa – ja palaa tapahtuman jälkeen.

VII. Varhainen maailmankaikkeus (tausta­kalvo)
Tiheän törmäilyn ja voimakkaan termalisaation kaudella TBN:n diffuusi komponentti saattoi mustakappaleistua ja ”jäätyä” CMB:n perustaksi (ks. 8.6), jonka päälle myöhemmät TBN–STG-tekstuurit kerrostuivat.

VIII. Yhteenvetona
TBN on paikallinen, mitattava kasvot ”takaisin mereen” -vaiheesta: se voi olla lähikentän ei-säteilevä omamelu tai — suotuisissa oloissa — diffuusi laajakaistakontinuum i kaukokentässä. Parina TBN–STG muodostaa ”melu–voima”-duon, jonka kolme intuitiivista tarkistetta ovat: melu ensin, voima sitten; yhteissuunta avaruudessa; palautuva reitti. Yhteiskartoitus, yhteiset akselit ja yhteinen aikaperusta samassa aika–avaruusdomeenissa ovat avain muuttaa ”melupikselit” ”jännitekartoiksi”.