1.12: Nhiễu nền căng độ cục bộ

Trang chủ ／ Chương 1: Lý thuyết Sợi Năng lượng (V5.05)

I. Là gì (định nghĩa và trực giác)
Nhiễu nền căng độ cục bộ (TBN) là phần nhiễu có thể đọc được tại chỗ, phát sinh khi hạt bất ổn tổng quát (GUP) ở pha giải thể/bù lại rải trả năng lượng đã từng bị siết, theo cách ngẫu nhiên – băng rộng – độ tương hợp thấp, và trả lại cho “biển năng lượng”.

• Đây không phải nguồn năng lượng “từ hư không”, mà là diện mạo thống kê của toàn bộ quá trình kéo – rải. Nó và trọng lực căng độ thống kê (STG) là hai mặt của cùng một đồng xu: trong thời gian tồn tại, hành vi kéo tích lũy thành “sườn dốc” (STG); còn ở giai đoạn giải thể, phần rải trả nâng “mặt đáy” (TBN).
• Không nhất thiết phải có bức xạ: TBN có thể là nhiễu nội tại gần trường / phi bức xạ, dưới dạng dao động ngẫu nhiên của các đại lượng đo như lực, chuyển vị, pha, chiết suất, ứng suất, độ từ hóa…; cũng có thể, khi cửa sổ trong suốt và hình học cho phép tăng sáng, biểu hiện ở xa trường như phổ liên tục băng rộng. Trong thể tích nhỏ của phòng thí nghiệm, TBN thường hiện thành nâng nền “kiểu dao động chân không” hoặc biến dạng phổ, chưa chắc kèm phát xạ vô tuyến/vi ba.

II. Hiện hình thế nào (kênh đọc và điều kiện thuận lợi)

1. Gần trường / nội tại (phi bức xạ)

• Cơ học & quán tính: nền nhiễu lực/ gia tốc của cân xoắn, dầm vi/na-nô treo, đo gradient hấp dẫn, giao thoa nguyên tử.
• Pha & chiết quang: rung pha giao thoa kế, độ rộng/độ trôi tần của hốc quang, trôi ngẫu nhiên của hằng số điện môi hoặc lưỡng chiết do ứng suất.
• Gần trường điện từ: dao động từ hóa/điện dẫn của cộng hưởng siêu dẫn, SQUID, phần tử Josephson.
• Nhiệt–âm/đàn hồi: ứng suất, áp suất, nhiễu loạn mật độ mang tính ngẫu nhiên (có thể không nhiệt).
  Điều kiện tăng khả năng đọc ra: nhiệt độ thấp, tổn hao nhỏ, hệ số Q cao, cách rung & che chắn tốt, “núm” biên–hình học có thể quét lặp lại.

2. Xa trường / bức xạ (khi có bức xạ)

• Nền phổ liên tục mờ–rộng trong cửa sổ vô tuyến/vi ba và chồng chất có hướng (tăng sáng hình học/đồng hướng).
• Vệt/vòm tăng sáng trên không gian sự kiện (trục nhập đôi, vùng sốc, mặt cắt trượt, hướng dòng thoát).
  Điều kiện tăng khả năng đọc ra: kênh hấp thụ thấp, mô hình và khử được tiền cảnh, trường nhìn & thời gốc tích phân đủ lớn.

III. Diện mạo tổng thể (dấu hiệu quan trắc)

• Yếu, mờ, gần “phi nguồn”: không sắc kiểu điểm nguồn mà giống hoa văn nền; theo thời gian thường ổn định hoặc biến chậm.
• Băng rộng, tương hợp thấp: ở gần trường, thể hiện nâng nền đồng thời/đổi hình phổ trên nhiều đại lượng đọc; ở xa trường, sau khi khử tán sắc và tiền cảnh, không nên có ưu tiên dải rõ rệt.
• Trật tự thời gian “tiếng trước lực sau”: trong cùng không gian sự kiện, TBN sáng lên trước; STG (sườn dốc sâu thêm) đến sau trong các biến chậm như quỹ đạo/ thấu kính/ trễ thời gian.
• Cùng hướng trong không gian (vân hình học): hướng ưu tiên nơi TBN tăng sáng trùng với trục chính nơi sườn dốc STG sâu thêm (cùng bị ràng buộc bởi hình học & ngoại trường).
• Khả nghịch đường đi (điều khiển & hồi quy): khi giảm kích thích hoặc đổi biên, TBN hạ trước, rồi sườn thế lùi sau; tăng kích thích lần nữa có thể lặp lại quỹ đạo cũ.

IV. Bối cảnh tiêu biểu & ứng viên (thiên văn và thí nghiệm song hành)

1. Thiên văn

• Thành phần dư của nền tán xạ toàn bầu trời (như tín hiệu thống kê của bối nền vô tuyến dư, xem 3.2): ví dụ dẫn nhập cho “chồng chất vô số bó sóng yếu”.
• Dải/di tích hình cung ở tiền tuyến sốc của cụm hợp nhất & vầng vô tuyến/vi vô tuyến: tăng sáng dọc trục nhập đôi/ mặt cắt trượt, phù hợp chồng hướng và “tiếng trước lực sau”.
• Cầu tán xạ giữa cụm/ sợi vũ trụ: xuất hiện dải mảnh mờ tại vùng cắt–hội tụ lớn, gợi ý cộng dồn đồng hướng.
• Nền rộng ở thiên hà bùng nổ sao & dòng thoát (M82, NGC 253): trong môi trường cắt–sốc–dòng thoát kéo dài, hiện thành dải trục hoặc nền phủ rộng.
• Sương/“bọt” mờ quanh tâm Ngân Hà: hào quang mờ rộng quanh vùng dòng thoát/ tái nối/ cắt, đồng thời mang đặc trưng tương hợp thấp & tăng sáng hình học.

2. Thí nghiệm & kỹ thuật

• Gần trường/ nội tại: theo dõi dài hạn nền nhiễu & hình phổ của cân xoắn, cộng hưởng vi/na-cơ, giao thoa nguyên tử, hốc quang, cộng hưởng siêu dẫn & SQUID.
• Xa trường/ bức xạ: trong các hốc/ống dẫn điều khiển, quan sát có/không và đổi hướng của phổ liên tục mờ–rộng thông qua điều biến hình học & biên.
  Cả hai nhánh đều nên đồng đồ–đồng thời với các chỉ thị STG cùng miền (lensing, động lực học, đo thời).

V. Tiêu chuẩn phân biệt & chống giả (tách “nhiễu thật” khỏi “nhiễu máy/tiền cảnh”)

• Tương quan chéo theo thời gian: trong cùng miền trời định lượng độ trễ dương và thời gian hồi quy giữa TBN và STG.
• Nhất quán trục chính: kiểm tra đồng hướng tiến hóa giữa trục tăng sáng TBN và trục làm dốc sâu của thế.
• Đồng khởi – không phân dải xuyên kênh: ở gần trường, xem đồng thời trên nhiều đại lượng đọc; ở xa trường, sau khử tán sắc, xem đa băng cùng chuyển.
• Khả nghịch & lặp lại: quay núm tới lui để kiểm chứng “tiếng trước lực sau” và quỹ đạo hồi quy có thể lặp.
• Gỡ tiền cảnh & nhiễu máy: thống nhất mốc thời gian, PSF/băng thông, pipeline; dùng hạt nhân tham số tối giản, tránh “vạn năng khớp”.

VI. Đọc ghép với trọng lực căng độ thống kê (chiến lược đồng đồ)

• Đặt cùng trục – cùng bản đồ: nâng nền/đổi phổ (phía TBN) và phần dư nhỏ của quay/lensing/timing (phía STG) lên cùng tọa độ, để kiểm tra đồng hướng & đồng đồ.
• Theo dõi chuỗi đầy đủ trong không gian sự kiện có nhập đôi & cắt mạnh (xem 3.21): TBN khởi trước – STG tới sau – hồi quy về sau sự kiện.

VII. Vũ trụ sớm (tấm nền cố định)
Ở thời kỳ va chạm dày đặc – nhiệt hóa mạnh, thành phần tán xạ của TBN có thể bị “hóa đen” và đóng băng thành nền cố định ngày nay (phần đế của CMB, xem 8.6), trên đó chồng lên hoa văn TBN–STG của các thời kỳ về sau.

VIII. Tóm lại
Nhiễu nền căng độ cục bộ là mặt đọc được tại chỗ của pha “rải về biển”: có thể nội tại gần trường, phi bức xạ, hoặc – khi điều kiện thuận – liên tục băng rộng ở xa trường. Cặp TBN–STG tạo thành song tấu “nhiễu–lực”, với ba kiểm nghiệm trực quan: tiếng trước lực sau, cùng hướng không gian, đường chạy khả nghịch. Đồng đồ–đồng trục–đồng thời hai phía trong cùng miền thời–không là chìa khóa để biến “pixel nhiễu” thành “bản đồ căng độ”.