1.12: Místní šum napěťového pozadí

Domů ／ Kapitola 1: Teorie energetických vláken

I. Co to je (definice a intuice)
Místní šum napěťového pozadí (TBN) je lokálně měřitelná porucha, která vzniká, když zobecněné nestabilní částice (GUP) ve fázi rozpadu/doplnění vracejí dříve napjatou energii zpět do „moře energie“ náhodně, širokopásmově a s nízkou koherencí.

• Nejde o energii z ničeho, nýbrž o statistickou tvář celého procesu tahu–rozptylu. Spolu se statistickou gravitační tenzí (STG) tvoří dvě strany jedné mince: během existence tah vytváří „svah“ (STG), zatímco ve fázi rozpadu rozptyl zvyšuje „šumové dno“ (TBN).
• Záření není nutnou podmínkou: TBN se může projevit jako vlastní, nesvítivý šum blízkého pole — náhodné fluktuace síly, posunu, fáze, indexu lomu, napětí, magnetizovatelnosti aj. — nebo, pokud okna propustnosti a geometrické zesvětlení dovolí, jako širokopásmové kontinuum v dálkovém poli. V malých laboratorních objemech se TBN často projevuje jako „vakuově-fluktuační“ zdvih šumového dna či změna tvaru spektra, nikoli nutně s rádiovou/mikrovlnnou emisí.

II. Jak se zviditelňuje (čtecí kanály a příznivé podmínky)

1. Blízké pole / vlastní (nesvítivé)

• Mechanika a inerce: šumové dno síly/zrychlení u torzní váhy, mikro/nano-konzol, gravitačních gradiometrů, atomových interferometrů.
• Fáze a refrakce: fázový jitter interferometrů, rozšíření čáry/odplouvání frekvence optických dutin, náhodné drifty dielektrické konstanty či napětím indukované dvojlomu.
• EM blízké pole: fluktuace magnetizace/vodivosti v supravodivých rezonátorech, SQUIDech, josephsonových prvcích.
• Termoakustika/elasticita: náhodné mikroporuchy napětí, tlaku, hustoty (často netermální).
  Příznivé: nízká teplota, malé ztráty, vysoké Q, dobrá vibroizolace a stínění, a „knoflíky“ hranic–geometrie pro opakované skenování.

2. Dálkové pole / svítivé (je-li přítomno)

• Difuzní kontinuální podklad v rádiových/mikrovlnných oknech propustnosti s směrovou superpozicí (geometrické zesvětlení/souosé skládání).
• Pruhy/oblouky zjasnění podél událostních geometrií (osa sloučení, rázové čelo, smyková rovina, osa odtoku).
  Příznivé: nízká absorbce, modelovatelný a odečitatelný popřední signál, dostatečné zorné pole a integrační čas.

III. Celkový vzhled (pozorovací znaky)

• Slabý, difuzní, téměř „bez zdroje”: nikoli ostrý bodový zdroj, spíše jemná textura pozadí; v čase obvykle stacionární či pomalu proměnný.
• Širokopásmový, nízkokoherentní: v blízkém poli synchronní zdvih dna/změna tvaru spektra napříč více měřenými veličinami; v dálkovém poli — po korekci disperze a popředí — bez silné pásmové preference.
• Časová posloupnost „nejprve šum, pak síla“: v téže událostní oblasti TBN vystupuje dřív; STG (prohlubování svahu) se projeví později v pomalých proměnných (dráhy/lensing/timing).
• Spolusměrnost v prostoru (geometrický otisk): preferenční směr zjasnění TBN se kryje s hlavní osou prohlubování svahu STG (pod týmiž geometrickými a poliovými omezeními).
• Vratná dráha (řiditelnost & regrese): při oslabení buzení nebo změně hranic TBN klesá první, poté ustupuje potenciálový svah; při opětovném zesílení lze původní stopu zopakovat.

IV. Reprezentativní scény a kandidáti (astronomie a laboratoř souběžně)

1. Astronomie

• Přebytečná složka v celonebeském difuzním pozadí (např. statistický signál „radio-excess“, viz 3.2): předehra skládání nesčetných slabých vlnových balíčků.
• Pruhy/obloukové relikty na rázových čelech slučujících se klastrů a (mini)radiohaló: zjasnění podél osy sloučení/smykových rovin, v souladu se souosým skládáním a „nejprve šum, pak síla“.
• Difuzní mosty mezi klastr y/filamenty: dlouhé, mdlé pásy v oblastech velkoškálového smyku/konvergence, náznak směrové sumace.
• Široká podložka u prototypů starburstů a odtoků (M82, NGC 253): v trvalém prostředí smyk–ráz–odtok jako axiální pruhy či plošné koberce.
• Difuzní mlhy/bubliny v galaktickém centru: rozsáhlý závoj kolem oblastí odtoku/re-spojení/smyku s nízkou koherencí a geometrickým zesvětlením.

2. Experiment & inženýrství

• Blízké pole/vlastní: dlouhodobé sledování šumového dna a spektrálního tvaru u torzních vah, mikro/nano-mechanických rezonátorů, atomových interferometrů, optických dutin, supravodivých rezonátorů a SQUIDů.
• Dálkové pole/svítivé: v řízených dutinách/vlnovodech pozorovat (ne)přítomnost a směrové překlápění difuzního kontinua pomocí geometrické a hraniční modulace.
  Oba proudy je vhodné spolukartovat a časově sladit s indikátory STG (lensing, dynamika, časování) v téže doméně.

V. Interpretační kritéria a anti-artefakty (oddělení „pravého šumu“ od přístroje/popředí)

• Časová křížová korelace: v téže nebeské oblasti kvantifikovat kladné zpoždění a regresní čas mezi TBN a STG.
• Shoda hlavní osy: ověřit, že osa zjasnění TBN a osa prohlubování svahu STG spoluevoluují.
• Mezikanálová sou-prevalence / bez pásmové volby: v blízkém poli souběh napříč veličinami; v dálkovém poli po oddisperzi společný pohyb vícepásmových reziduí.
• Vratnost a opakovatelnost: otáčet „knoflíky“ tam a zpět k potvrzení „nejprve šum, pak síla“ a regresní trajektorie.
• Odstranění popředí a přístrojového šumu: sjednotit časovou osu, PSF/pásmo a zpracovatelský řetězec; používat minimálně parametrické jádro, vyhnout se „vše-pasujícímu“ přefitování.

VI. Společné čtení se STG (strategie jedné mapy)

• Promítnout do stejných souřadnic: zdvih dna/změnu spektrálního tvaru (strana TBN) a jemná rezidua v rotaci/lensingu/timingu (strana STG) na jednu mapu k ověření spolusměru a spoluvzoru.
• Sledovat celý řetězec v doménách sloučení a silného smyku (viz 3.21): TBN startuje dřív – STG následuje – po události regrese.

VII. Raný vesmír (základová „folie“)
Ve fázi častých srážek a silné termalizace se difuzní složka TBN mohla zčernotělovat a „zamrznout“ do základny reliktního záření (CMB) (viz 8.6), na níž se později vrství struktury TBN–STG.

VIII. Shrnutě
TBN je místní, měřitelná tvář fáze „návratu do moře“: může být nesvítivý šum blízkého pole, nebo — za příznivých podmínek — difuzní širokopásmové kontinuum v dálkovém poli. V duu TBN–STG tvoří „šum–síla“ se třemi intuitivními kontrolami: nejprve šum, pak síla; spolusměr v prostoru; vratná dráha. Společné mapování, společné osy a společná časová základna v téže časoprostorové doméně je klíčem k převodu „šumových pixelů“ na „mapy napětí“.