[論文レビュー] The study of synchronous (by local time) changes of the statistical properties of thermal noise and alpha-activity fluctuations of a 239-Pu sample

A. Kaminsky, S. E. Shnoll|ArXiv.org|May 6, 2006

Radioactive Decay and Measurement Techniques参考文献 7被引用数 4

ひとこと要約

本研究は、ジョハネンノイズ（ジョンソンノイズ）の統計的性質の同期的で局所時間依存の変化、およびジョージアのトビリシとロシアのプシュチンォに位置する239-Pu標本におけるアルファ崩壊の揺らぎを調査している。物理的に独立しているにもかかわらず、両者のプロセスは時間とともに相関するヒストグラム形状の変化を示しており、未知の環境的またはシステム的要因に関連する可能性のあるマクロスコピックな揺らぎ現象を示唆している。

ABSTRACT

Experimentally obtained and analyzed fine structure of statistical distributions for two physically independent processes: alpha-decay rate fluctuations of Pu-239 sample in Pushchino (Moscow region, Russia) and equilibrium voltage fluctuations (Johnson noise) from metal-film resistor in Tbilisi (Georgia). Special investigation of histograms shape similarity in these processes demonstrated majority of previously studied effects, called - macroscopic fluctuations. Offered qualitative model of the observed effects.

研究の動機と目的

• 統計的に独立な物理的プロセスとしての熱雑音とアルファ崩壊が、その統計的性質において同期的な変化を示すかどうかを調査すること。
• そのような相関が、局所時間に対して時間的にロックされた形で発生するかどうかを特定し、非局所的またはシステム的要因の可能性を検討すること。
• 両プロセスの確率ヒストグラムの形状を分析し、繰り返し現れるパターンや異常を検出すること。
• 類似したシステムで観測済みの「マクロスコピックな揺らぎ」——以前に報告された、非熱的で時間的にロックされた物理系の統計的変化——が、異なる物理現象にまたがって存在するかどうかを調査すること。
• 観測された同期化を説明する定性的なモデルを提示すること。ただし、両システム間に直接的な物理的結合は存在しない。

提案手法

• ジョージアのトビリシに位置する金属膜抵抗からのジョンソンノイズ電圧揺らぎの同時測定。
• ロシア・モスクワ地域のプシュチンォに位置する239-Pu標本からのアルファ崩壊率の揺らぎの同時モニタリング。
• 長時間にわたる両プロセスのヒストグラム形状に関する統計的分析。
• ヒストグラムの尖度と歪度の時間的変化を比較し、同期的なずれを検出すること。
• 局所太陽時刻による時系列の同期化を用いて、位相ロックされた相関の有無を検証すること。
• 観測された同期化をマクロスコピックな揺らぎの現れ方として解釈するための定性的なモデルの適用。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 物理的に分離されたシステムにおける熱雑音とアルファ崩壊の揺らぎが、その統計的性質において同期的な変化を示すか？
• RQ2 観測された同期化が局所時間と相関しているか。これは非物理的でシステム的要因の可能性を示唆する。
• RQ3 両プロセスのヒストグラム形状の変化が、マクロスコピックな揺らぎという広範な現象の一環として記述可能か？
• RQ4 物理的または環境的メカニズムとして、独立した二つのプロセスの間の観測された相関を説明できるものは何か？
• RQ5 多様な物理的システムの統計的挙動を調節する共通の要因の証拠は存在するか？

主な発見

• 時間経過に伴い、熱雑音とアルファ崩壊プロセスの両方において、統計的ヒストグラムの形状の進化に顕著な類似性が観察された。
• 両システムのヒストグラム形状の変化は、局所時間で同期化された場合に強く相関しており、同期的な挙動が示された。
• 両システム間の物理的分離と直接的な結合の欠如にもかかわらず、観測された同期化は維持された。
• 結果は、「マクロスコピックな揺らぎ」——非熱的で時間的にロックされた物理系の統計的変化——の存在を支持するものである。
• データは、その背後にあるメカニズムが従来の物理的相互作用に起因するのではなく、システム的または環境的要因に起因する可能性を示唆している。
• 観測された効果を説明する定性的なモデルが提示されたが、定量的な物理的メカニズムは導出されなかった。