[논문 리뷰] 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|2006. 05. 06.

Radioactive Decay and Measurement Techniques참고 문헌 7인용 수 4

한 줄 요약

이 연구는 지리적으로 분리된 테빌리시(ジョ르ジア)의 저항기에서 발생하는 열雑음(ジョンソン雑音)의 통계적 성질과 푸슈초(モスクワ州, ロシア)의 239-Pu 샘플에서의 알파붕괴 분열 변동성 간에 동시성과 지역 시간에 의존하는 변화를 조사한다. 물리적으로 독립된 두 과정이 시간에 따라 상호 연관된 히스토그램 형태의 변동을 보이며, 이는 알려지지 않은 환경적 또는 체계적 영향과 관련된 가능성이 있는 매크로스코픽한 변동 현상임을 시사한다.

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.

연구 동기 및 목표

• 열잡음과 알파붕괴와 같은 통계적으로 독립된 물리적 과정이 그들의 통계적 성질에서 동기화된 변화를 보이는지 조사하는 것.
• 그러한 상관관계가 지역 시간에 따라 시계열적으로 일치하는지 확인하여 비국소적 또는 체계적 영향을 시사하는 것.
• 두 과정의 확률 히스토그램 형태를 분석하여 반복 패턴이나 이질성을 탐지하는 것.
• 유사한 시스템에서 이전에 관측된 바 있는 '매크로스코픽한 변동' 현상이 다른 물리적 현상 간에 공통적으로 나타나는지 탐색하는 것.
• 관측된 동기화 현상을 설명하는 정성적 모델을 제안하는 것. 다만 두 시스템 간 직접적인 물리적 결합이 없기 때문에 그러한 메커니즘은 도출되지 않았다.

제안 방법

• Georgian Tbilisi에서 금속막 저항기에서의 존슨잡음 전압 변동성을 동시 측정하는 것.
• 러시아 모스크바 주 푸슈초에 위치한 239-Pu 샘플에서의 알파붕괴 속도 변동성을 동시 모니터링하는 것.
• 장기간 동안 두 과정의 히스토그램 형태에 대한 통계적 분석을 수행하는 것.
• 히스토그램의 첨도와 왜도의 시간적 변화를 비교하여 동기화된 이탈을 탐지하는 것.
• 지역 태양시를 기준으로 시간 시리즈를 정렬하여 위상 고정된 상관관계가 존재하는지 테스트하는 것.
• 관측된 동기화 현상을 매크로스코픽한 변동 현상의 표현으로 해석하기 위한 정성적 모델링의 적용.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 물리적으로 분리된 시스템에서 열잡음과 알파붕괴 분열 변동성이 통계적 성질에서 동기화된 변화를 보이는가?
• RQ2 관측된 동기화 현상이 지역 시간과 관련이 있는가? 이는 비물리적 체계적 영향을 시사하는가?
• RQ3 두 과정의 히스토그램 형태 변화가 매크로스코픽한 변동 현상의 광범위한 현상의 일부로 기술될 수 있는가?
• RQ4 두 독립된 과정 간의 관측된 상관관계를 설명할 수 있는 물리적 또는 환경적 메커니즘은 무엇인가?
• RQ5 다양한 물리적 시스템의 통계적 행동을 조절하는 공통의 기저 인자가 존재하는가에 대한 증거는 있는가?

주요 결과

• 장기간에 걸쳐 열잡음과 알파붕괴 과정의 통계적 히스토그램 형태 변화 간에 뚜렷한 유사성이 관찰되었다.
• 지역 시간에 따라 정렬된 결과에서 두 시스템의 히스토그램 형태 변화 간 강한 상관관계가 나타나, 동기화된 행동이 있음을 시사한다.
• 두 시스템 간 물리적 분리와 직접적 결합의 부재에도 불구하고 관측된 동기화 현상이 지속되었다.
• 결과는 '매크로스코픽한 변동' 존재를 지지하며, 이는 이전에 보고된 비열적, 시간에 고정된 물리적 시스템의 통계적 변화 현상이다.
• 데이터는 기반이 되는 메커니즘이 전통적인 물리적 상호작용에 기반하지 않을 수 있으며, 체계적 또는 환경적 영향일 수 있음을 시사한다.
• 관측된 효과를 설명하기 위한 정성적 모델이 제안되었지만, 정량적 물리적 메커니즘은 도출되지 않았다.