第3.10節：各種宇宙高能射線：張度通道與重聯加速的統一圖景

目錄 ／ 第3章：宏觀宇宙

名詞約定（首次出現按規範標注，後文僅用中文全稱）

• 廣義不穩定粒子（GUP, Generalized Unstable Particles）：強擾動區中暫態形成、參與傳能後迅速解構的過渡態粒子族。
• 統計張度引力（STG, Statistical Tension Gravity）：大量微觀過程在時間上疊加後，對能量海“地形”產生的平均塑形力場。
• 張度本地雜訊（TBN, Tension Background Noise）：微觀解構/湮滅留下的寬頻、低相干注入，構成彌散底座。

與直准噴流的幾何與偏振“指紋”（偏振峰領先、偏振角跳變、法拉第旋轉測度臺階、餘輝多級斷裂）有關的細節，詳見第3.20節（絲槍管）。

一、現象與困境

• 能譜與能標極端：從 GeV–TeV 伽馬、到 PeV 中微子、再到 eV 超高能宇宙線，跨越十餘級能量。難點是源內既要把粒子推高到閾值，又要讓它們不被近源場“吃回去”。
• 快速變亮與小尺寸悖論：毫秒—分鐘級耀發意味著“引擎房”很小卻功率極高，均勻體源難以解釋“又小又猛”。
• 傳播與“過透明”：按常規應被背景光大量湮滅的高能光子，在某些方向更易穿透；超高能宇宙線的“膝/踝”、到達方向與成分仍難合一。
• 多信使不總同位：伽馬暴/耀變體的伽馬耀發並不總伴隨可辨認的中微子或宇宙線抵達，“何時同位”的統計並不簡單。
• 頂端成分與各向異性：超高能端輕/重核比例與到達方向的弱各向異性尚未與源類分佈完全拼合。

二、物理機制解讀（張度通道 + 重聯加速 + 分路外逃）

1. 源內“點火器”：剪切—重聯薄層（薄而狠的加速帶）

• 強引導體（黑洞近核、磁星、併合殘骸、星暴核）周邊，能量海被拉得很“緊”，在狹窄區域形成高剪切的薄層。薄層像“脈衝閥門”，開合一次就把能量集中地“甩”給粒子與電磁波，天然產生毫秒—分鐘的爆發節奏。
• 在強場區，質子–光子/質子–質子相互作用就地產出高能中微子與二次伽馬；廣義不穩定粒子在形成期提升局部有序度，在解構期把能量回灌為張度本地雜訊，維持層的活性與節律。
• 輸出 → 邊界外逃：一串“脈衝包”（強度/持續/間隔）、層的有序度時間軌跡、近源二級產物的初始配比。

2. 邊界不是硬牆：三類“減臨界通道”負責外逃（誰阻力小、誰分賬多）
   • 軸向穿孔（直准噴流）：自旋軸附近最易形成細長、穩固的走廊，高能粒子與輻射“走高速”，又直又快。觀測錨點：高線度偏振、取向穩定或在相鄰脈衝間出現偏振角離散跳變；爆發短而尖。
   • 邊緣帶狀減臨界（盤風/廣角外流）：在盤/殼外緣開出較寬的走廊，能量厚譜、慢變地釋放，常見於餘輝。觀測錨點：偏振中等、光變較“圓滑”、可見再准直結點。
   • 暫態毛孔（慢漏/滲出）：臨界帶被張度本地雜訊短暫擊穿，形成短壽小孔，空間—時間上顆粒化。觀測錨點：射電/低頻的細碎“噪閃”。
   • 輸出 → 傳播：三通道相對權重與視向幾何，作為“上路”的初始條件。
3. 傳播不在勻霧裡：宇宙網是一張“張度公路網”

• 絲狀體主軸 = 低阻走廊：磁場與等離子被“梳順”，帶電粒子偏折更小、擴散更快；沿此方向高能光子表現為**“過透明”**。
• 結點/團簇 = 再處理廠：易發生二次加速/再硬化，能譜出現次峰，並伴隨到達時延與極化變化。
• 無色散公共時延：幾何/勢項帶來對頻率不敏感的共同時延，效果類似引力透鏡的時間延遲。
• 雜訊底座同行：張度本地雜訊在射電—微波形成寬頻底座。
• 輸出 → 觀測綜合：到達能譜的“腳形”、成分與弱各向異性、多信使的相對時序。

4. 能譜與成分：分層加速 + 分路外逃的自然疊加

• 多層薄層與通道權重疊加，塑出“冪律—膝—踝”的多段曲線；
• 在直准噴流占優時，高剛度粒子更易保形外逃，頂端成分可能偏重；
• 穿越結點/團簇時，能譜可出現再硬化或“次峰”，對應沿途再加速。

5. 多信使“不同步”：通道誰開得大，誰就更響亮

• 直准噴流占優：強子更易先出 → 中微子/宇宙線相對更強，伽馬可能因近源相互作用受抑；
• 邊緣帶/毛孔占優：電磁通道更暢 → 伽馬/射電更強，強子被困或被再處理，中微子偏弱；
• 事件內換擋：應力重分配可使主導通道在一次爆發中切換，“先電磁、後強子”或相反都可能發生。

三、可檢預言與對賬（觀測落地清單）

• P1｜時序：先噪後力——大事件後，張度本地雜訊（射電/低頻底座）先抬，隨後統計張度引力通道加深，高能產額與極化隨之增強。
• P2｜方向：過透明與絲軸同向——高能光子更“透明”的方向與宇宙絲狀體或剪切長軸方向對齊。
• P3｜極化：鎖向—翻轉——直准噴流期偏振度高、取向穩；通道幾何重排時出現快速翻轉，且常與爆發脈衝邊界對齊。（直准噴流的相位學與 RM 臺階，參見第3.20節）
• P4｜多信使“分賬曲線”——直准噴流權重高 → 強子信使更強；邊緣帶/毛孔權重高 → 電磁通道更強。
• P5｜能譜腳形與環境——在結點/團簇附近更易看到再硬化/次峰，並伴隨可測的時延與極化變化。
• P6｜到達方向弱各向異性——超高能事件在“公路網連通性更好”的天區略過密，與弱透鏡/剪切圖呈微弱正相關。

四、與傳統理論對比（同解與增量）

• 加速機理：衝擊 vs 薄層合成加速——傳統框架依賴 Fermi I/II 與湍流；本圖景把兩者收束到剪切—重聯薄層中合併發生，自帶脈衝性與定向性，更貼近“又小又猛”的快變。
• 外逃邊界：固定牆 vs 動態臨界帶——傳統常設定固定邊界；此處強調邊界可退讓，形成毛孔/穿孔/邊緣帶三路外逃，解釋“時快時慢、何者占優”。
• 傳播介質：均勻霧 vs 張度公路網——平均近似在弱結構區有效；但在絲—結點附近，通道各向異性與再處理決定“過透明、再硬化、到達方向”。
• 多信使“不同步”——無需強制同位：通道分賬 + 近源再處理自然給出不同信使的不同權重與時序。
• 互補分工——幾何與先驗（通道、權重、有序度軌跡）由本圖景提供；動力學與輻射細節繼續使用傳統工具求解與擬合。

五、建模與執行建議（無公式的操作化清單）

1. 三層核心旋鈕

• 源內薄層：剪切強弱、重聯活性、層寬/層級數、脈衝節律。
• 邊界通道：毛孔占比、軸向穿孔穩定度、邊緣帶開閾。
• 傳播地形：來自統計張度引力的絲/結點範本 + 張度本地雜訊的低頻底座範本。

2. 多數據共擬合
   用同一組共用參數，聯合對齊：輕/重核分量、能譜腳形、極化時序、到達方向、彌散底座；把耀發時序—極化—射電底噪—透鏡/剪切地形放在同圖共檢。
3. 判別準則速記

• 看偏振：高且穩 → 直准噴流；中等且緩變 → 邊緣帶；低而顆粒化 → 毛孔。
• 看時間紋理：尖銳密集 → 薄層密、換擋快；圓滑寬闊 → 環線釋放；細碎噪閃 → 滲出。
• 看多信使：電磁強/強子弱 → 非軸向通道占優；強子強/電磁弱 → 軸向直道占優。

六、類比（把難事想簡單）

• 把源區想成高壓泵房（剪切—重聯薄層），把源邊界想成智能閥門（三類減臨界通道），把宇宙大尺度結構想成城市管網（張度公路網）。閥門如何開、開多大、接哪條主幹道，決定了我們在地球上聽到的聲部：是伽馬最亮，還是中微子更強，還是宇宙線打頭陣。
• 需要更直、更窄、更快的“主幹管廊”時，請跳轉第3.20節（絲槍管，標題待定）。

七、小結

• 高能從何而來：強引導體周圍的剪切—重聯薄層在很小體積裡脈衝推高粒子與輻射；廣義不穩定粒子在其中“拉緊—回灌”。
• 怎麼逃得出：源邊界是動態臨界帶，沿毛孔—穿孔—邊緣帶三路分賬外逃；其中直准噴流是“高速直道”（詳見第3.20節）。
• 沿哪條路走：宇宙網是張度公路網；絲上快、結點再處理、部分方向“過透明”。
• 為何不同步：分層加速 + 分路外逃 + 通道傳播決定伽馬—宇宙線—中微子的不同配比與時序。

把“加速—外逃—傳播”串回同一張張度地圖，零碎難題由此拼成統一、簡約、可檢的物理圖景。