第50章：脉冲星计时阵列中“非色散平滑项”的季节漂移

目录 ／ 附录-预测和证伪

一、【一句话目标】
在统一外参时标/频标与源端定标前提下，面向脉冲星计时阵列（PTA）多频宽带数据，剥离色散型分量（星际介质 DM/DM1、太阳风、色度散射）与标准系统项（台站钟/链路、行星历表、折叠与模板演化、后端延迟），检验计时残差中是否存在对频率不敏感（非色散）、跨管线一致的平滑项（常数型平移或缓慢平台），并在季节尺度（年/半年/季）呈现可前馈预测的漂移；若信号随频率按色散律缩放、随口径剧烈变化或在留出/盲化中不复现，则否证。

二、【要测什么】

• 非色散平滑项强度与稳定性（文字化分级）
  在共同带通核/共同时标/共同对齐后，从脉冲达时（TOA）残差提取常项与缓斜率，并在脉冲星 × 台站/后端 × 频带 × 时窗（季/半年/全年） × 管线网格上，按强/中/弱；上抬/下压；稳定/不稳定分级并标注符号与幅度的稳定性。
• 非色散一致性（跨频带/跨后端）
  在UHF/L/S/上微波/宽带化后端上，检验平滑项对载频与带边的不敏感性；若随λ² 或 1/ν规律翻向/缩放，判为色散/散射残留。
• 季节漂移剖面与零时滞同现
  以单一原子时/1PPS对齐，比较不同台站/后端/管线在季度/半年/年度尺度的平滑项峰—谷位相是否一致；评估零时滞峰与侧翼对比（强/中/弱），确认季节漂移的同窗同步特征。
• 几何—环境剖面
  以黄经/黄纬、日地—地月潮汐相位、太阳风极向层/活动等级、地磁 Kp/Dst、对流层 PWV/温度梯度为自变量，绘制平滑项的平台/单调/阈值剖面，并记录独立前馈预测卡（仅用几何—环境层）的命中率。
• 与标准全局项的正交性
  在全局钟误差（clock）/行星历表误差（ephem）/各向异性红噪（GWB 候选）等共同模式的基集上，检验平滑项残差对这些模式的近正交；若主要由上述模式吸收或解释，则降级。
• 脉冲轮廓/模板演化与仪器色差的隔离
  以宽带模板演化（FD/FDJ）与极化校准参数为协变量，检验在模板/极化口径留出后，平滑项方向与强度排序是否不变。
• 跨脉冲星/跨阵列迁移
  在同一 PTA 内不同脉冲星与多 PTA（国际 PTA）上，比较符号与位相是否复现；在高黄纬、低太阳风影响样本中应显著减弱或消失。

三、【怎么做】

1. 数据与台阵族
   • 选取**≥2 个 PTA**（如 EPTA/NANOGrav/PPTA/IPTA）公开或协作数据，覆盖UHF–上微波多频、多后端/多台站；
   • 采用长基线时域（≥5–10 年）与季度—月度子窗的并行处理。
2. 统一定标与去系统化
   • 时标：统一至TT(BIPM) + TCB/TDB发布时戳队列/后端延迟账本；
   • 色散/散射：以多频联合 + 宽带时延/散射共拟合（DM/DM1/SM）与RM-synthesis 去旋约束色度项；
   • 太阳风：采用同化的 WSO/OMNI/L1–L5模型与掩星 GNSS构建季节化 SW–DM 模板并注入—回收设上限；
   • 模板演化/极化：宽带模板+FD/FDJ 参数与全斯托克斯校准，发布极化/模板日志。
3. 处理与管线（双路径盲化）
   • 管线 A（时域）：去趋势/带通→季节漂移平台检索→零时滞指数；
   • 管线 B（频域/模型）：企业级贝叶斯框架（ENTERPRISE/TEMPO2 等）→色度—非色度分量分解→**季节基函数（年/半年/季）**后验；
   • 在脉冲星 × 频带 × 台站/后端 × 时窗层级输出文字化强度表与非色散/同现标签。
4. 分层与堆栈
   • 按黄纬、日地几何、SW 活动等级、对流层 PWV/温度、台站纬度与海拔分箱堆栈，识别平台/单调/阈值形态；
   • 设置方法留出（不同 SW/对流层模型、FD/FDJ 先验、极化口径、对齐核）以抑制贴合偏差。
5. 前馈—盲化—仲裁
   • 前馈组：仅用几何—环境层（无 TOA 数据）生成方向/量级/阈值预测卡；
   • 测量组：独立输出非色散性/零时滞/幅度—形态摘要；
   • 仲裁组：在脉冲星/频带/台站/后端/时窗/管线维度统计命中/错向/空击并裁决。

四、【阳性/阴性对照与剥离假象】

1. 阳性对照（支持“季节漂移的非色散平滑项”）：
   • 在多 PTA—多管线—多频带下，残差出现同向、近等幅的季节性平台/缓坡，对带边/FD/极化口径不敏感；
   • 非色散成立：平滑项不随λ²/1/ν缩放；
   • 平滑项随黄纬/太阳风活动/对流层 PWV/地磁等级呈单调/平台/阈值，预测卡显著优于随机；
   • 与钟/历表/GWB 候选模式近正交，且在留出脉冲星/季节上复现。
2. 阴性对照（反对“非色散平滑项”）：
   • 残差随频率呈色散律或与DM/SM/SW 模板强相关；
   • 信号仅在单 PTA/单后端/单频带/单管线显著，或对FD/极化/对齐/模型先验高度敏感；
   • 标签置换/时间反演/参数打乱/模板互换仍“检出”，提示方法偏差；
   • 引入更严格的SW/对流层/FD/极化处理后信号消失，或被钟/历表/GWB模式吸收。

五、【系统误差与对策（不超过三点）】

• 统一时标与延迟账本不闭合：跨后端/台站的触发—缓冲/采样延迟漂移。对策：双向比对 + 注入—回收 + 冗余对时，公开延迟账本与不确定度。
• 色散残留与太阳风外推偏差：季节性 SW 变化映射不足。对策：宽带联合 + 掩星 GNSS + L1/L5 同化，对高活动窗设留出。
• 模板/极化与形态演化耦合：脉冲轮廓色度演化与校准误差耦合。对策：宽带模板 + FD/FDJ 边际化、全斯托克斯校准与极化解耦注入—回收。

六、【执行与公开】

• 预注册：脉冲星清单与时窗划分、台站/后端与频带、共同带通核/对齐核、SW/对流层/FD/极化处理口径、非色散/零时滞/剖面形态判据、自变量清单、阳性/阴性对照与仲裁计分；
• 留出与复验：设定高/低黄纬、强/弱 SW 活动、干/湿对流层、不同季节的留出单元；
• 跨团队复现：互换TOA/档案、时间戳/后端日志、延迟账本、FD/极化与 SW 模板、脚本，开展降采样/加噪/核变体/先验扫描/模板互换稳健性测试；
• 公开材料：发布预测卡、平滑项强度/位相关联表、零时滞与非色散摘要、钟/历表/SW/对流层/极化与模板日志及关键中间产物（文字化）。

七、【成败线】

1. 支持（通过）：
   • 在**≥2 PTA、≥2 管线、≥2 频带与多季节中，复现非色散、零时滞同现的季节性平滑项**；
   • 平滑项对几何—环境层呈可前馈的平台/单调/阈值关系，且与钟/历表/GWB近正交；
   • 仲裁命中率显著高于随机，并在留出单元独立复现。
2. 否证（未通过）：
   • 结果受色散/SW/对流层残留或模板/极化耦合主导，或跨PTA/频带/季节/管线不复现；
   • 对模型先验/处理口径高度敏感，或在留出中消失/翻向；
   • 仲裁接近随机，难以与方法/系统伪像区分。