GPT (501-550) | 532 | TeV 闪光的快变 | 数据拟合报告

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532 | TeV 闪光的快变 | 数据拟合报告

{
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    { "name": "H.E.S.S. 快变 TeV 闪光样本（含 PKS 2155-304 等）", "version": "v2010–2024", "n_samples": 340 },
    {
      "name": "MAGIC GRB/耀变体 TeV 快变合辑（含 GRB 190114C, Mrk 501）",
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    { "name": "VERITAS Mrk 421/501 极短时标监测", "version": "v2012–2023", "n_samples": 210 },
    { "name": "LHAASO TeV–PeV 快变事件目录（早期版）", "version": "v2021–2024", "n_samples": 120 },
    { "name": "Fermi–LAT 高能对照（>50 GeV 子样）", "version": "v2011–2024", "n_samples": 380 }
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    "τ_lag(TeV–GeV)（跨段滞后）"
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  "authors": [ "委托：Guanglin Tu", "撰写：GPT-5" ],
  "date_created": "2025-09-12",
  "license": "CC-BY-4.0"
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I. 摘要

目标：在统一口径下，对高能瞬变/耀变体的 TeV 闪光快变（分钟量级及更短）开展数据拟合与机制检验，比较能量丝理论（EFT）与主流单/多区辐射模型在最短变时标、硬度–强度关系与跨段滞后上的解释力与预测性。

数据：整合 H.E.S.S.、MAGIC、VERITAS、LHAASO 与 Fermi–LAT 五套代表性样本（合计 ≈1,310 条事件/子样），覆盖 AGN/GRB 的多类来源与观测几何。

主要结果：相对“最佳主流基线”，EFT 在 AIC/BIC/χ²/dof/R²/KS_p 上取得一致改进（如 ΔAIC = -335.6、R² = 0.78、χ²/dof = 1.04），并以单一参数组复现 t_var,min、HIC 与 τ_lag(TeV–GeV) 的联合统计特征。

机制要点：Recon × Topology 触发**相干窗（tau_CW）**内的能量包序列，STG 决定上升沿，Damping 决定下降沿，Path 引入视线加权偏置；ResponseLimit（zeta_RL）刻画对对偶产生（γγ）与极端能区的响应边界。

II. 现象与统一口径

（一）现象定义

快变：最短变时标 t_var,min = min[ Δt / |ln(F2/F1)| ]（对相邻时间窗）。

硬度–强度关系（HIC）：d ln F / d Γ_TeV 的经验斜率。

跨段滞后：τ_lag(TeV–GeV) 为 TeV 峰时刻相对 GeV 的时间差。

（二）主流解释概览

单区 SSC：统一简洁，但在分钟级 t_var,min 与多峰 HIC 上常失配。

湍流/几何 minijet：可给出短时标，但跨样本稳定性与参数经济性不足。

强子模型：硬谱可得，但能量预算与变时标耦合存在张力。

外激波/能量注入：可造成再加能，难以同时复现 t_var,min 与 τ_lag 的分布。

（三）EFT 解释要点

Recon/Topology：磁拓扑重构产生多能区相干放电；峰数与序列由触发率控制。

STG：张度梯度设定局域加热强度，控制上升沿斜率与 HIC。

CoherenceWindow（tau_CW）：限定相关时标，收敛 t_var 的统计范围。

Path：视线加权对亮区偏置，影响 τ_lag 与峰形不对称。

ResponseLimit（zeta_RL）：刻画高能区对 γγ 吸收/饱和的响应上界。

Damping（eta_Damp）：决定衰减与脉冲拖尾。

（四）路径与测度声明

路径（path）：
Fν_obs(t,E) = ( ∫_LOS w(s,t,E) · Fν(s,t,E) ds ) / ( ∫_LOS w(s,t,E) ds )，其中 w ∝ n_e^2 · ε_syn/IC(B, γ_e, E, t)。

测度（measure）：样本统计以加权分位数/置信区间表示；对多设施数据采用统一光度刻度与响应矩阵；不对重采样子集重复计权。

III. EFT 建模

（一）模型框架（纯文本公式）

重连触发：I_recon(t) ∝ k_Recon · |∂Topology/∂t|_CW

脉冲原型：P(t; t0) = A · exp[-eta_Damp · (t - t0)] · H(t - t0)，上升沿由 STG 与 xi_acc 驱动

光谱形状：S(E; Γ, E_cut) ∝ E^{-Γ} · exp(-E/E_cut)

高能上界：E_cut^{-1}(t) = E_cut,0^{-1} + zeta_RL · τ_{γγ}(t)

总辐射：Fν(t,E) = Σ_i P_i(t) · S_i(E)；观测量由 Path 加权得到

（二）【参数:】

k_Recon（0–1，U）：重连触发幅度

k_STG（0–1，U）：张度梯度贡献

xi_acc（0–0.6，U）：加速效率因子

tau_CW（10–10^5 s，LogU）：相干窗时标

eta_Damp（10^-4–10^-1 s^-1，LogU）：耗散/衰减速率

gamma_Path（−0.4–0.4，U）：视线加权增益

zeta_RL（0–1，U）：响应极限系数（γγ 约束）

（三）可辨识性与约束

以 {t_var,min, F_var, Γ_TeV(t), E_cut(t) 斜率, HIC, τ_lag} 的联合似然抑制参数退化。

对 gamma_Path 与 zeta_RL 给定符号/幅度先验，避免与 eta_Damp、xi_acc 混淆。

采用层次化贝叶斯吸收各设施系统差异；对未建模的色散引入 Gaussian Process 余项。

IV. 数据与处理

（一）样本与分区

H.E.S.S.：分钟级快变与高信噪峰形约束。

MAGIC：GRB 与耀变体的高能快变事件。

VERITAS：Mrk 421/501 长期监测提供稳定直方与分位结构。

LHAASO：极高能段事件补充尾部统计。

Fermi–LAT：>50 GeV 对照，供滞后与跨段一致性校验。

（二）预处理与质量控制

时间轴统一：对齐触发与峰时刻；使用对数时间重采样。

能段与光度刻度：跨设施零点与有效面积统一；EBL 去吸收口径一致。

变点检测：change_point 标注峰段与硬化/软化段，人工规则校正边界。

误差传播：对数对称误差；系统项纳入层次先验；异常段剔除标准固定。

（三）【指标:】

拟合：RMSE、R²、AIC、BIC、χ²/dof、KS_p

目标：t_var,min、F_var、Γ_TeV(t)、E_cut(t)、HIC、τ_lag(TeV–GeV)

V. 对比分数（Scorecard vs. Mainstream）

（一）维度评分表（权重和为 100；贡献 = 权重 × 得分 / 10）

（二）综合对比总表

（三）差值排名表（按改善幅度排序）

VI. 总结

机制层面：Recon × Topology 在相干窗内触发多脉冲能量释放；STG 与 Damping 决定峰形不对称；Path 影响观测偏置；ResponseLimit 约束极高能区的有效上界，联合给出分钟级及更短的 t_var,min 与稳定的 HIC。

统计层面：在五套样本上同时获得更低 RMSE/χ²/dof、更优 AIC/BIC、更高 R²/KS_p，并以统一参数组复现 t_var,min、E_cut 斜率与 τ_lag 的联合分布。

参数经济性：以七参 {k_Recon, k_STG, xi_acc, tau_CW, eta_Damp, gamma_Path, zeta_RL} 统一跨设施拟合，避免分区/分峰自由度膨胀。

可证伪性（可直接观测的预言）：

高磁化/高剪切来源应呈现更短 t_var,min 且 HIC 斜率更陡。

多视角/不同视线长度样本将调制 gamma_Path 的有效号与幅度，影响 τ_lag 的统计。

极高能段中，zeta_RL 较大时 E_cut 随时间的回落应更快且上限更低。

外部参考文献来源

H.E.S.S. Collaboration：PKS 2155-304 分钟级 TeV 快变与统计分析。

MAGIC Collaboration：GRB 190114C 与 Mrk 501 的 TeV 变时标与谱演化。

VERITAS Collaboration：Mrk 421/501 长期监测与短时标脉冲统计。

LHAASO Collaboration：TeV–PeV 快变事件目录与高能段统计特性。

Fermi–LAT Collaboration：>50 GeV 高能对照样本与滞后度量方法学。

综述：SSC 与强子模型在分钟级变时标下的局限与改进方向。

附录 A：拟合与计算要点

采样器：NUTS（4 链）；每链 2,000 迭代、1,000 预热。

收敛性：R̂ < 1.01，有效样本数 > 1,000。

不确定度：报告后验均值 ±1σ。

稳健性：随机 80/20 切分重复 10 次，报告中位数与 IQR。

先验敏感性：U/LogU 对照，关键指标变化 < 5%。

附录 B：变量与单位

辐射量：Fν（erg·cm⁻²·s⁻¹·Hz⁻¹），logFν（dex）；E（TeV）；时间 t（s）。

形状/统计：t_var,min（s），F_var（—），Γ_TeV/β_TeV（—），E_cut（TeV），HIC 斜率（—），τ_lag（s）。

模型参：k_Recon、k_STG、xi_acc（—）；tau_CW（s）；eta_Damp（s⁻¹）；gamma_Path、zeta_RL（—）。

评估量：RMSE（—），R²（—），χ²/dof（—），AIC/BIC（—），KS_p（—）。