Vou postar uma resposta, embora não tenha 100% de certeza se isso está correto, pode ser útil para alguém na mesma situação.
Finalmente comprei outro mobo e instalei o CPU. O problema persistiu nos mesmos termos.
Usando a opção de resolução de problemas fedora da imagem, obtive mais detalhes. Eu os transcrevo (omitindo endereços)
mce: [Hardware Error]: CPU 1: Machine Check Exception: 4 Bank 0:...
mce: [Hardware Error]: TSC ... ADDR ... MISC ...
mce: [Hardware Error]: PROCESSOR 2:... TIME .... SOCKET 0 APIC 1 microcode ....
Depois, descobri como fazer cpu hotplug no Linux.
Minha solução foi iniciar o kernel com maxcpus=1
e depois criar um script de inicialização para colocar on-line o terceiro e o quarto núcleos. Se eu tentar acordar o segundo núcleo, termino com o mesmo problema, então acho que esse núcleo foi danificado (como não posso dizer).
Esta solução tem um par de desvantagens, mas estou bem com elas.
- Obviamente, perdi um núcleo.
- não consigo executar o Windows.