基于二维矩阵级联方程的大气轻子通量

大气轻子通量在许多粒子与天体粒子物理实验中起着关键作用，例如为 neutrino 振荡测量建立 neutrino 信号与 muon 本底，或为天体物理 neutrino 搜寻提供大气本底。矩阵级联方程（MCEq）代码是一种数值工具，用于通过求解粒子产生、相互作用与衰变的耦合微分方程组来建模大气轻子通量，且计算成本极低。此前，MCEq 框架仅支持空气簇射的纵向发展，这一近似在高能（O(10 GeV) 及以上）neutrino 与 muon 通量下效果良好。然而，对于低能大气轻子角分布的精确计算，强子级联的横向分量变得显著，亟需三维计算方案。我们引入“2D MCEq”，一种用于空气簇射纵向与角度联合演化的高效数值方法，且保持了低计算复杂度。“2D MCEq”的准确性通过与标准蒙特卡洛代码 CORSIKA 的基准比较得到确认。本研究为高效三维大气 neutrino 通量计算铺平了道路。