蒙特卡洛方法的中微子输运：II. 量子动力学方程

中微子具有味转换这一独特量子特征。近期研究表明，集体中微子振荡在高能天体物理现象中起重要作用。量子动力学方程（QKE）能够自洽地描述中微子味转换、输运与物质碰撞。然而，我们在其数值实现中遇到了诸多技术困难。在本文中，我们提出一种基于蒙特卡洛（MC）方法的新型 QKE 求解器。这是我们经典 MC 中微子输运求解器的升级版；本质上，将包括混合态在内的味自由度加入每个 MC 粒子。这一扩展需要更新碰撞项的数值处理，尤其是散射过程。我们通过在每个散射事件生成一个新的 MC 粒子来解决该技术问题。为降低 MC 方法固有的统计噪声，我们发展了有效平均自由程方法。这在不增加 MC 粒子数的情况下抑制了由碰撞引起的味态突变。我们给出了一系列代码测试，通过与先前研究报道的结果比较来验证这些新模块。我们的 QKE-MC 求解器在其他确定性及网格方法之外具有根本不同的理念与设计，表明其将与他人互补，并可能为中微子动力学物理过程提供新见解。