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在太阳中微子以及反应堆中微子的物质效应数值计算中，传统处理通常依赖若干理想化近似。对于地球物质传播，常见做法是采用一维球对称的 PREM 密度模型，并通过一阶近似或等效再生因子描述地球物质效应；对于太阳中微子在太阳内部的传播，则常基于两能级绝热演化框架，结合 Landau-Zener 跳跃概率等解析近似来处理太阳内部的 MSW 转换。这类方法在以往的理论分析和实验解释中具有清晰的物理图像和较高的计算效率。然而，随着太阳中微子和反应堆中微子实验测量精度的不断提升，相关理论预言中的高阶修正、路径依赖以及密度模型细节可能逐渐变得不可忽略。因此，有必要发展和检验更高精度的全数值计算框架，以减少传统近似带来的理论系统误差，并为未来高精度实验结果的解释提供更可靠的参考。
本次分享主要围绕太阳中微子物质效应的高精度数值计算展开，同时其中的地球物质传播框架也可直接推广到反应堆中微子情形。在地球侧，我们引入三维地球密度模型，并采用 Strang splitting 方法实现大批量路径下的快速矩阵指数传播，从而更精细地描述不同入射方向、不同探测器位置以及三维地球结构带来的路径依赖效应。在太阳侧，我们采用更完整的三味传播的数值方案，包括 Commutator-Free 四阶指数积分、Ohlsson-Snellman 方法、Cayley-Hamilton 分解以及自适应步长控制，以减少传统绝热近似的限制。此外，为了降低大规模太阳中微子路径采样带来的计算成本，我们进一步引入无监督机器学习方法，对夜间太阳中微子传播路径进行聚类压缩，在保证计算精度的同时提升整体计算效率。
在计算性能方面，整套框架在单张 A100 GPU，80 GB 显存，上运行时，完整太阳中微子物质效应计算可在约 20–25 分钟内完成；对于反应堆中微子的地球物质传播计算，则仅需约 2–3 秒。这一计算效率使得我们能够进一步对反应堆中微子物质效应中的振荡参数不确定性进行 Monte Carlo 误差传播分析。同时在收敛测试下，以最严格数值设置下的结果作为 benchmark，默认计算配置与该 benchmark 的相对偏差整体可控制在约$10^{−4}$水平。
| 请选择分会 | 中微子物理、粒子天体物理与宇宙学 |
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