daemonflux: 数据驱动和μ子校准的中微子通量

Daemonflux是大气通量模型的一个表格/样条版本，该模型在μ子谱仪数据上进行了校准。关于daemonflux如何构建和校准到μ子数据的详细信息，请参阅以下出版物。

@article{Yanez:2023lsy,
    author = "Ya\~nez, Juan Pablo and Fedynitch, Anatoli",
    title = "{daemonflux: DAta-drivEn MuOn-calibrated Neutrino Flux}",
    eprint = "2303.00022",
    archivePrefix = "arXiv",
    primaryClass = "hep-ph",
    month = "2",
    year = "2023"
}

要求

• Python > 3.7, numpy, scipy
• matplotlib 用于示例

安装

a) 从PyPi

pip install daemonflux

b) 从源代码以可编辑模式，这样在每次 git pull 之后包都会更新

$ git clone https://github.com/mceq-project/daemonflux
$ cd daemonflux
$ python3 -m pip install -e .

快速入门

要查看更多功能和详细示例，请参考示例笔记本。简而言之，从提供的表格中计算校准通量的过程如下

from daemonflux import Flux
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

daemonflux = Flux(location='generic')
egrid = np.logspace(0,5) # Energy in GeV

fl = daemonflux.flux(egrid, '15', 'numuflux')
err = daemonflux.error(egrid, '15', 'numuflux')
plt.loglog(egrid, fl, color='k')
plt.fill_between(egrid, fl + err, fl - err,
    color='r', alpha=.3, label=r'1$\sigma$ error')
...

结果如下

数量和单位的解释

对于 中微子，方法 Flux.flux 和 Flux.error 返回的单位为 $(E/\text{GeV})^3/(\text{GeV }\text{s }\text{sr }\text{cm}^2)$，即乘以 $E^3$。对于 μ子数量 作为总动量的函数而不是能量的函数报告，即单位为 $(p/\text{(GeV/c)})^3/(\text{(GeV/c) } \text{s }\text{sr }\text{cm}^2)$。自然单位 $\hbar=c=1$ 在所有地方都使用。

这些数量是

• μ子: muflux, muratio, mu+, mu-,
• μ子中微子：numuflux、numuratio、numu、antinumu、flavorratio
• 电子中微子：nueflux、nueratio、nue、antinue、flavorratio

标题为XXXflux的项是粒子和反粒子通量的总和，例如numuflux = numu + antinumu，比率是numuratio = numu/antinumu，定义为flavorratio = (numu + antinumu)/(nue + antinue)。

total_量，如total_muflux，代表总通量，包括常规和即时大气通量。然而，与常规通量不同，即时通量没有使用daemonflux方法校准，因为表面μ子对即时通量不敏感。因此，即时成分不包括校正参数或误差。然而，值得注意的是，通量的常规部分仍然校准，所以total_通量只是校准的常规通量和未校准的即时通量的总和。

使用协方差矩阵表示的参数相关性

模型参数是相关的。这些相关性是由我们用于拟合的数据确定的。当使用error方法时，已考虑协方差矩阵来计算误差。如果在拟合中使用自由浮动的参数daemonflux，可以通过添加χ2作为额外的惩罚项来包括这些相关性。当前参数组合的χ2可以通过调用flux.chi2({修改后的参数字典})获得。

许可证

BSD 3-Clause许可证