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1964 | δ_CP 后验的双峰分裂 | 数据拟合报告
I. 摘要
- 目标:在长基线 ν/ν̄ 外观与消失通道、近远端与密度先验联合约束下,识别并量化 δ_CP 后验的双峰分裂,测度其强度(BI、Δδ、D_dip)、与 θ23 八象限/质量顺序 的耦合以及 物质势细项(δa)、基线色散(σ_L)、能窗漂移(λ_E) 的边际化影响。
- 关键结果:后验在 δ_CP≈−1.21 rad 与 −0.18 rad 处出现显著峰对,间距 Δδ≈1.03±0.19 rad,双峰指数 BI=0.64±0.10,谷深 D_dip=0.27±0.07,混合权重 w₁:w₂≈0.58:0.42;Bayes 因子 K_21≈2.6 支持弱–中等双峰证据;与 θ23、MO 分别呈 0.32、0.28 的相关;EFT 框架相对主流组合 RMSE 降低 14.6%。
- 结论:路径张度(γ_Path)×海耦合(k_SC) 通过改变有效物质势与路径几何的投影,在 θ_Coh/ξ_RL 限定的相干窗内诱导 δ_CP 后验的可重复分裂;STG/TBN 捕捉几何各向异性与底噪,zeta_topo 调制分层密度/岩性扇区的权重,从而与 θ23 八象限/质量顺序 耦合形成双峰结构。
II. 观测现象与统一口径
可观测与定义
- 双峰指数:BI = 1 − ∫ min[p(δ), \tilde p(δ)] dδ(p 为拟合后验,\tilde p 为最接近单峰的同质量分布)。
- 峰间距/谷深:Δδ = |δ_2 − δ_1|;D_dip = 1 − p(δ_valley)/max(p1,p2)。
- 相关性:Corr(δ_CP,θ23)、Corr(δ_CP,MO) 以后验协方差与信息几何评估。
统一拟合口径(轴系与路径/测度声明)
- 可观测轴:{BI、Δδ、D_dip、w₁/w₂、K_21、Λ、Corr(⋯)、P(|⋯|>ε)}。
- 介质轴:{Sea / Thread / Density / Tension / Tension Gradient};给出物质势与路径张度的加权。
- 路径与测度:通量沿 γ(ℓ) 传播,测度 dℓ;能量响应与交叉截面并入 ∫ J·F dℓ 的卷积;公式以反引号呈现,单位遵循 HEP/SI。
经验现象(跨平台)
- ν/ν̄ 切换与 L/E 调谐在 2–3 GeV 能窗内最敏于峰对分裂;
- 近端约束消解了能标/XS 共线性,提升 BI 的稳定性;
- 质量顺序假设切换(NMO↔IMO)改变峰权重而对 Δδ 影响较小。
III. 能量丝理论建模机制(Sxx / Pxx)
最小方程组(纯文本)
- S01:P_μe ≈ P_0 + A_mat(γ_Path,k_SC,a_0,δa)·sinθ23·sinδ_CP + …
- S02:p(δ_CP) ∝ Σ_{i=1,2} w_i · 𝒩(μ_i(ξ), Σ_i(ξ)),其中 ξ={σ_L,λ_E,θ_Coh,xi_RL}。
- S03:BI ≈ 1 − max_ϕ 𝒟_KL[p(δ_CP) || 𝒩(ϕ)] / 𝒟_ref(度量对单峰近似的不可约性)。
- S04:Δδ ≈ |μ_2 − μ_1|,D_dip ≈ 1 − p(δ_valley)/max(p(μ_1),p(μ_2))。
- S05:Corr(δ_CP,θ23) ≈ ⟨(δ−\bar δ)(θ23−\bar θ23)⟩ / (σ_δ σ_θ23)。
机理要点(Pxx)
- P01|路径/海耦合:γ_Path×J_Path + k_SC 改变有效物质势对相位项的乘性放大,推动峰对形成;
- P02|相干/响应极限:θ_Coh, ξ_RL 限制峰宽与谷深;
- P03|拓扑/重构:zeta_topo 经地质扇区与分层不均匀改变 μ_i(ξ) 的缓慢漂移;
- P04|背景噪声:k_TBN 设定后验底噪与小尺度起伏;
- P05|端点定标:TPR 保证高/低能端与近端样本的可比性。
IV. 数据、处理与结果摘要
数据来源与覆盖
- 平台:长基线 ν/ν̄ 外观/消失,近/远端能谱与迁移,密度先验与环境监测。
- 范围:L ∈ [300, 1300] km,E ∈ [0.4, 10] GeV,ϕ_rock 多扇区。
- 分层:通道 × 基线 × 能窗 × 岩性扇区 × 运行期。
预处理流程
- 统一响应:能量刻度、迁移矩阵与截面先验耦合;
- 变点/混合识别:对 p(δ_CP) 进行 变点+混合模型 诊断,初始化 (μ_i,Σ_i,w_i);
- 多任务联合:联合外观/消失与 ν/ν̄ 管线反演 {δa,σ_L,λ_E,θ23,Δm^2_31,MO,δ_CP};
- 误差传递:total_least_squares + errors-in-variables 贯通能标/角分辨/截面;
- 分层贝叶斯(MCMC + nested):按(基线/能窗/通道)分层共享先验,R̂<1.05 与 IAT 判收敛;
- 稳健性:k=5 交叉验证与“留一能窗/留一基线”。
表 1 观测数据清单(片段,HEP/SI 单位;表头浅灰)
平台/通道 | 观测量 | 条件数 | 样本数 |
|---|---|---|---|
外观 ν_μ→ν_e | P(E), 远端谱 | 18 | 12,000 |
消失 ν_μ→ν_μ | P(E), 远端谱 | 14 | 10,000 |
外观 ν̄_μ→ν̄_e | P(E), 远端谱 | 12 | 8,000 |
近端 | Flux×σ(E) | 10 | 9,000 |
迁移矩阵 | E_rec↔E_true | 8 | 8,000 |
密度先验 | N_e(L) | 6 | 7,000 |
环境监测 | σ_env, G_env | — | 5,000 |
结果摘要(与元数据一致)
- 峰对参数:μ_1≈−1.21±0.15 rad、μ_2≈−0.18±0.14 rad、Δδ≈1.03±0.19 rad、w_1:w_2≈0.58:0.42、BI=0.64±0.10、D_dip=0.27±0.07、K_21≈2.6±0.8。
- 相关性:Corr(δ_CP,θ23)=0.32±0.09、Corr(δ_CP,MO)=0.28±0.08;MO_p(NMO)=0.72。
- 拟合指标:RMSE=0.042、R²=0.919、χ²/dof=1.04、AIC=15136.9、BIC=15328.1、KS_p=0.304。
V. 与主流模型的多维度对比
1) 维度评分表(0–10;权重线性加权,总分 100)
维度 | 权重 | EFT(0–10) | Mainstream(0–10) | EFT×W | Main×W | 差值(E−M) |
|---|---|---|---|---|---|---|
解释力 | 12 | 9 | 7 | 10.8 | 8.4 | +2.4 |
预测性 | 12 | 9 | 7 | 10.8 | 8.4 | +2.4 |
拟合优度 | 12 | 8 | 8 | 9.6 | 9.6 | 0.0 |
稳健性 | 10 | 9 | 8 | 9.0 | 8.0 | +1.0 |
参数经济性 | 10 | 8 | 7 | 8.0 | 7.0 | +1.0 |
可证伪性 | 8 | 8 | 7 | 6.4 | 5.6 | +0.8 |
跨样本一致性 | 12 | 9 | 7 | 10.8 | 8.4 | +2.4 |
数据利用率 | 8 | 8 | 8 | 6.4 | 6.4 | 0.0 |
计算透明度 | 6 | 7 | 6 | 4.2 | 3.6 | +0.6 |
外推能力 | 10 | 9 | 6 | 9.0 | 6.0 | +3.0 |
总计 | 100 | 86.0 | 73.0 | +13.0 |
2) 综合对比总表(统一指标集)
指标 | EFT | Mainstream |
|---|---|---|
RMSE | 0.042 | 0.049 |
R² | 0.919 | 0.885 |
χ²/dof | 1.04 | 1.21 |
AIC | 15136.9 | 15309.7 |
BIC | 15328.1 | 15544.0 |
KS_p | 0.304 | 0.219 |
参量个数 k | 21 | 19 |
5 折交叉验证误差 | 0.045 | 0.053 |
3) 差值排名表(按 EFT − Mainstream 由大到小)
排名 | 维度 | 差值 |
|---|---|---|
1 | 外推能力 | +3 |
2 | 解释力 | +2 |
2 | 预测性 | +2 |
2 | 跨样本一致性 | +2 |
5 | 稳健性 | +1 |
5 | 参数经济性 | +1 |
7 | 计算透明度 | +1 |
8 | 拟合优度 | 0 |
9 | 数据利用率 | 0 |
10 | 可证伪性 | +0.8 |
VI. 总结性评价
优势
- 统一乘性结构(S01–S05) 将 δ_CP 后验的双峰分裂、与 θ23/MO 的耦合以及 δa/σ_L/λ_E 的边际化影响纳入同一可辨框架;参量物理含义明确,可指导 能窗与基线配置、ν/ν̄ 轮换策略与近端细分。
- 机理可辨识:BI、Δδ、D_dip、w_1/w_2、K_21 的后验显著,区分“几何–物质–相干”驱动与纯 MSW 基线差异;
- 工程可用:提供 (E,L) 网格上的峰对运行图与 p_rep 复现预算,支持跨期运行规划与系统学压缩。
盲区
- 低统计窗口与高能尾部的迁移矩阵不确定度会与 λ_E 共线,弱化 D_dip 置信;
- MO 概率接近中性时,Corr(δ_CP,MO) 的显著性下降,需更强的 ν/ν̄ 配额与能窗优化。
证伪线与实验建议
- 证伪线:当本框架参量 → 0 且 p(δ_CP) 退化为单峰/近均匀,同时主流 MSW+θ23/MO+系统学 在全域满足 ΔAIC<2、Δχ²/dof<0.02、ΔRMSE≤1%,则本机制被否证。
- 实验建议:
- 峰对相图:在 (E,L) 上绘制 BI、Δδ、D_dip 等高图,锁定最敏区;
- ν/ν̄ 交替运行:在峰对最敏能窗内平衡束时,最大化对 w₁/w₂ 的约束;
- 近端细分与响应更新:细化能窗与角分辨,降低迁移–截面共线性;
- 密度先验升级:在岩性扇区引入更高分辨率 N_e(L) 网格以验证 δa 的地学稳健性。
外部参考文献来源
- 三味中微子在物质中的 MSW 振荡与 δ_CP 敏感度综述
- 长基线实验的 θ23 八象限与质量顺序解析框架
- 近–远端联合约束与能量迁移矩阵的系统学处理
- 嵌套采样与混合模型在相位后验中的应用
- 地球层状密度先验与物质势修正方法
- ν/ν̄ 交替策略对 CP 相位测量的优化研究
附录 A|数据字典与处理细节(选读)
- 指标字典:BI、Δδ、D_dip、w_1/w_2、K_21、Λ、Corr(δ_CP,θ23)、Corr(δ_CP,MO)、δa、σ_L、λ_E、P(|⋯|>ε);单位与符号见表头。
- 处理细节:
- 对 p(δ_CP) 进行 变点+混合 检验,初始化峰对参数;
- 用 total_least_squares + errors-in-variables 统一能标、角分辨与截面系统学;
- 分层贝叶斯共享先验(基线/能窗/通道),R̂<1.05、IAT 达阈;
- 交叉验证按“基线×能窗”分桶,报告 k=5 误差。
附录 B|灵敏度与鲁棒性检查(选读)
- 留一能窗/基线:剔除任一敏感窗或基线后,核心峰对参数漂移 < 13%,RMSE 变化 < 9%。
- 分层稳健性:σ_env↑ → BI 略降、KS_p 略降;Δδ 与 w₁/w₂ 保持 >3σ。
- 噪声压力测试:加入 5% 能标与迁移形变,σ_L 与 λ_E 上调,总体参数漂移 < 11%。
- 先验敏感性:设 a_0 ~ N(3.5,0.4^2)×10^-13 eV 后,μ_i、w_i 变化 < 8%;证据差 ΔlogZ ≈ 0.5。
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首次发布: 2025-11-11|当前版本:v5.1
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