基于 N$^3$LO 精度下电弱玻色子强子衰变的改进强耦合常数确定

我们给出两种从 Z 极点处 QCD 耦合常数 $\alpha_S(m_Z)$ 的新提取方法，通过将 W 和 Z 玻色子 inclusive 强子衰变数据与次-次-次领头阶 (N$^{3}$LO) 精度的最先进微扰量子色动力学计算进行详细比较，并纳入最新的实验与理论进展。在 W 玻色子情形中，在提取中首次使用了 N$^{3}$LO 计算的总宽度。对于 Z 玻色子伪可观测量，N$^{3}$LO 结果补充了近期可用的完整两圈和部分三圈电弱修正，并且实验值已更新以考虑新估计的 LEP 亮度偏差。对 Z 玻色子数据的联合再分析给出 $\alpha_S(m_Z) = 0.1203 \pm 0.0028$，其 2.3\% 的不确定度相比先前最先进水平降低了约 7\%。从联合 W 玻色子数据中提取出值为 $\alpha_S(m_Z) = 0.101 \pm 0.027$，实验不确定度仍然较大但相比先前工作也有所降低。文中详细讨论了在未来如 FCC-ee 等 $e^+e^-$ 对撞机预期的高统计量 W 和 Z 玻色子样本中，以千分比不确定度确定 QCD 耦合所需的理论和参数精度水平。