FCC-ee 的极化与质心能量标定

FCC（未来环形对撞机）的第一阶段是一台高亮度电子-正电子对撞机（FCC-ee），其质心能量范围为 88 至 365 GeV，用以高精度研究 Z、W、希格斯和顶夸克粒子，对应样本量为 $5 \times 10^{12}$ 个 Z 玻色子、$10^8$ 个 W 对、$10^6$ 个希格斯玻色子和 $10^6$ 个顶夸克对。物理方案的一个基石在于对 W 和 Z 质量与宽度的精确（ppm 级）测量，以及前后向不对称性。为此，质心能量分布应以高精度确定。本文描述了 FCC-ee 所具备的能力，首先从 Z 极点附近及 W 对阈值的束流横向极化入手。提出了一种基于在物理取数期间通过先导束团的共振去极化定期测量束流能量的运行方案。概述了极化扭摆磁铁、偏振计和去极化器的设计。 $e^\pm$ 束流能量将以 $10^{-6}$ 的相对精度监测。质心能量在进一步修正后导出，这些修正与束流加速、同步辐射和束流辐射有关；已识别并评估了这些效应。探测器中记录的双缪子事例 $e^+e^- \to \mu^+ \mu^-$ 可极高精度地给出束流交叉角、质心能量展宽以及 $e^+$ 与 $e^-$ 的能量差。讨论了使绝对误差与相对不确定度最小化的监测方法。给出了对物理测量的影响。概述了进一步的模拟、设计、监测与研发计划。