Z 线形挑战：ppm 与 keV 量级的测量

FCC-ee 通过高精度测量与对禁戒和稀有过程及弱耦合粒子的搜寻相结合，为超出标准模型的新物理提供直接或间接证据，带来了强有力的机遇。FCC-ee 物理项目的一个关键要素是利用总计 $5\times 10^{12}$ 个 Z 玻色子对 Z 线形进行测量，并实现相对不确定度为 $10^{-6}$ 的束流能量校准。凭借这一比整个 LEP1 在 Z 极点运行期间累积的样本大五个数量级的超大事件样本，定义性参数——$m_{\rm Z}$、$\Gamma_{\rm Z}$、$N_\nu$、$\sin^2\theta_{\rm W}^{\rm eff}$、$\alpha_{\rm S}(m_{\rm Z}^2)$ 和 $\alpha_{\rm QED}(m^2_{\rm Z})$——可以提取出来，其精度相比当前最先进水平可跃升达两个数量级。使实验与理论系统误差匹配统计精度（Z 质量与宽度 4\,keV、$\sin^2\theta_{\rm W}^{\rm eff}$ 为 $3\times 10^{-6}$、$\alpha_{\rm QED}$ 相对 $3\times 10^{-5}$、$\alpha_{\rm S}$ 小于 0.0001）的终极目标，对对撞机运行、束流仪表、探测器设计、计算设施、理论计算以及蒙特卡洛事件生成器提出了极高要求。如此精确的测量还需要创新的分析方法，这要求理论家、实验家和加速器团队之间的共同努力与相互理解。