Ett stort internationellt team av forskare har förbättrat experimenten av Primakoff-typ för att ge en förbättrad noggrannhet i pionmätning. I deras tidning publicerad i tidningen Vetenskap , gruppen ger en översikt över sina mål och skisserar de experiment de utförde för att uppnå högre noggrannhet när de mäter sönderfallet av en pion till två fotoner. Harvey Meyer, med University of Mainz ger en tidslinje över historien om kvantkromodynamikteorin och ger också en översikt över det arbete som gjorts av forskarna i denna nya ansträngning, i samma tidningsnummer.

Teorin antyder att Pi mesoner, mer vanligt kallade pioner, är hadroner som består av en kvark och en antikvark (det är därför de ibland också kallas neutrala mesoner). Teorin tyder också på att enstaka pioner sönderfaller till par av fotoner, och de gör det väldigt snabbt eftersom de är instabila – i storleksordningen 80 attosekunder. Som med de flesta teorier, forskare skulle vilja genomföra experiment som bevisar att sådana teorier är korrekta – åtminstone till en viss grad av noggrannhet. Tidigare försök att testa pioner som sönderfaller till fotoner har i allmänhet följt en av tre metoder, de direkta eller kolliderande metoderna – eller Primakoff-metoden. I denna nya insats, forskarna har använt Primakoff-metoden, men har lagt till förbättringar för att öka dess noggrannhet.

Arbetet av teamet involverade en experimentell uppställning som teamet kallade PrimEx-II – den innehöll en märkt fotonstråleanläggning med en unik kalorimeter (en förbättring jämfört med den traditionella kalorimetern som används i Primakoff-metoden), en strålgloriblockerare och en harpa. Taggade fotoner introducerades till en magnet som avböjde de laddade partiklarna. Därifrån färdades sönderfallsfotonerna genom en vakuumkammare och en heliumpåse där de upptäcktes och räknades av en vetoräknare och HyCal-kalorimeter. Teamet ökade också det accepterade energiintervallet för de taggade fotonerna från det som normalt används i Primakoff-metoden för att ytterligare förbättra noggrannheten.

När experimentet kördes, forskarna uppnådde en total osäkerhet på 2,8 procent – ​​hälften av tidigare ansträngningar. Det överensstämde också med förutsägelser som ursprungligen gjordes av kvantkromodynamikteori, men var mindre i jämförelse med andra teorier.

© 2020 Science X Network