Een groot internationaal team van onderzoekers heeft experimenten van het Primakoff-type verbeterd om een ​​verbeterde nauwkeurigheid van pionmetingen te geven. In hun artikel gepubliceerd in het tijdschrift Wetenschap , de groep geeft een overzicht van hun doelstellingen en schetst de experimenten die ze hebben uitgevoerd om een ​​hogere nauwkeurigheid te bereiken bij het meten van het verval van een pion in twee fotonen. Harvey Meijer, met de Universiteit van Mainz geeft een tijdlijn van de geschiedenis van de kwantumchromodynamica-theorie en geeft ook een overzicht van het werk dat de onderzoekers in deze nieuwe poging hebben gedaan, in hetzelfde tijdschriftnummer.

Theorie suggereert dat Pi-mesonen, beter bekend als pionen, zijn hadronen bestaande uit een quark en een antiquark (daarom worden ze ook wel neutrale mesonen genoemd). De theorie suggereert ook dat enkele pionen vervallen tot paren fotonen, en dat doen ze heel snel omdat ze onstabiel zijn - in de orde van 80 attoseconden. Zoals met de meeste theorieën, wetenschappers zouden graag experimenten uitvoeren die bewijzen dat dergelijke theorieën correct zijn - in ieder geval tot op zekere hoogte. Eerdere pogingen om pionen te testen die tot fotonen vervallen, hebben over het algemeen een van de drie methoden gevolgd, de directe of collider-methode, of de Primakoff-methode. In deze nieuwe poging de onderzoekers hebben de Primakoff-methode gebruikt, maar hebben verbeteringen toegevoegd om de nauwkeurigheid te vergroten.

Het werk van het team omvatte een experimentele opstelling die het team PrimEx-II noemde - het bevatte een gelabelde fotonenstraalfaciliteit met een unieke calorimeter (een verbetering ten opzichte van de traditionele calorimeter die wordt gebruikt in de Primakoff-methode), een beam halo blocker en een harp. Gelabelde fotonen werden geïntroduceerd in een magneet die de geladen deeltjes afbuigt. Van daaruit reisden de vervalfotonen door een vacuümkamer en een heliumzak waar ze werden gedetecteerd en geteld door een vetoteller en HyCal-calorimeter. Het team verhoogde ook het geaccepteerde energie-interval van de gelabelde fotonen ten opzichte van het interval dat normaal wordt gebruikt in de Primakoff-methode om de nauwkeurigheid verder te verbeteren.

Bij het uitvoeren van het experiment, de onderzoekers bereikten een totale onzekerheid van 2,8 procent - de helft van eerdere inspanningen. Het was ook consistent met voorspellingen die oorspronkelijk werden gedaan door de kwantumchromodynamica-theorie, maar was minder het geval in vergelijking met andere theorieën.

© 2020 Wetenschap X Netwerk