Une grande équipe internationale de chercheurs a amélioré les expériences de type Primakoff pour améliorer la précision de la mesure des pions. Dans leur article publié dans la revue Science , le groupe donne un aperçu de leurs objectifs et décrit les expériences qu'ils ont menées pour obtenir une plus grande précision lors de la mesure de la désintégration d'un pion en deux photons. Harvey Meyer, avec l'Université de Mayence fournit une chronologie de l'histoire de la théorie de la chromodynamique quantique et donne également un aperçu du travail effectué par les chercheurs dans ce nouvel effort, dans le même numéro de revue.

La théorie suggère que les mésons Pi, plus communément appelés pions, sont des hadrons constitués d'un quark et d'un antiquark (c'est pourquoi on les appelle parfois aussi mésons neutres). La théorie suggère également que les pions simples se désintègrent en paires de photons, et ils le font très rapidement car ils sont instables, de l'ordre de 80 attosecondes. Comme pour la plupart des théories, les scientifiques aimeraient mener des expériences qui prouvent que de telles théories sont correctes, au moins jusqu'à un certain degré de précision. Les efforts antérieurs pour tester les pions se désintégrant en photons ont généralement suivi l'une des trois méthodes suivantes, les méthodes directes ou collisionneur - ou la méthode Primakoff. Dans ce nouvel effort, les chercheurs ont utilisé la méthode Primakoff, mais ont ajouté des améliorations pour augmenter sa précision.

Le travail de l'équipe impliquait une configuration expérimentale que l'équipe a appelée PrimEx-II - elle comportait une installation de faisceau de photons étiquetés avec un calorimètre unique (une amélioration par rapport au calorimètre traditionnel utilisé dans la méthode Primakoff), un bloqueur de halo de faisceau et une harpe. Des photons marqués ont été introduits dans un aimant qui a dévié les particules chargées. De là, les photons de désintégration ont traversé une chambre à vide et un sac d'hélium où ils ont été détectés et comptés par un compteur veto et un calorimètre HyCal. L'équipe a également augmenté l'intervalle d'énergie accepté des photons marqués par rapport à celui normalement utilisé dans la méthode Primakoff pour améliorer encore la précision.

En exécutant l'expérience, les chercheurs ont atteint une incertitude totale de 2,8 pour cent, la moitié de celle des efforts antérieurs. Il était également cohérent avec les prédictions faites à l'origine par la théorie de la chromodynamique quantique, mais l'était moins par rapport à d'autres théories.

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