Forbedret forsøg af Primakoff-typen giver forbedret nøjagtighed af pionmåling

Et stort internationalt hold af forskere har forbedret eksperimenter af Primakoff-typen for at give en forbedret nøjagtighed af pionmålinger. I deres papir offentliggjort i tidsskriftet Videnskab , gruppen giver et overblik over deres mål og skitserer de eksperimenter, de udførte for at opnå højere nøjagtighed, når de måler en pions henfald til to fotoner. Harvey Meyer, med University of Mainz giver en tidslinje over historien om kvantekromodynamikteori og giver også et overblik over det arbejde, som forskerne har udført i denne nye indsats, i samme tidsskriftsnummer.

Teorien antyder, at Pi mesoner, mere almindeligt kaldet pioner, er hadroner bestående af en kvark og en antikvark (hvorfor de nogle gange også kaldes neutrale mesoner). Teori antyder også, at enkelte pioner henfalder til par af fotoner, og de gør det meget hurtigt, fordi de er ustabile – i størrelsesordenen 80 attosekunder. Som med de fleste teorier, videnskabsmænd vil gerne udføre eksperimenter, der beviser, at sådanne teorier er korrekte - i det mindste til en vis grad af nøjagtighed. Tidligere bestræbelser på at teste pioner, der henfalder til fotoner, har generelt fulgt en af ​​tre metoder, de direkte eller kolliderende metoder – eller Primakoff-metoden. I denne nye indsats, forskerne har brugt Primakoff-metoden, men har tilføjet forbedringer for at øge dens nøjagtighed.

Teamets arbejde involverede en eksperimentel opsætning, holdet kaldet PrimEx-II - den indeholdt en tagget fotonstrålefacilitet med et unikt kalorimeter (en forbedring i forhold til det traditionelle kalorimeter, der blev brugt i Primakoff-metoden), en strålehaloblokker og en harpe. Tagede fotoner blev introduceret til en magnet, der afbøjede de ladede partikler. Derfra rejste henfaldsfotonerne gennem et vakuumkammer og en heliumpose, hvor de blev detekteret og talt af en vetotæller og HyCal-kalorimeter. Holdet øgede også det accepterede energiinterval for de mærkede fotoner fra det, der normalt bruges i Primakoff-metoden for yderligere at forbedre nøjagtigheden.

Ved at køre eksperimentet, forskerne opnåede en samlet usikkerhed på 2,8 procent - halvdelen af ​​tidligere indsats. Det var også i overensstemmelse med forudsigelser lavet oprindeligt af kvantekromodynamikteori, men var mindre sammenlignet med andre teorier.

© 2020 Science X Network