Un grande team internazionale di ricercatori ha migliorato gli esperimenti di tipo Primakoff per fornire una maggiore precisione nella misurazione dei pioni. Nel loro articolo pubblicato sulla rivista Scienza , il gruppo fornisce una panoramica dei loro obiettivi e delinea gli esperimenti che hanno condotto per ottenere una maggiore precisione quando si misura il decadimento di un pione in due fotoni. Harvey Meyer, con l'Università di Mainz fornisce una cronologia della storia della teoria della cromodinamica quantistica e offre anche una panoramica del lavoro svolto dai ricercatori in questo nuovo sforzo, nello stesso numero della rivista.

La teoria suggerisce che i mesoni Pi, più comunemente chiamati pioni, sono adroni costituiti da un quark e un antiquark (motivo per cui vengono talvolta chiamati anche mesoni neutri). La teoria suggerisce anche che i singoli pioni decadano in coppie di fotoni, e lo fanno molto rapidamente perché sono instabili, dell'ordine di 80 attosecondi. Come con la maggior parte delle teorie, gli scienziati vorrebbero condurre esperimenti che dimostrino che tali teorie sono corrette, almeno con un certo grado di accuratezza. Gli sforzi precedenti per testare i pioni che decadono in fotoni generalmente hanno seguito uno dei tre metodi, i metodi diretto o collider o il metodo Primakoff. In questo nuovo sforzo, i ricercatori hanno utilizzato il metodo Primakoff, ma hanno aggiunto miglioramenti per aumentarne la precisione.

Il lavoro del team ha comportato una configurazione sperimentale chiamata PrimEx-II, caratterizzata da una struttura a fascio di fotoni etichettata con un calorimetro unico (un miglioramento rispetto al calorimetro tradizionale utilizzato nel metodo Primakoff), un dispositivo di blocco dell'alone del raggio e un'arpa. I fotoni etichettati sono stati introdotti in un magnete che ha deviato le particelle cariche. Da lì i fotoni di decadimento hanno viaggiato attraverso una camera a vuoto e una sacca di elio dove sono stati rilevati e contati da un contatore di veto e da un calorimetro HyCal. Il team ha anche aumentato l'intervallo di energia accettato dei fotoni etichettati rispetto a quello normalmente utilizzato nel metodo Primakoff per migliorare ulteriormente la precisione.

Nell'eseguire l'esperimento, i ricercatori hanno raggiunto un'incertezza totale del 2,8 percento, la metà di quella degli sforzi precedenti. Era anche coerente con le previsioni fatte originariamente dalla teoria della cromodinamica quantistica, ma lo era meno rispetto ad altre teorie.

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