Une étude, dont les résultats intitulés «Measurement of the Charged-Pion Polarizability» ont été publiés dans la revue Physical Review Letters, a permis, dans le cadre de l’expérience COMPASS, d'effectuer une mesure de la polarisabilité des pions qui correspond étroitement à la théorie de l’interaction forte, alors que les premières mesures, entreprises depuis les années 1980, semblaient contredire la théorie.

Rappelons tout d'abord que «l'interaction forte lie ensemble les quarks, pour former les protons et les neutrons, et les protons et les neutrons eux-mêmes, pour former les noyaux de tous les éléments dont la matière est constituée».

Les pions, constitués à l'intérieur de ces noyaux d’un quark et d’un antiquark liés étroitement par la force forte, sont des particules médiatrices de l'interaction forte.

Ainsi, comme, à l’intérieur du noyau, «les protons et les neutrons s’échangent des pions», la polarisabilité des pions, qui correspond au «degré auquel ils peuvent être déformés», est «une mesure directe de la force forte liant les quarks entre eux».

Pour mesurer la polarisabilité du pion, l’expérience COMPASS du CERN «a projeté un faisceau de pions contre une cible de nickel». Les pions, qui «sont soumis au très fort champ électrique des noyaux de nickel» lorsqu'ils «arrivent à une distance de la cible en nickel égale en moyenne à deux fois leur propre rayon», se déforment sous l’effet de ce champ et changent de trajectoire, en émettant un photon.

Cette expérience représentait un grand défi, «même avec les hautes énergies atteintes au CERN», car «la polarisabilité du pion est infime et son effet est difficile à isoler». Aussi pour obtenir cette polarisabilité, c'est un échantillon de 63000 pions qui a été pris en compte.

Le résultat des mesures de l’énergie du photon et de la déflexion du pion» a ainsi montré que, comme le prévoit la théorie de l’interaction forte, «le pion se déforme considérablement moins» (απ=(2.0±0.6stat±0.7syst)×10−4  fm3 ) que ce que laissaient entendre les mesures précédentes.