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. 2015 Feb 13;114(6):062002.
doi: 10.1103/PhysRevLett.114.062002. Epub 2015 Feb 10.

Measurement of the charged-pion polarizability

C Adolph  1 , R Akhunzyanov  2 , M G Alexeev  3 , G D Alexeev  2 , A Amoroso  4 , V Andrieux  5 , V Anosov  2 , A Austregesilo  6 , B Badełek  7 , F Balestra  4 , J Barth  8 , G Baum  9 , R Beck  10 , Y Bedfer  5 , A Berlin  11 , J Bernhard  12 , K Bicker  6 , J Bieling  8 , R Birsa  13 , J Bisplinghoff  10 , M Bodlak  14 , M Boer  5 , P Bordalo  15 , F Bradamante  16 , C Braun  1 , A Bressan  16 , M Büchele  17 , E Burtin  5 , L Capozza  5 , M Chiosso  4 , S U Chung  18 , A Cicuttin  19 , M Colantoni  20 , M L Crespo  19 , Q Curiel  5 , S Dalla Torre  13 , S S Dasgupta  21 , S Dasgupta  13 , O Yu Denisov  20 , A M Dinkelbach  18 , S V Donskov  22 , N Doshita  23 , V Duic  24 , W Dünnweber  25 , M Dziewiecki  26 , A Efremov  2 , C Elia  16 , P D Eversheim  10 , W Eyrich  1 , M Faessler  25 , A Ferrero  5 , A Filin  22 , M Finger Jr  14 , M Finger  14 , H Fischer  17 , C Franco  15 , N du Fresne von Hohenesche  27 , J M Friedrich  18 , V Frolov  28 , F Gautheron  11 , O P Gavrichtchouk  2 , S Gerassimov  29 , R Geyer  25 , I Gnesi  4 , B Gobbo  13 , S Goertz  8 , M Gorzellik  17 , S Grabmüller  18 , A Grasso  4 , B Grube  18 , T Grussenmeyer  17 , A Guskov  2 , T Guthörl  17 , F Haas  18 , D von Harrach  12 , D Hahne  8 , R Hashimoto  23 , F H Heinsius  17 , F Herrmann  17 , F Hinterberger  10 , Ch Höppner  18 , N Horikawa  30 , N d'Hose  5 , S Huber  18 , S Ishimoto  23 , A Ivanov  2 , Yu Ivanshin  2 , T Iwata  23 , R Jahn  10 , V Jary  31 , P Jasinski  12 , P Jörg  17 , R Joosten  10 , E Kabuss  12 , B Ketzer  18 , G V Khaustov  22 , Yu A Khokhlov  22 , Yu Kisselev  2 , F Klein  8 , K Klimaszewski  32 , J H Koivuniemi  11 , V N Kolosov  22 , K Kondo  23 , K Königsmann  17 , I Konorov  29 , V F Konstantinov  22 , A M Kotzinian  4 , O Kouznetsov  2 , M Krämer  18 , Z V Kroumchtein  2 , N Kuchinski  2 , R Kuhn  18 , F Kunne  5 , K Kurek  32 , R P Kurjata  26 , A A Lednev  22 , A Lehmann  1 , M Levillain  5 , S Levorato  13 , J Lichtenstadt  33 , A Maggiora  20 , A Magnon  5 , N Makke  16 , G K Mallot  28 , C Marchand  5 , A Martin  16 , J Marzec  26 , J Matousek  14 , H Matsuda  23 , T Matsuda  34 , G Meshcheryakov  2 , W Meyer  11 , T Michigami  23 , Yu V Mikhailov  22 , Y Miyachi  23 , M A Moinester  33 , A Nagaytsev  2 , T Nagel  18 , F Nerling  12 , S Neubert  18 , D Neyret  5 , V I Nikolaenko  22 , J Novy  31 , W-D Nowak  17 , A S Nunes  15 , A G Olshevsky  2 , I Orlov  2 , M Ostrick  12 , R Panknin  8 , D Panzieri  35 , B Parsamyan  4 , S Paul  18 , D Peshekhonov  2 , S Platchkov  5 , J Pochodzalla  12 , V A Polyakov  22 , J Pretz  8 , M Quaresma  15 , C Quintans  15 , S Ramos  15 , C Regali  17 , G Reicherz  11 , E Rocco  28 , N S Rossiyskaya  2 , D I Ryabchikov  22 , A Rychter  26 , V D Samoylenko  22 , A Sandacz  32 , S Sarkar  21 , I A Savin  2 , G Sbrizzai  16 , P Schiavon  16 , C Schill  17 , T Schlüter  25 , K Schmidt  17 , H Schmieden  8 , K Schönning  28 , S Schopferer  17 , M Schott  28 , O Yu Shevchenko  2 , L Silva  15 , L Sinha  21 , S Sirtl  17 , M Slunecka  2 , S Sosio  4 , F Sozzi  13 , A Srnka  36 , L Steiger  13 , M Stolarski  15 , M Sulc  37 , R Sulej  32 , H Suzuki  23 , A Szabelski  32 , T Szameitat  17 , P Sznajder  32 , S Takekawa  4 , J ter Wolbeek  17 , S Tessaro  13 , F Tessarotto  13 , F Thibaud  5 , S Uhl  18 , I Uman  25 , M Virius  31 , L Wang  11 , T Weisrock  12 , M Wilfert  12 , R Windmolders  8 , H Wollny  5 , K Zaremba  26 , M Zavertyaev  38 , E Zemlyanichkina  2 , M Ziembicki  26 , A Zink  1 ; COMPASS Collaboration
Affiliations
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Measurement of the charged-pion polarizability

C Adolph et al. Phys Rev Lett. .
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Abstract

The COMPASS collaboration at CERN has investigated pion Compton scattering, π(-)γ→π(-)γ, at center-of-mass energy below 3.5 pion masses. The process is embedded in the reaction π(-)Ni→π(-)γNi, which is initiated by 190 GeV pions impinging on a nickel target. The exchange of quasireal photons is selected by isolating the sharp Coulomb peak observed at smallest momentum transfers, Q(2)<0.0015 (GeV/c)(2). From a sample of 63,000 events, the pion electric polarizability is determined to be α(π)=(2.0±0.6(stat)±0.7(syst))×10(-4) fm(3) under the assumption α(π)=-β(π), which relates the electric and magnetic dipole polarizabilities. It is the most precise measurement of this fundamental low-energy parameter of strong interaction that has been addressed since long by various methods with conflicting outcomes. While this result is in tension with previous dedicated measurements, it is found in agreement with the expectation from chiral perturbation theory. An additional measurement replacing pions by muons, for which the cross-section behavior is unambiguously known, was performed for an independent estimate of the systematic uncertainty.

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