.jpg/1280px-U.S._Department_of_Energy_-_Science_-_390_002_007_(9952118384).jpg)
.jpg/1280px-Atomic_Energy_Commission's_Brookhaven_National_Laboratory_solar_neutrino_detector._c._1972_(diagram).jpg)
Эксперимент Хоумстейк (иногда называемый экспериментом Дэвиса или экспериментом с солнечными нейтрино , а в оригинальной литературе — экспериментом с солнечными нейтрино в Брукхейвене или экспериментом с 37 Cl ( хлором ) в Брукхейвене ) [1] был экспериментом, возглавляемым астрофизиками Рэймондом Дэвисом-младшим и Джоном Н. Бакколлом в конце 1960-х годов. Его целью было собрать и подсчитать нейтрино, испускаемые ядерным синтезом, происходящим на Солнце . Бакколл выполнил теоретические расчеты, а Дэвис разработал эксперимент. После того, как Бакколл рассчитал скорость, с которой детектор должен улавливать нейтрино, эксперимент Дэвиса показал только одну треть от этой цифры. Эксперимент был первым, в котором удалось успешно обнаружить и подсчитать солнечные нейтрино , и расхождение в результатах создало проблему солнечных нейтрино . Эксперимент продолжался непрерывно с 1970 по 1994 год. В 1984 году его взял под контроль Пенсильванский университет. Позднее было обнаружено, что расхождение между предсказанными и измеренными скоростями обнаружения нейтрино было вызвано осцилляциями «аромата» нейтрино . [2]
Эксперимент проводился на золотом руднике Хоумстейк в Лиде, Южная Дакота . Дэвис поместил резервуар объемом 380 кубических метров (100 000 галлонов) перхлорэтилена , обычной жидкости для химчистки, на глубину 1478 метров (4850 футов) под землей. Большая мишень глубоко под землей была необходима для предотвращения помех от космических лучей , принимая во внимание очень малую вероятность успешного захвата нейтрино и, следовательно, очень низкую скорость эффекта даже при огромной массе мишени. Перхлорэтилен был выбран, потому что он богат хлором . При взаимодействии с электронным нейтрино атом 37Cl превращается в радиоактивный изотоп 37Ar , который затем можно извлечь и подсчитать. Реакция захвата нейтрино выглядит следующим образом :
Порог реакции составляет 0,814 МэВ, т.е. нейтрино должно обладать как минимум этой энергией, чтобы быть захваченным ядром 37 Cl.
Поскольку период полураспада 37 Ar составляет 35 дней, каждые несколько недель Дэвис пропускал гелий через резервуар, чтобы собрать образовавшийся аргон . Небольшой (несколько кубических см) газовый счетчик заполнялся собранными несколькими десятками атомов 37 Ar (вместе со стабильным аргоном) для обнаружения его распадов. Таким образом, Дэвис смог определить, сколько нейтрино было захвачено. [3] [4]
Цифры Дэвиса были последовательно очень близки к одной трети расчетов Бэколла. Первой реакцией научного сообщества было то, что либо Бэколл, либо Дэвис допустили ошибку. Расчеты Бэколла были неоднократно проверены, но ошибок не обнаружено. Дэвис тщательно изучил свой собственный эксперимент и настоял на том, что в нем нет ничего неправильного. За экспериментом в Хоумстейке последовали другие эксперименты с той же целью, такие как Камиоканде в Японии , SAGE в бывшем Советском Союзе , GALLEX в Италии , Super Kamiokande , также в Японии, и SNO (Нейтринная обсерватория Садбери) в Онтарио, Канада . SNO был первым детектором, способным обнаружить осцилляции нейтрино, решив проблему солнечных нейтрино. Результаты эксперимента, опубликованные в 2001 году, показали, что из трех «ароматов», между которыми могут колебаться нейтрино, детектор Дэвиса был чувствителен только к одному. После того, как было доказано, что его эксперимент был обоснован, Дэвис разделил Нобелевскую премию по физике 2002 года за вклад в физику нейтрино с Масатоси Кошибой из Японии, который работал над Камиоканде и Супер-Камиоканде (премию он также разделил с Риккардо Джаккони за его вклад в рентгеновскую астрономию).
44°21′12″с.ш. 103°44′39″з.д. / 44,35333°с.ш. 103,74417°з.д. / 44,35333; -103,74417
