Домашний эксперимент

Подземный резервуар эксперимента Homestake, когда бассейн вокруг резервуара еще не был затоплен.

Настройка эксперимента в шахте Homestake.

Эксперимент Хомстек (иногда упоминаются как эксперимент Дэвиса и в оригинальной литературе под названием Брукхейвенских солнечных нейтрино Эксперимент или Брукхейвенский ³⁷ Cl ( хлор ) Эксперимент ) ^[1] был экспериментом под руководством астрофизиков Раймонда Дэвис, младший и Джон Бакал в конец 1960-х гг. Его цель состояла в том, чтобы собрать и подсчитать нейтрино, испускаемые ядерным синтезом , происходящим на Солнце.. Бахколл выполнил теоретические расчеты, а Дэвис разработал эксперимент. После того, как Бахколл рассчитал скорость, с которой детектор должен улавливать нейтрино, эксперимент Дэвиса обнаружил только одну треть этой цифры. Эксперимент был первым, кто успешно обнаружил и подсчитал солнечные нейтрино , и расхождение в результатах создало проблему солнечных нейтрино . Эксперимент проводился непрерывно с 1970 по 1994 год. В 1984 году им руководил Пенсильванский университет. Позднее было обнаружено, что несоответствие между предсказанными и измеренными скоростями обнаружения нейтрино связано с осцилляциями "аромата" нейтрино . ^{[ необходима цитата ]}

Методология [ править ]

Эксперимент проводился на золотом руднике Homestake в Свинце, Южная Дакота . Дэвис поместил резервуар объемом 380 кубических метров (100 000 галлонов) с перхлорэтиленом , обычной жидкостью для химической чистки, на глубину 1478 метров (4850 футов) под землей. Большая цель глубоко под землей была необходима для предотвращения помех от космических лучей , учитывая очень небольшую вероятность успешного захвата нейтрино и, следовательно, очень низкую скорость воздействия даже при огромной массе цели. Перхлорэтилен был выбран потому, что он богат хлором . При взаимодействии с электронным нейтрино атом ³⁷ Cl превращается в радиоактивный изотоп ³⁷ Ar, которые затем можно извлечь и посчитать. Реакция захвата нейтрино:

${\ displaystyle \ mathrm {\ nu _ {e} + \ ^ {37} Cl \ longrightarrow \ ^ {37} Ar + e ^ {-}.}}$

Порог реакции составляет 0,814 МэВ, т.е. нейтрино должно иметь по крайней мере эту энергию для захвата ядром ³⁷ Cl.

Поскольку период полураспада ³⁷ Ar составляет 35 дней, каждые несколько недель Дэвис продувал гелий через резервуар, чтобы собрать образовавшийся аргон . Небольшой (несколько кубических см) счетчик газа был заполнен собранными несколькими десятками атомов ³⁷ Ar (вместе со стабильным аргоном) для регистрации его распадов. Таким образом, Дэвис смог определить, сколько нейтрино было захвачено. ^{[2] [3]}

Выводы [ править ]

Цифры Дэвиса постоянно были очень близки к одной трети расчетов Бахколла. Первым ответом научного сообщества было то, что либо Бахколл, либо Дэвис совершили ошибку. Расчеты Бахколла проверялись неоднократно, ошибок не обнаружено. Дэвис внимательно изучил свой эксперимент и настаивал, что в нем нет ничего плохого. За экспериментом Homestake последовали другие эксперименты с той же целью, такие как Kamiokande 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 регистрировать 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 правильным, Дэвис разделил Нобелевскую премию по физике 2002 года . Среди тех, кто получил приз, был Масатоши Кошиба из Японии, который работал над Камиоканде и Супер Камиоканде.

См. Также [ править ]

• Нейтринный эксперимент Коуэна-Райнса (предыдущий эксперимент Райнса и Коуэна, открывший антинейтрино )

Ссылки [ править ]

• Эксперименты Раймонда Дэвиса младшего с солнечными нейтрино (на BNL.gov)

Координаты : 44 ° 21′12 ″ с.ш., 103 ° 44′39 ″ з.д. / 44,35333 ° с.ш.103,74417 ° з.д. / 44.35333; -103,74417