Хоумстейк эксперимент - Википедия - Homestake experiment

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

В Домашний эксперимент (иногда называемый Эксперимент Дэвиса и в оригинальной литературе называется Брукхейвенский эксперимент с солнечными нейтрино или же Brookhaven 37Cl (Хлор) Эксперимент )[1] был эксперимент, возглавляемый астрофизиками Раймонд Дэвис младший и Джон Н. Бэколл в конце 1960-х гг. Его цель заключалась в сборе и подсчете нейтрино испускается термоядерная реакция происходит в солнце. Бахколл выполнил теоретические расчеты, а Дэвис разработал эксперимент. После того, как Бахколл вычислил скорость, с которой детектор должен улавливать нейтрино, эксперимент Дэвиса выявил только треть этой цифры. Эксперимент первым успешно обнаружил и подсчитал солнечные нейтрино, а расхождение в результатах создало проблема солнечных нейтрино. Эксперимент проводился непрерывно с 1970 по 1994 год. Пенсильванский университет принял его в 1984 году. Несоответствие между прогнозируемыми и измеренными темпами обнаружения нейтрино позже было обнаружено, что связано с «ароматические» осцилляции нейтрино.[нужна цитата ]

Методология

Эксперимент проходил в Золотой рудник Хоумстейк в Свинец, Южная Дакота. Дэвис поместил резервуар объемом 380 кубических метров (100 000 галлонов) перхлорэтилен, обычная жидкость для химической чистки, на глубине 1478 метров (4850 футов) под землей. Требовалась большая цель глубоко под землей, чтобы предотвратить помехи от космические лучи, учитывая очень малую вероятность успешного захвата нейтрино и, следовательно, очень низкую скорость воздействия даже при огромной массе мишени. Перхлорэтилен был выбран потому, что он богат хлор. При взаимодействии с электронным нейтрино 37Cl атом превращается в радиоактивный изотоп 37Ar, которые затем можно извлечь и посчитать. Реакция захвата нейтрино:

Порог реакции составляет 0,814 МэВ, т.е. нейтрино должно обладать как минимум этой энергией для захвата нейтрино. 37Ядро Cl.

Потому что 37Период полураспада Ar составляет 35 дней, каждые несколько недель Дэвис пузырился. гелий через резервуар, чтобы собрать аргон что сформировалось. Небольшой (несколько кубических сантиметров) счетчик газа был заполнен собранными несколькими десятками атомов 37Ar (вместе со стабильным аргоном) для обнаружения его распадов. Таким образом, Дэвис смог определить, сколько нейтрино было захвачено.[2][3]

Выводы

Цифры Дэвиса всегда 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 на том, что в нем нет ничего плохого. За экспериментом Homestake последовали другие эксперименты с той же целью, например Камиоканде в Япония, МУДРЕЦ в бывшем Советский союз, ГАЛЛЕКС в Италия, Супер Камиоканде, 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 поделился результатами 2002 года. Нобелевская премия по физике. Среди разделивших приз был Масатоши Кошиба Японии, которые работали над Камиоканде и Супер Камиоканде.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ https://science.sciencemag.org/content/191/4224/264
  2. ^ Martin, B.R .; Шоу, Г. (1999). Физика элементарных частиц (2-е изд.). Вайли. п.265. ISBN  978-0-471-97285-3.
  3. ^ Б. Т. Кливленд; и другие. (1998). «Измерение потока солнечных электронных нейтрино с помощью детектора хлора Homestake». Астрофизический журнал. 496 (1): 505–526. Bibcode:1998ApJ ... 496..505C. Дои:10.1086/305343.

Координаты: 44 ° 21′12 ″ с.ш. 103 ° 44′39 ″ з.д. / 44,35333 ° с.ш.103,74417 ° з.д. / 44.35333; -103.74417