Homestake deneyi - Homestake experiment

Homestake deneyinin yeraltı tankı, tankın etrafındaki havza henüz su basmadığında.

Homestake madeninde deneyin kurulumu.

Homestake deneyi (bazen şu şekilde ifade Davis deney ve adı orijinal literatürde Brookhaven Güneş Nötrinolan Deney veya Brookhaven ³⁷ CI ( klor ) Deney ) astrofizikçileri başlı bir deneydi Raymond Davis, Jr. ve John N. Bahcall 1960'ların sonunda. Amacı , Güneş'te meydana gelen nükleer füzyonun yaydığı nötrinoları toplamak ve saymaktı . Bahcall teorik hesaplamaları yaptı ve Davis deneyi tasarladı. Bahcall, dedektörün nötrinoları yakalaması gereken hızı hesapladıktan sonra, Davis'in deneyi bu rakamın sadece üçte birini buldu. Deney, güneş nötrinolarını başarılı bir şekilde tespit eden ve sayan ilk deneydi ve sonuçlardaki tutarsızlık, güneş nötrino problemini yarattı . Deney 1970'den 1994'e kadar kesintisiz olarak devam etti. 1984'te Pennsylvania Üniversitesi devraldı. Tahmin edilen ve ölçülen nötrino algılama oranları arasındaki farkın daha sonra nötrino "tat" salınımlarından kaynaklandığı bulundu .

metodoloji

Deney , Güney Dakota , Lead'deki Homestake Altın Madeni'nde gerçekleşti . Davis , yaygın bir kuru temizleme sıvısı olan 380 metreküp (100.000 galon) perkloretilen tankını 1.478 metre (4.850 fit) yeraltına yerleştirdi. Başarılı bir nötrino yakalama olasılığının çok küçük olduğu ve bu nedenle, hedefin büyük kütlesi ile bile çok düşük etki oranı hesaba katıldığında , kozmik ışınlardan gelen girişimi önlemek için derin yeraltında büyük bir hedefe ihtiyaç vardı . Perkloretilen klor açısından zengin olduğu için seçilmiştir . Bir elektron nötrino ile etkileşim üzerine, bir ³⁷ Cl atomu , daha sonra ekstrakte edilebilen ve sayılabilen ³⁷ Ar'lık bir radyoaktif izotopa dönüşür . Nötrino yakalamanın tepkimesi

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

Reaksiyon eşiği 0.814 MeV'dir, yani nötrino, ³⁷ Cl çekirdeği tarafından yakalanacak en azından bu enerjiye sahip olmalıdır .

Çünkü ³⁷ Ar 35 günlük bir yarı ömre sahiptir, birkaç haftada, Davis, kabarmış helyum toplamak için tankın içinden argon oluşmuş. Küçük (birkaç cm küp) gaz sayacı, bozunmalarını tespit etmek için toplanan birkaç on ³⁷ Ar atomuyla (kararlı argonla birlikte) dolduruldu. Bu şekilde Davis, kaç tane nötrino yakalandığını belirleyebildi.

Sonuçlar

Davis'in rakamları sürekli olarak Bahcall'ın hesaplamalarının üçte birine çok yakındı. Bilim camiasından ilk yanıt, Bahcall veya Davis'in bir hata yaptığıydı. Bahcall'ın hesaplamaları tekrar tekrar kontrol edildi ve hiçbir hata bulunamadı. Davis kendi deneyini dikkatle inceledi ve bunda yanlış bir şey olmadığı konusunda ısrar etti. Homestake deneyi gibi aynı amaçla diğer deneylerde, izledi Kamiokande içinde Japonya'da , SAGE eski yılında Sovyetler Birliği , GALLEX içinde İtalya , Super-Kamiokande , ayrıca Japonya'da ve SNO (Sudbury Nötrino Gözlemevi) içinde Ontario, Kanada . SNO, güneş nötrino problemini çözerek nötrino salınımını tespit edebilen ilk dedektördü. 2001'de yayınlanan deneyin sonuçları, nötrinoların salınım yapabildikleri üç "tattan", Davis'in dedektörünün yalnızca birine duyarlı olduğunu ortaya çıkardı. Deneyinin sağlam olduğu kanıtlandıktan sonra Davis, 2002 Nobel Fizik Ödülü'nü paylaştı . Ödülü paylaşanlar arasında Kamiokande ve Süper Kamiokande üzerinde çalışan Japon Masatoshi Koshiba da vardı.

Ayrıca bakınız

• Cowan-Reines nötrino deneyi (keşfedilen Reines ve Cowan ve önceki bir deney antineutrino )
• Sanford Yeraltı Araştırma Tesisi

Referanslar

• Raymond Davis Jr.'ın Güneş Nötrino Deneyleri (BNL.gov'da)

Koordinatlar : 44°21′12″K 103°44′39″W / 44.35333°K 103.74417°B / 44.35333; -103.74417