홈스테이크 실험

홈스테이크 실험(Davis 실험 또는 Solar Neutrino 실험이라고도 하며 원본 문헌에서는 Brookhaven Solar Neutrino 실험 또는 Brookhaven Cl ^[1](Clorine) 실험이라고도 함)은 1960년대 후반 천체물리학자인 레이먼드 데이비스와 존 바콜이 주도한 실험이었다.이것의 목적은 태양에서 일어나는 핵융합으로 방출되는 중성미자를 수집하고 세는 것이었다.바콜은 이론적 계산을 수행했고 데이비스는 실험을 설계했다.바콜이 검출기가 중성미자를 포착해야 하는 속도를 계산한 후 데이비스의 실험은 이 수치의 3분의 1에 불과했다.이 실험은 태양 중성미자를 검출하고 세는 데 성공한 첫 번째 실험이었고, 그 결과 차이가 태양 중성미자 문제를 만들었다.이 실험은 1970년부터 1994년까지 계속되었다.펜실베니아 대학이 1984년에 인수했습니다.예측된 중성미자 검출 속도와 측정된 중성미자 검출 속도 사이의 불일치는 나중에 중성미자 "향미" 진동 ^[2]때문인 것으로 밝혀졌다.

방법론

이 실험은 사우스다코타 주, 리드에 있는 홈스테이크 금광에서 이루어졌다.데이비스는 일반적인 드라이클리닝액인 380입방미터(10만 갤런)짜리 페클로로에틸렌 탱크를 지하 1,478미터에 설치했다.우주선의 간섭을 막기 위해 지하 깊은 곳에 큰 표적이 필요했는데, 이는 중성미자 포획에 성공할 확률이 매우 작기 때문에 표적의 질량이 크더라도 효과가 매우 낮기 때문이다.페클로로에틸렌은 염소가 풍부하기 때문에 선택되었다.Cl 원자는 전자 중성미자와의 상호작용에 의해 Ar의 방사성 동위원소로 변환되어 추출 및 계수할 수 있다.중성미자 포획의 반응은

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

반응 임계값은 0.814 MeV이다. 즉, 중성미자는 Cl 핵에 의해 포착될 수 있는 최소한 이 에너지를 가져야 한다.

Ar의 반감기는 35일이고, 몇 주마다, 데이비스는 생성된 아르곤을 수집하기 위해 헬륨을 탱크에 주입했습니다.Ar의 부식을 검출하기 위해 (안정 아르곤과 함께) 수집된 수십 개의 Ar 원자에 의해 작은 (정육면체 cm) 가스 카운터가 채워졌다.이렇게 해서 데이비스는 얼마나 많은 중성미자가 ^[3][4]포획되었는지 알아낼 수 있었다.

결론들

데이비스의 수치는 일관되게 바콜의 계산의 3분의 1에 매우 가까웠다.과학계의 첫 반응은 바콜과 데이비스 중 한 명이 실수를 했다는 것이었다.Bahcall의 계산은 여러 번 확인했지만 오류가 발견되지 않았다.데이비스는 자신의 실험을 면밀히 조사했고 아무런 문제가 없다고 주장했다.홈스테이크 실험은 일본의 카미오칸데, 구 소련의 SAGE, 이탈리아의 GALLEX, 일본의 슈퍼 카미오칸데, 캐나다 온타리오의 SNO(Sudbury Neutrino Observatory) 등 같은 목적을 가진 다른 실험들이 이어졌다.SNO는 중성미자 진동을 감지할 수 있는 최초의 검출기였고, 태양 중성미자 문제를 해결했다.2001년에 발표된 실험 결과는 중성미자가 진동할 수 있는 세 가지 "향미" 중 데이비스의 검출기는 오직 한 가지에 민감하다는 것을 밝혀냈다.그의 실험이 건전하다는 것이 증명된 후, 데이비스는 2002년 노벨 물리학상을 공동 수상했다.이 상을 받은 사람들 중에는 가미오칸데와 슈퍼 가미오칸데에서 일한 일본의 고시바 마사토시도 있었다.

「 」를 참조해 주세요.

• Cowan-Reines 중성미자 실험(항중성미자를 발견한 Reines와 Cowan의 이전 실험)
• 샌포드 지하 연구 시설

레퍼런스

• 레이먼드 데이비스 주니어의 태양 중성미자 실험(BNL.gov)

좌표:44°21°12°N 103°44′39″w/44.353°N 103.74417°W/ 44.35333; -180.74417