Хоумстејчки опит

Експериментот Хоумстејк (понекогаш се нарекува Дејвисов експеримент и во оригиналната литература наречен Брукхејвн Сончев неутрино експеримент (Brookhaven Solar Neutrino Experiment) или Brookhaven<sup>37</sup> Cl Experiment ) бил експеримент предводен од астрофизичарите Рајмонд Дејвис Помладиот и Џон Бакал кон крајот на 1960-тите. Неговата цел била да ги собере и брои неутрините емитирани од јадрено соединување што се одвиваат во Сонцето. Бакал ги направил теоретските пресметки, а Дејвис го дизајнирал експериментот. Откако Бакал ја пресметал стапката со која детекторот треба да фати неутрини, експериментот на Дејвис покажал само една третина од оваа бројка. Експериментот бил првиот што успешно ги детектирал и броел сончевите неутрини, а разликата во резултатите го создала сончевиот неутрино проблем . Експериментот работел постојано од 1970 до 1994 година. Универзитетот во Пенсилванија го презел во 1984 година. Несовпаѓањето помеѓу предвидените и измерените стапки на откривање на неутрино подоцна беше откриено дека се должи на неутрино осцилациите.
1 Методологија
Експериментот бил направен во Хоумстејк рудникот за злато во Лид, Јужна Дакота. На 380 кубни метри (100,000 галон) под земјата, Дејвис поставил резервоар на перхлоретилен, стандардна течност за суво хемиско чистење. Била потребна голема длабочина под земја за да се спречи мешење од космичките зраци, земајќи ја предвид многу малата веројатност за успешно запазување на неутрино и, според тоа, многу ниска стапка на ефекти дури и со огромната маса на целта. Перхлоретилен беше избран затоа што е богат со хлор. По интеракција со електронски неутрино, хлор-37 атом се трансформира во радиоактивен изотоп на аргон -37, кој потоа може да се извлече и да се брои. Реакцијата на запазување на неутрино е
<math>\mathrm{\nu_e + \ ^{37}Cl \longrightarrow \ ^{37}Ar + e^-.}</math>
Прагот на реакција е 0,814 MeV, односно неутрино треба да ја има барем оваа енергија за да биде запазена од јадрото на хлор-37.
На секои неколку седмици, Дејвис пукал со хелиум низ резервоарот за да го собере аргонот што бил формиран. Мал (неколку кубни сантиметри) гасен бројач го наполнил со собраните неколку десетици атоми на аргон-37 (заедно со стабилниот аргон) за да ги открие неговите распаѓања. На таков начин, Дејвис можеше да утврди колку неутрини биле заробени.
2 Заклучоци
Бројките на Дејвис биле постојано блиски до една третина од пресметките на Бахкал. Првиот одговор од научната заедница била дека или Бахкал или Дејвис направиле грешка. Пресметките на Бахкал биле проверувани повеќепати, без пронајдени грешки. Дејвис го испитал сопствениот експеримент и инсистирал дека нема ништо лошо во тоа. Експериментот Хоумстејк бил проследен со други експерименти со иста цел, како што се Камиоканде во Јапонија, САГЕ во поранешниот Советски Сојуз, ГАЛЕКС во Италија, Супер Камиоканде, исто така во Јапонија, и СНО (Судбури Неутрино Опсерватиорија) во Онтарио, Канада. СНО бил првиот детектор кој можел да открие осцилација на неутрино, решавајќи го проблемот со сончевиот неутрино. Резултатите од експериментот, објавени во 2001 година, откриле дека од трите „вкусови“ меѓу кои неутрините можат да осцилираат, детекторот на Дејвис бил чувствителен само на еден. Откако било докажано дека неговиот експеримент дава звук, Дејвис ја поделил Нобеловата награда за физика во 2002 година. Меѓу оние кои ја делат наградата бил Масатоши Кобиба од Јапонија, кој работел на Камиоканде и Супер Камиоканде.