Eksperyment Homestake
Eksperyment Homestake przeprowadzili astrofizycy Raymond Davis Jr. i John N. Bahcall w latach 60. XX wieku. Celem było wykrycie i zliczenie neutrin emitowanych przez reakcje termojądrowe w Słońcu. Wyniki eksperymentu wykazały tylko jedną trzecią oczekiwanej liczby neutrin, co stworzyło tzw. problem neutrin słonecznych. Eksperyment był przeprowadzany w latach 1970–1994. Rozwiązanie problemu przyszło dopiero później, dzięki odkryciu oscylacji "smaków" neutrin.
Metodologia:
Eksperyment odbywał się w kopalni Homestake w Dakocie Południowej. Pod ziemią umieszczono 380 m³ płynu bogatego w chlor (perchloroetylen). Neutrino zmieniało atom chloru na izotop argonu-37, który następnie zbierano i zliczano.
Wnioski:
Eksperyment był pionierski w detekcji neutrin, choć wykrywał tylko jeden z trzech "smaków." Davis otrzymał za to w 2002 roku Nagrodę Nobla z fizyki, dzieląc ją m.in. z Masatoshi Koshibą.
Oscylacje neutrin – zjawisko zaproponowane, aby wyjaśnić zbyt małą liczbę neutrin pochodzących ze Słońca obserwowanych na Ziemi (tzw. problem neutrin słonecznych).
[...]
Liczba neutrin słonecznych obserwowanych w detektorach neutrin, takich jak Super-Kamiokande, jest trzy razy mniejsza od oczekiwanej wartości wyliczonej teoretycznie.
Aby to wyjaśnić, zaproponowano teorię, zgodnie z którą każdy stan zapachowy neutrina może przejść w inny stan na skutek propagacji. W ziemskich detektorach rejestrowane są tylko neutrina elektronowe, zatem ich liczba obserwowana na Ziemi będzie rzeczywiście trzy razy mniejsza, gdyż istnieją trzy rodzaje neutrin i statystycznie tylko jedna trzecia z nich będzie neutrinami elektronowymi.
Super-Kamiokande albo Super-K (ang. Super-Kamioka Neutrino Detection Experiment) – wodny detektor promieniowania Czerenkowa o masie 50 000 ton, znajdujący się w kopalni niedaleko miejscowości Kamioka w Japonii. Kontynuacja prowadzonego w latach 1983–1995 eksperymentu Kamiokande (ang. Kamioka Nucleon Decay Experiment) z mniejszym 300-tonowym detektorem[1].
Początkowo służył do poszukiwań rozpadu protonu, a od 1986 roku do rejestracji neutrin słonecznych. Neutrina wykrywa się poprzez promieniowanie Czerenkowa emitowane przez cząstki wybite (lub powstałe) w oddziaływaniu z neutrinem.
Detektor Super-Kamiokande został oddany do użytku w 1996 roku. Po dwóch latach jego działania opublikowano wyniki badań na temat neutrin atmosferycznych powstających w ziemskiej atmosferze w oddziaływaniach z promieniowaniem kosmicznym. Stwierdzono zależność liczby neutrin mionowych od odległości, jaką przebyły (odległość można oszacować znając kierunek lotu neutrina), co jest dowodem na tzw. zjawisko oscylacji neutrin.
#astronomia #astrofizyka #fizyka #fizykakwantowa
