Homestake deneyi

Perkloroetilen tankının etrafını su basmadan öncesi

Homestake Madenindeki deneyin planı

Homestake deneyi (bazen Davis deneyi veya Solar Nötrino Deneyi olarak anılır) astrofizikçiler Raymond Davis, Jr. ve John Bahcall tarafından 1960'ların sonunda yapılan bir deneydir. Amacı Güneş'te meydana gelen nükleer füzyondan yayılan nötrinoları toplamak ve saymaktı. Deney, güneş nötrinolarını başarılı bir şekilde tespit edip sayan ilk deneydi ve sonuçlardaki tutarsızlık, solar nötrino problemini yarattı. Deney 1970'den 1994'e kadar sürekli olarak yürütüldü.

Deney, Güney Dakota, Lead'deki Homestake Altın Madeninde gerçekleştirildi. Davis, 380 metreküplük (100.000 galon) bir perkloroetilen tankını yerin 1.478 metre altına yerleştirdi. Başarılı bir nötrino yakalama olasılığının çok küçük olduğu ve dolayısıyla hedefin devasa kütlesine rağmen çok düşük etki oranının hesaba katıldığı, kozmik ışınların müdahalesini önlemek için yerin derinliklerinde büyük bir hedefe ihtiyaç vardı. Perkloroetilen, klor açısından zengin olduğu için seçilmiştir. Bir elektron nötrinosu ile etkileşime girdiğinde, bir ³⁷Cl atomu argonun radyoaktif bir izotopu olan ³⁷Ar'a dönüşür ve bu daha sonra çıkarılabilir ve sayılabilir. Nötrino yakalamanın reaksiyonu şöyledir:

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

³⁷Ar'ın yarı ömrü 35 gün olduğundan Davis, oluşan argonu toplamak için birkaç haftada bir tankın içine helyum gazı pompaladı.

Sonuç

Günde 0,5 nötrino olarak ölçülen yakalama oranı, standart güneş modellerinden ve temel parçacık fiziğinden tahmin edilenin yalnızca üçte biri kadardı. 2002 yılında Davis, Homestake deneyi için Nobel Fizik Ödülü'nü aldı.