1914年10月14日,雷蒙德·戴维斯(Raymond Davis Jr.)出生于美国华盛顿市。他探测到了太阳产生的中微子。
戴维斯的父亲是国家标准局的摄影师,他发明了很多有用的小设备。在父亲影响下,戴维斯也倾向于做独立实验,自己设计设备。戴维斯的母亲带他享受音乐的乐趣。为了让母亲开心,戴维斯在合唱团待了好几年,虽然自认为唱不太准调,但多年后户外音乐会是他喜欢的活动之一。父亲支持戴维斯后来对科学的兴趣,在地下室开展化学实验,并培训戴维斯的摄影技术。戴维斯最喜欢阅读从当地图书馆获得的史密森尼学会对科学的各种报道,他回忆“华盛顿为好奇的年轻人提供了很多受教育的机会。”
1942年,戴维斯从耶鲁大学获得博士学位。毕业后,戴维斯孟山都研究放射性化学,
之后,戴维斯加入布鲁克海文国家实验室。化学部主任理查德·道得森(Richard Dodson)让他自己去图书馆做点阅读,找点有趣的事情研究。于是,在读了一篇综述后,戴维斯决定开发一种探测中微子的新方法。中微子是一种亚原子粒子,1930年就泡利提出存在“中微子”这种中性粒子,不过想要观察到它极其困难。1956年,研究人员选用氢核(质子)作为靶,通过探测中微子与质子的反应,直接证实了中微子的存在。人们还希望能探测到太阳产生和其它来自宇宙的中微子,因为它们包含了重要信息。
戴维斯在美国南达科他州的霍姆斯塔克金矿中搭建了中微子探测实验,金矿四周厚厚的岩石对宇宙线设立了屏障,让探测器处在一个“安静”的环境里。为了尽可能多的收集中微子信号,霍姆斯塔克实验的探测器靶体很大,用了40万升的四氯乙烯液体,中微子撞在氯核上,通过弱相互作用,有很小的概率会把氯核变成氩核。戴维斯他们就是通过寻找氩核来探测中微子。
戴维斯成功探测到来自太阳的中微子。奇怪的是,探测到的中微子只有预期数量的三分之一。一开始,研究人员以为是戴维斯的实验出了一些错。也有些天文学家开始怀疑太阳模型可靠性。
这个“太阳中微子问题”通过后续的实验解决了。原来,中微子在三“味”(flavor)之间振荡,而戴维斯的实验只能探测到其中一“味”。1998年,梶田隆章(Takaaki Kajita)团队发现了中微子的振荡,证明了中微子具有质量,这是粒子物理的标准模型未曾预期的。2001年,在加拿大萨德伯里中微子观测站使用了新的探测方法,发表的结果中,失踪的中微子都被找回来了。原来是太阳中微子从太阳核心产生后部分转化成了其它类型的中微子。
戴维斯的实验结果,在近40年后才终于被人们所理解。他和首次探测到太阳以外中微子的小柴昌俊(Masatoshi Koshiba)以及发现了第一个宇宙X射线源的里卡尔多·贾科尼(Riccardo Giacconi)分享了2002年诺贝尔物理学奖。获奖时,戴维斯已经88岁。
戴维斯与妻子一起建造了一艘21英尺木制帆船。他们和五个子女一起在纽约州同一幢房子里住了超过50年。
戴维斯于2006年去世,时年91岁。
资料来源:
[1]https://physicstoday.scitation.org/do/10.1063/pt.5.031329/full/
[2]https://www.nobelprize.org/prizes/physics/2002/davis/biographical/
[3]著名中微子实验盘点:http://www.ihep.cas.cn/dkxzz/juno/kpyd/201308/t20130802_3908048.html
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