美國科學(xué)家雷蒙德·戴維斯1914年生于華盛頓，1942年獲美國耶魯大學(xué)化學(xué)博士學(xué)位，現為美國賓夕法尼亞大學(xué)物理學(xué)和天文學(xué)系名譽(yù)教授。他因為在天體物理學(xué)，特別是“探測宇宙中微子”領(lǐng)域做出的先驅性貢獻，獲得2002年諾貝爾物理學(xué)獎1/4的獎金。

中文名

雷蒙德·戴維斯

外文名

Raymond Davis

出生日期

1914年10月14日

籍貫

華盛頓

國籍

美國

出生地

華盛頓

畢業(yè)院校

耶魯大學(xué)

主要成就

獲得2002年諾貝爾物理學(xué)獎

基本介紹

簡(jiǎn)介

雷蒙德·戴維斯

雷蒙德·戴維斯(Raymond Davis Jr., 1914-)和小柴昌俊(Masatoshi Koshiba, 1926-)因在宇宙中微子探測方面所作的貢獻，里卡爾多·賈科尼(Riccardo Giacconi, 1931-)因發(fā)現宇宙X射線(xiàn)源，共同分享了2002年度諾貝爾物理學(xué)獎。

由于中微子幾乎不與任何物質(zhì)發(fā)生作用，因此，盡管每秒有上萬(wàn)億個(gè)中微子穿過(guò)人們的身體，但是人們很難發(fā)現它的蹤影。25年之后，考恩(C.L.Cowan)和萊因斯(F. Reines)領(lǐng)導的小組第一次通過(guò)實(shí)驗直接證實(shí)了中微子的存在。戴維斯和小柴昌俊的工作是進(jìn)一步證實(shí)了太陽(yáng)中微子的存在。元素核合成理論預言，太陽(yáng)的能量來(lái)自于核聚變反應。在核聚變反應過(guò)程中，會(huì )放出大量中微子。

戴維斯通過(guò) ν+ 37Cl → 37Ar + e-反應來(lái)探測中微子的，他的實(shí)驗裝置是一個(gè)埋在胡姆斯塔克(Homestake)1500米深礦井中的裝有615噸C2Cl4液體的大容器。當中微子與液體中的37Cl碰撞而放出電子時(shí)就轉變?yōu)?7Ar，只要探測到37Ar 的存在，就能證實(shí)中微子的存在。戴維斯持續了30年時(shí)間，才探測到約2000個(gè)中微子。

里卡爾多·賈科尼

觀(guān)測到太陽(yáng)中微子就直接證明了太陽(yáng)內部確實(shí)進(jìn)行著(zhù)核聚變反應。但是，實(shí)驗測得的太陽(yáng)中微子流的強度僅為標準太陽(yáng)模型預期值的一小半，這就是30多年來(lái)人們一直在談?wù)摰摹疤?yáng)中微子失蹤之謎”。小柴昌俊在日本神岡建造了另一臺大型中微子探測器，是一個(gè)裝有2140噸水的大容器，在水箱的周?chē)b有上千個(gè)光電倍增管。中微子有可能與水中的電子或質(zhì)子相互作用，產(chǎn)生一個(gè)高能電子，這個(gè)電子可引起微弱的閃光，探測這種微弱的閃光就可證實(shí)中微子的存在。小柴昌俊的探測器探測到了來(lái)自太陽(yáng)的中微子，并證實(shí)了戴維斯的實(shí)驗結果。另外，小柴昌俊的探測器還探測到了1987年2月23日在大麥哲倫星云中爆發(fā)的那顆超新星所釋放出的中微子。這是人類(lèi)第一次觀(guān)測到太陽(yáng)以外的宇宙中微子?？茖W(xué)研究

小柴昌俊

科學(xué)家認為，探測太陽(yáng)中微子幾乎是不可能的。諾貝爾獎委員會(huì )稱(chēng)戴維斯是20世紀50年代唯一一位敢于探測太陽(yáng)中微子的科學(xué)家。后來(lái)科學(xué)家發(fā)現，中微子可能與氯原子核發(fā)生反應生成一個(gè)氬原子核和一個(gè)電子，探測是否生成氬原子核就可證實(shí)中微子的存在。但這種可能性非常小，諾貝爾獎委員會(huì )稱(chēng)這“相當于在整個(gè)撒哈拉沙漠中尋找一粒沙子”。為了捕獲中微子，戴維斯領(lǐng)導研制了一個(gè)新型探測器，它的主體是一個(gè)注滿(mǎn)615噸四氯乙烯液體的巨桶，埋藏在美國的一個(gè)礦井中。在30年的探測中，他共發(fā)現了來(lái)自太陽(yáng)的約2000個(gè)中微子，并證實(shí)了太陽(yáng)是靠核聚變提供燃料的。

中微子有可能與水中的氫和氧原子核發(fā)生反應，產(chǎn)生一個(gè)電子，這個(gè)電子可引起微弱 的閃光，探測這 種微弱的閃光就可證實(shí)中微子的 存在。小柴昌俊在日本領(lǐng)導研制的另一個(gè)中微子探測器利用的就是這一原理。他除了證實(shí)太陽(yáng)中微子的存在外，還在1987年2月23日發(fā)現了一處遙遠的超新星爆發(fā)過(guò)程中釋放出的中微子。在那次爆發(fā)過(guò)程中，估計有1億億個(gè)中微子穿過(guò)了探測器，科學(xué)家捕獲了其中的12個(gè)。

成果作用

包括太陽(yáng)在內的所有恒星都在不斷地發(fā)射各種波長(cháng)的電磁波，不僅有可見(jiàn)光而且還有人們肉眼看不見(jiàn)的X射線(xiàn)、g射線(xiàn)等。由于X射線(xiàn)很容易被地球的大氣層吸收，所以要探測來(lái)自宇宙空間的X射線(xiàn)，就必須把探測器放入太空中。

貢獻

賈科尼領(lǐng)導研制了世界上第一個(gè)宇宙X射線(xiàn)探測器“愛(ài)因斯坦X射線(xiàn)天文望遠鏡”并首次獲得了精確的宇宙X射線(xiàn)圖像，第一個(gè)探測到了太陽(yáng)系以外的X射線(xiàn)源，第一個(gè)證實(shí)了宇宙中存在X射線(xiàn)輻射背景，第一個(gè)探測到了可能來(lái)自黑洞的X射線(xiàn)。另外，他還倡導研制了“錢(qián)德拉X射線(xiàn)望遠鏡”并于1999年送入太空，這對探測星系、類(lèi)星體和恒星以及尋找黑洞、暗物質(zhì)的蹤跡有著(zhù)非常重要的意義。

戴維斯和小柴昌俊在“探測宇宙中微子”方面取得的成就導致了中微子天文學(xué)的誕生；賈科尼在“發(fā)現宇宙X射線(xiàn)源”方面取得的成就同樣導致了X射線(xiàn)天文學(xué)的誕生。