Реймонд Дейвис

Нобелевскую премию по физике 2002 года Реймонд Дейвис получил за работу, которую десятилетиями считали почти безнадёжной. Он ловил солнечные нейтрино — частицы, которые в момент начала его опытов существовали только как теоретическая догадка, а сам он был химиком, а не физиком.

Реймонд Дейвис-младший родился 14 октября 1914 года в Вашингтоне, в семье фотографа. Отец работал в Национальном бюро стандартов и позже возглавил там отдел фототехники. Именно под его влиянием Дейвис с детства увлёкся экспериментами и конструированием аппаратуры — хотя сам отец не закончил последние классы школы.

От диплома химика до радиохимии

После школы Дейвис получил в 1938 году диплом химика в университете Мэриленда. Затем был год работы в фирме Dow Chemical в Мидланде, возвращение в Мэриленд и защита диссертации по физической химии в Йельском университете в 1942 году. Сразу после этого он вступил в армию резервистом и последующие годы провёл в штате Юта, наблюдая эксперименты с химическим оружием.

После демобилизации в 1945 году он работал в компании Monsanto Chemical в Огайо над радиохимическими методами. Весной 1948 года перешёл в Брукхейвенскую национальную лабораторию, основанную для развития гражданского применения атомной энергии. Там же он познакомился с Анной Торри, работавшей в биологическом отделении; в 1948 году они поженились, у них родилось пятеро детей.

Свобода, из которой выросла нейтринная астрономия

В Брукхейвене Дейвису не поставили конкретной задачи: он мог сам выбрать область исследований. Он выбрал физику нейтрино — тему, где не было ни одного эксперимента, только теоретический постулат. Его знания по радиохимии оказались здесь как нельзя кстати.

В первом эксперименте Дейвис воплотил идею Бруно Понтекорво: регистрировать нейтрино от ядерного реактора через реакцию с хлором. Он построил рядом с реактором в Брукхейвене ёмкость с 3,78 м³ тетрахлорметана, а в 1955 году — ёмкость большего размера у энергетического реактора в Саванна-Ривер-Сайт. Оба опыта дали отрицательный результат. Как выяснилось позже, они опровергли господствовавшую тогда гипотезу о тождественности нейтрино и антинейтрино: реакторы рождают антинейтрино, а установка была чувствительна к нейтрино. По чувствительности Дейвис обошёл эксперименты Фредерика Райнеса 1956 года в двадцать раз — те, за которые Райнес получил Нобелевскую премию в 1995 году.

Шахта, хлор и «загадка солнечных нейтрино»

После Саванна-Ривер-Сайт Дейвис решил применить свою методику к солнечным нейтрино. Он построил установку в шахте Барбертон-Лаймстона близ Акрона в штате Огайо, а в 1960-х годах разместил в шахте Хоумстейк в городе Лид, штат Южная Дакота, на глубине 1400 метров ёмкость с 378 м³ перхлорэтилена. Первые измерения ничего не дали, но Дейвис совершенствовал технику и в 1970 году впервые в мире зарегистрировал солнечные нейтрино.

Измеренный поток оказался примерно втрое меньше предсказанного Джоном Бакаллом исходя из известной светимости Солнца. Это расхождение — «загадка солнечных нейтрино» — десятилетиями занимало теоретиков и экспериментаторов и разрешилось только после открытия нейтринных осцилляций. Хлор-аргоновый детектор Дейвиса, известный как эксперимент Хоумстейк, набирал данные четверть века, с 1970 по 1994 год.

Нобелевская премия и её возраст

В 1984 году Дейвис покинул Брукхейвен и стал профессором на факультете физики и астрономии университета Мэриленда. Членом Национальной академии наук США он был избран ещё в 1982 году.

Награды шли к нему задолго до Нобелевской. В 1957 году — премия имени Бориса Прегеля от Нью-Йоркской академии наук, в 1978-м — премия Комстока от Национальной академии наук США, в 1988-м — премия Тома Боннера от Американского физического общества. Затем премия Панофски (1992), премия Беатрис Тинслей (1995), премия Джорджа Эллери Хейла (1996), премия имени Бруно Понтекорво от ОИЯИ в Дубне (1999), премия Вольфа по физике (2000), Национальная научная медаль США (2001).

В 2002 году Дейвис получил Нобелевскую премию по физике «за создание нейтринной астрономии» — половину совместно с Масатоси Косибой; вторую половину получил Риккардо Джаккони за создание рентгеновской астрономии и изобретение рентгеновского телескопа. Дейвису было 88 лет, и на момент присуждения он был старейшим лауреатом Нобелевской премии за всю её историю. В 2003 году к наградам добавились медаль Бенджамина Франклина и премия Энрико Ферми.

Реймонд Дейвис умер 31 мая 2006 года в Блу-Пойнт, США.

Что о нём спрашивают

Почему химик получил Нобелевскую премию по физике?

Дейвис выбрал физику нейтрино, имея за плечами радиохимическое образование, и применил химические методы для регистрации частиц. Формулировка Нобелевского комитета — «за создание нейтринной астрономии».

Почему его первые эксперименты с нейтрино не дали результата?

Установка была чувствительна к нейтрино, а реакторы рождают антинейтрино. Опыты опровергли гипотезу об их тождественности, принятую в то время.

В чём состояла «загадка солнечных нейтрино»?

Измеренный Дейвисом поток оказался примерно втрое меньше предсказанного Джоном Бакаллом по светимости Солнца. Расхождение объяснилось лишь после открытия нейтринных осцилляций.

Сколько лет он был старейшим нобелевским лауреатом?

Премию ему присудили в 88 лет, и на тот момент он был старейшим лауреатом за всю историю. Позднее, в 2007 году, по экономике был отмечен Леонид Гурвич в возрасте 90 лет.