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，裏卡爾多·賈科尼(Riccardo Giacconi, 1931-)因發現宇宙X射線源，共同分享了2002年度諾貝爾物理學獎。

由於中微子幾乎不與任何物質發生作用，因此，儘管每秒有上萬億個中微子穿過人們的身體，但是人們很難發現它的蹤影。25年之後，考恩(C.L.Cowan)和萊因斯(F. Reines)領導的小組第一次通過實驗直接證實了中微子的存在。戴維斯和小柴昌俊的工作是進一步證實了太陽中微子的存在。元素核合成理論預言，太陽的能量來自於核聚變反應。在核聚變反應過程中，會放出大量中微子。

戴維斯通過ν+ 37Cl → 37Ar + e-反應來探測中微子的，他的實驗裝置是一個埋在胡姆斯塔克(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碰撞而放出電子時就轉變為37Ar，只要探測到37Ar 的存在，就能證實中微子的存在 ^[2]  。戴維斯持續了30年時間，才探測到約2000箇中微子。

觀測到太陽中微子就直接證明了太陽內部確實進行着核聚變反應。但是，實驗測得的太陽中微子流的強度僅為標準太陽模型預期值的一小半，這就是30多年來人們一直在談論的“太陽中微子失蹤之謎”。小柴昌俊在日本神岡建造了另一台大型中微子探測器，是一個裝有2140噸水的大容器，在水箱的周圍裝有上千個光電倍增管。中微子有可能與水中的電子或質子相互作用，產生一個高能電子，這個電子可引起微弱的閃光，探測這種微弱的閃光就可證實中微子的存在。小柴昌俊的探測器探測到了來自太陽的中微子，並證實了戴維斯的實驗結果。另外，小柴昌俊的探測器還探測到了1987年2月23日在大麥哲倫星雲中爆發的那顆超新星所釋放出的中微子。這是人類第一次觀測到太陽以外的宇宙中微子。

科學家認為，探測太陽中微子幾乎是不可能的。諾貝爾獎委員會稱戴維斯是20世紀50年代唯一一位敢於探測太陽中微子的科學家。後來科學家發現，中微子可能與氯原子核發生反應生成一個氬原子核和一個電子，探測是否生成氬原子核就可證實中微子的存在。但這種可能性非常小，諾貝爾獎委員會稱這“相當於在整個撒哈拉沙漠中尋找一粒沙子”。為了捕獲中微子，戴維斯領導研製了一個新型探測器，它的主體是一個注滿615噸四氯乙烯液體的巨桶，埋藏在美國的一個礦井中。在30年的探測中，他共發現了來自太陽的約2000箇中微子，並證實了太陽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生反應，產生一個電子，這個電子可引起微弱 的閃光，探測這 種微弱的閃光就可證實中微子的 存在。小柴昌俊在日本領導研製的另一箇中微子探測器利用的就是這一原理。他除了證實太陽中微子的存在外，還在1987年2月23日發現了一處遙遠的超新星爆發過程中釋放出的中微子。在那次爆發過程中，估計有1億億個中微子穿過了探測器，科學家捕獲了其中的12個。

包括太陽在內的所有恆星都在不斷地發射各種波長的電磁波，不僅有可見光而且還有人們肉眼看不見的X射線、g射線等。由於X射線很容易被地球的大氣層吸收，所以要探測來自宇宙空間的X射線，就必須把探測器放入太空中。

賈科尼領導研製了世界上第一個宇宙X射線探測器“愛因斯坦X射線天文望遠鏡”並首次獲得了精確的宇宙X射線圖像，第一個探測到了太陽系以外的X射線源，第一個證實了宇宙中存在X射線輻射背景，第一個探測到了可能來自黑洞的X射線。另外，他還倡導研製了“錢德拉X射線望遠鏡”並於1999年送入太空，這對探測星系、類星體和恆星以及尋找黑洞、暗物質的蹤跡有着非常重要的意義。

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的誕生；賈科尼在“發現宇宙X射線源”方面取得的成就同樣導致了X射線天文學的誕生。