雷蒙德·戴维斯的太阳中微子实验
 
 
制造一个太阳中微子探测器是可能的。遗憾的是，它只能探测到对于天体物理学家不很重要的、在铍-硼-附加链中所产生的中微子，而对于和太阳（同样也是对我们）生命相关的质子-质子-反应中产生的中微子，它则完全探测不到。但是如果我们的太阳模型是正确的，那么由硼衰变产生的高能量的中微子也应该被证实。
 
戴维斯想出了下面这样一个实验。为了防止干扰，他将 390000 升的四氯乙烯灌入在地下 1500 米深处的一个用很厚的水层包围的池子里。四氯乙烯是清洗工业中一种主要液体，它和四氯化碳是近亲。这种清洗液的每个
 
分子中含有 4 个氯原子，其中平均有一个是对中微子敏感的同位素 Cl³⁷。用这种液体灌入是将大量氯原子集中到一个很小的体积内的最经济和最方便的办法。氯原子在每一瞬间都被来自太阳的中微子所照射。在通常情况  
下不会发生什么情况，因为无数个由质子-质子-反应产生的能量较低的中微子可以毫无阻挡地穿过这池子，只有在硼衰变时产生的高能量的中微子才有某种可能被捕获。如果用天体物理学家的太阳模型估算高能量的中微子数目，那么平均每天在这个池子里将有一个氯原子被一个中微子转化为氩原子。
 
如果等上好几天，就会有很多氩原子形成。但是氩原子经过 35 天以后又会发生衰变，重新变为氯原子。如果将这种液体长期地置放在能够穿透一切的太阳中微子流中，便很快可以建立起一种平衡：平均来说产生和衰变的氩原子数目是相等的。不过很遗憾，由此得到的氩原子的浓度极低。假如太阳模型是正确的，则整个池子大约只有 35 个氩原子。
 
要在 610 吨液体中找出 35 个氩原子，这个任务比在干草堆里寻找一根针还要困难得多。仅仅在 1 立方厘米的体积中氯原子的数量就已多到要用一个 22 位的数字来表示，而戴维斯的池子里有 390000 升，即有 3 亿 9000 万个立方厘米！然而人们要在这个池子里去寻找 35 个氩原子！实际上这项任务是可以解决的。首先将氦气注入到液体中，再借助于氦可将氩原子漂洗出来。实验结果证明用这种方法可将池子中 95%的氩原子取出来，因为由太阳中微子反应生成的氩原子是放射性的，因此一旦从池子中取出来并发生衰变时，就很容易用计数管测量出来。
 
清除了氩原子后的液体里又可以形成新的氩原子，过一段时间可以将它们再次取出并进行计数。因此，四氯乙烯池子是一个取之不尽的探测器，在池子里面不断有放射性氩原子产生。我们期待平均每天在池子里会有一个反应发生，但是很遗憾，多年测量结果却表明，平均每 4 天才有一个反应发生。由此我们得到一个结论，每秒来自太阳的高能量的中微子只是我们所期待的四分之一。
 
天体物理学家一遍又一遍地计算太阳模型。戴维斯不断地寻找着一切可能的误差来源，然而这个矛盾始终存在。是我们在太阳的计算中有错误？还是金矿中的实验不正确？
 
很难设想，所有用计算机进行的计算都是错误的。我们已经看到，计算的太阳模型在很多方面都与实际太阳相符合。实际上只要将太阳模型中的高能量的中微子流量，用一个很小的改正量相减，就可以消除和实验的矛盾。而这只需将太阳模型的中心温度降低一点就可以达到。但不幸的是，我们找不出任何一个理由来说明太阳模型的中心温度应该比计算得出的值要低一些。
 
假若中微子的寿命不能任意长的话，那倒是可以找到一条解决矛盾的出路。如果有很多中微子就像其他粒子一样，比如它们在由太阳到地球八分钟路程中已经分裂为其他粒子，那么在氯实验中计数到较少的中微子就不足为怪了。但是物理学家确信，中微子本身是不会衰变的，所以这条出路被堵死了。  
我本人是不相信在计算机模型中会存在重大错误的，但很有可能是计算用的铍-硼-链的反应速率不正确。如果处在这个链开始状态的两个氦核，即一个正常的氦和一个较轻的氦同位素，相互间的反应几率远小于核物理学家所相信的几率（见图 5-6），那将会怎样？太阳会发生变化吗？不会，因为太阳的能量是由质子-质子-链提供，所以它不会对太阳有影响。它除了会减小高能量的中微子流量，从而与氯实验相符合以外，太阳内部不会发生其他的变化。因此即使存在与氯实验的矛盾，我也不相信我们必须对太阳内部结构的概念作重大的修正。