Raymond Davis junior

Raymond Davis junior (14. Oktober 1914 – 31. Mai 2006) war ein US-amerikanischer Chemiker. Er wies als Erster Neutrinos von der Sonne nach — und hielt drei Jahrzehnte lang an einem Ergebnis fest, das niemand erklären konnte.

2002 erhielt er dafür den Nobelpreis für Physik, im Alter von 88 Jahren.

Ein Chemiker unter Physikern

Davis studierte Chemie und wurde 1942 in Yale in physikalischer Chemie promoviert. Nach dem Kriegsdienst kam er 1948 an das Brookhaven National Laboratory und suchte dort nach einer Aufgabe.

Dass er kein Physiker war, ist für diese Geschichte nicht nebensächlich. Die Aufgabe, die er sich stellte, galt unter Physikern als aussichtslos. Für einen Chemiker war sie eine schwierige Trennaufgabe — und Trennaufgaben löst man.

Die Zahl, mit der alles begann

John Bahcall rechnete aus, wie viele Neutrinos die Sonne liefert. Daraus folgte, wie viele Argonatome in einem Tank mit Perchlorethylen entstehen würden: etwa eines pro zwei Tage.

Ein Atom pro zwei Tage, in 615 Tonnen Flüssigkeit, unter etwa 10³⁰ anderen Atomen. Die meisten Fachleute hielten es für unmöglich, so wenige Atome herauszuholen und dabei auch noch sicher zu sein, keines verloren zu haben.

Den Aufbau beschreibt die Seite zum Homestake-Experiment im Einzelnen.

Die Sorgfalt, die den Unterschied machte

Was Davis auszeichnete, war nicht der Einfall, sondern die Prüfung.

Er gab bekannte, winzige Mengen Argon in den Tank und holte sie wieder heraus — die Ausbeute lag über 90 Prozent. Damit war belegt, dass sein Verfahren tatsächlich fast jedes Atom findet.

Er prüfte, ob sein Tank auf etwas anderes ansprach als auf Sonnenneutrinos. Unter anderem stellte er einen Aufbau an einen Kernreaktor und fand dort erwartungsgemäß nichts — denn Reaktoren senden Antineutrinos aus, und die können die genutzte Kernreaktion nicht auslösen.

Und er wiederholte seine Messung über Jahrzehnte, Messlauf um Messlauf, jeweils zwei Monate lang.

Das Ergebnis, das niemand wollte

Ab 1968 lagen Zahlen vor: Davis fand etwa ein Drittel der von Bahcall berechneten Rate.

Die naheliegenden Erklärungen lauteten, Bahcall rechne falsch oder Davis messe falsch. Beide prüften jahrzehntelang nach, und beide fanden keinen Fehler.

Das waren keine leichten Jahre. Ein Experiment, dessen Ergebnis alle für einen Irrtum halten, ist eine schwer erträgliche Lage — zumal wenn es Jahrzehnte dauert, bis sich das ändert.

Die späte Bestätigung

2002 zeigte das Sudbury Neutrino Observatory, dass die fehlenden Neutrinos nicht verschwunden, sondern nur umgewandelt worden waren — in Arten, auf die Davis' Chlortank prinzipiell nicht ansprechen konnte.

Seine Messung war von Anfang an richtig gewesen. Sie hatte nur etwas anderes gemessen, als alle annahmen, und genau darin lag die Entdeckung.

Im selben Jahr erhielt er den Nobelpreis, gemeinsam mit Masatoshi Koshiba.

Nachwirkung

Davis starb 2006. Sein Experiment lief von 1968 bis 1994 — sechsundzwanzig Jahre, in denen er insgesamt etwa zweitausend Argonatome zählte.

In denselben Stollen der Homestake-Mine entsteht heute der Ferndetektor von DUNE, mit 68.000 Tonnen flüssigem Argon. Der Berg, in dem ein einzelner Mann Atome zählte, beherbergt eine Generation später eines der größten Vorhaben der Teilchenphysik.

Davis' eigentliches Vermächtnis ist aber eine Haltung: Ein Ergebnis, das nicht ins Bild passt, nicht wegzuerklären — sondern es so lange zu prüfen, bis sich zeigt, dass nicht die Messung falsch war, sondern das Bild.

Quellen

R. Davis Jr., D. S. Harmer, K. C. Hoffman: Search for Neutrinos from the Sun, Physical Review Letters 20, 1205 (1968).
Nobelstiftung: Nobelpreis für Physik 2002, Begründung und Nobelvortrag.