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ホームステーク実験（デイビス実験または太陽ニュートリノ実験とも呼ばれ、原著論文ではブルックヘブン太陽ニュートリノ実験またはブルックヘブン37Cl（塩素）実験と呼ばれる）[ 1 ]は、1960年代後半に天体物理学者のレイモンド・デイビス・ジュニアとジョン・N・バコールが主導した実験である。その目的は、太陽で起こっている核融合によって放出されるニュートリノを収集して計数することであった。バコールが理論計算を行い、デイビスが実験を設計した。バコールが検出器がニュートリノを捕捉するはずの割合を計算した後、デイビスの実験ではその数値の3分の1しか得られなかった。この実験は太陽ニュートリノを初めて検出して計数することに成功した実験であり、結果の不一致が太陽ニュートリノ問題を引き起こした。この実験は1970年から1994年まで継続的に実施された。 1984年にペンシルベニア大学が引き継いだ。予測されたニュートリノ検出率と測定されたニュートリノ検出率の不一致は、後にニュートリノの「フレーバー」振動によるものであることが判明した。[ 2 ]
この実験は、サウスダコタ州リードにあるホームステーク金鉱山で行われた。デイビスは、一般的なドライクリーニング液であるパークロロエチレンを380立方メートル（10万ガロン）のタンクに入れ、地下1,478メートル（4,850フィート）に設置した。宇宙線による干渉を防ぐため、地下深くに大きな標的が必要だった。これは、ニュートリノ捕獲の成功確率が非常に低く、標的の質量が巨大であっても効果率が非常に低いことを考慮すると当然である。パークロロエチレンが選ばれたのは、塩素を豊富に含んでいるためである。電子ニュートリノと相互作用すると、37Cl原子は放射性同位体である37Arに変化し、これを抽出して計数することができる。ニュートリノ捕獲の反応は
反応の閾値は0.814 MeVであり、つまりニュートリノが37Cl原子核に捕獲されるには、少なくともこのエネルギーを持っていなければならない。
37Arの半減期は35日なので、数週間ごとに、デイビスはタンクにヘリウムを吹き込んで生成されたアルゴンを収集した。収集した数十個の37Ar原子（安定アルゴンとともに）を小さな（数立方センチメートル）ガスカウンターに充填し、その崩壊を検出した。このようにして、デイビスは捕獲されたニュートリノの数を決定することができた。[ 3 ] [ 4 ]
デイビスの数値は一貫してバッコールの計算の3分の1に非常に近かった。科学界からの最初の反応は、バッコールかデイビスのどちらかが間違いを犯したというものだった。バッコールの計算は繰り返しチェックされたが、エラーは見つからなかった。デイビスは自分の実験を精査し、何の問題もないと主張した。ホームステーク実験に続いて、同じ目的の他の実験が行われた。例えば、日本のカミオカンデ、旧ソ連のSAGE、イタリアのGALLEX、同じく日本のスーパーカミオカンデ、カナダのオンタリオ州のSNO（サドベリーニュートリノ観測所）などである。SNOはニュートリノ振動を検出できる最初の検出器であり、太陽ニュートリノ問題を解決した。2001年に発表された実験の結果は、ニュートリノが振動できる3つの「フレーバー」のうち、デイビスの検出器は1つにしか感度がないことを明らかにした。実験の正当性が証明された後、デイビスはニュートリノ物理学への貢献により、日本の小柴昌俊氏（カミオカンデおよびスーパーカミオカンデの研究に従事）と2002年のノーベル物理学賞を共同受賞した（同賞は、X線天文学への貢献によりリカルド・ジャコーニ氏とも共同受賞した）。
北緯44度21分12秒、西経103度44分39秒/北緯44.35333度、西経103.74417度/北緯44.35333度、西経103.74417度
