解決這個問題，也是通過放射性同位素的實驗來完成的。
在早期的實驗中，使用11碳，它雖然有放射性，但是壽命很短，很不穩定，幾乎在半小時左右就消失了，很難用它來進行研究。
1945年，在原子反應堆裏出現了同位素14碳。它的壽命比較長，他很穩定，適合用來實驗。
第二次世界大戰以後，美國生物化學家卡爾文和本森領導的一個實驗小組，把一種單細胞的綠藻放在含有14碳的二氧化碳裏，經過短暫的暴露，目的是讓綠藻進行最早階段的光合作用。然後把細胞放在熱酒精中殺死，再磨碎，塗抹在色譜紙上麵進行分離，隨即出現放射顯影圖，最後在紙上找出哪些點是放射性的，進一步研究這些物質的化學性質。
根據暴露的時間，他們發現僅僅一分半鍾，在紙上就找出了十五種不同的放射性物質。種類太多了，不好研究，他們隻好縮短暴露時間。後來隻暴露5秒鍾，結果在紙上找出五種放射性物質，其中有兩種放射性很強。經過深入的研究，這兩種物質都屬於含有三個碳原子的物質，叫做磷酸甘油酸。
磷酸甘油酸的形成過程是比較複雜的。它再經過一係列的生物化學變化和許許多多的步驟，最後才形成了澱粉。
通過卡爾文的這個重要發現，人們才明白綠色植物在進行光合作用的時候，水裏的氫和二氧化碳是怎樣進行活動，最後形成碳水化合物的。
為了表彰卡爾文和他的同伴們十年的努力探索，瑞典科學院於1961年授予卡爾文諾貝爾獎金。
三、葉綠素的秘密
葉綠體
葉綠體好比工廠的車間。光合作用是在葉綠體上麵進行的。
在電子顯微鏡下，可以看到葉綠體是橢球形的，周圍有兩層半透性的薄膜，它好像是“車間”的圍牆。
葉綠體的麵積大小不一，一般直徑是5—10微米。葉綠體的外形和個體大小雖然千差萬別，但是，“車間”內部的布置卻有共同的特點，都像一層層重疊的雲片，生物學家把它叫做葉綠體的片層結構，也叫層膜。片層裏排列著葉綠素，就像澡塘裏鋪得整整齊齊的瓷磚那樣。
用電子顯微鏡觀察結果說明葉綠素不是均勻地分布在葉綠體裏麵的，而是集中在片層的光合膜上麵。葉綠素在基粒上麵有一定的排列順序，才形成了片層結構。在片層結構上還有其他色素和蛋白質、脂肪等等。
葉綠體細胞裏的色素很多，其中主要是綠色的葉綠素和橙黃色的類胡蘿卜素，另外還有花青素等等。有時候，花青素的量還會很多，甚至葉片的綠色都會被它所遮蓋，比如秋天楓樹的紅葉，紅莧菜的葉子都是紅色的。
原來，紅莧菜的綠色是隱藏在紅色之中的。那紅色是葉片所含花青素顯示的顏色。花青素能溶解在水中，水溫越高，它越溶解得快。而葉綠素卻不溶於熱水。因而，在沸水中，紅莧菜就脫去紅色的“外套”，露出綠“襯衣”——葉綠素來了。每年秋天楓樹的紅葉，那是因為氣溫下降，樹葉裏的葉綠素被破壞，花青素就顯出了美麗的紅色。
別看花青素把紅莧菜打扮得這麼鮮紅妖豔，雖然它也吸收陽光，卻不能進行光合作用；而默默無聞地製造養料的，卻是隱居在花青素背後的葉綠素。隻是由於花青素濃妝豔抹，色彩太鮮豔了，才把生產的“主人”——葉綠素遮蓋住了。秋海棠、楓樹等植物，它們的葉子是紅褐色或紫紅色的，原因也是這樣。
當然，也有例外的。比如，深海裏的藻類植物紅藻，它生活在海底，不能直接吸收太陽的紅光和藍紫光，因為它們被海水吸收了。盡管紅藻裏含有葉綠素，可是“綠色工廠”還是不能開工生產。它被迫改裝了生產“機器”，利用它身體裏邊的藻紅蛋白和藻藍蛋白，來幫助吸收透射力很強的藍紫光，然後把能量傳遞給葉綠素來進行光合作用。這種隻幫助葉綠素吸收光能的色素，叫做鋪助色素。這種輔助色素在普通綠色植物中也是存在的。葉綠素分為葉綠素a和葉綠素b。葉綠素b不能進行光合作用，但它能吸收光能，然後把光能全部傳給葉綠素a。高等植物“綠色工廠”中的輔助色素是葉綠素b，它是黃綠色的，所以葉片外表是綠的。
紅藻和褐藻（比如海帶）的輔助色素是紅的和褐色的，但進行光合作用的也是葉綠素a，盡管外表可以有各種顏色。
葉綠體是怎麼樣通過葉綠素吸收太陽光能的？對太陽光裏的七色光吸收的情況又是什麼樣的？
俄國著名的生物學家季米裏亞捷夫用了30多年的時間，研究探索植物在光合作用中綠葉是怎樣攝取太陽光的。當時，他的實驗是這樣做的：
拿來幾隻試管，每一隻試管中各放一片大小相同的綠葉，並且封入一定量的二氧化碳。然後，把試管分別插到試管架上，試管之間用黑紙隔開，避免它們之間相互幹擾。再取三棱鏡一枚，把射進來的太陽光分散成紅橙黃綠藍靛紫七種顏色。讓七色光分別照射到試管上麵。經過三小時以後，測定試管中消耗二氧化碳的量和綠葉內含的澱粉量。結果發現：照射紅光的試管裏二氧化碳減少得最多，葉片製造的澱粉也最多，照橙光的次之，照藍光的第三；而照射綠光的試管，裏麵的二氧化碳幾乎沒有減少，葉片裏也找不到澱粉。這個實驗告訴人們：