20世纪50年代，卡尔文及其同事因在光合作用方面的研究成果，获得了1961年的诺贝尔化学奖。卡尔文将小球藻装在一个密闭容器中，通过一个通气管向容器中通入CO₂，通气管上有一个开关，可控制CO₂的供应，容器周围有光源，通过控制电源开关可控制光照的有无。
（1）他向密闭容器中通入¹⁴CO₂，当反应进行到5s时，¹⁴C出现在一种五碳化合物（C₅）和一种六碳糖（C₆）中，将反应时间缩短到0.5s时，¹⁴C出现在一种三碳化合物（C₃）
中，这说明CO₂中C的转移路径是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。上述实验中卡尔文是通过控制＿＿＿＿＿＿＿＿来探究CO₂中碳原子转移路径的。
（2）卡尔文通过改变实验条件探究光合作用过程中固定CO₂的化合物，他改变的实验条件是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿；这时他发现C₅的含量快速升高，由此得出固定CO₂的物质是C₅。
（3）他通过停止＿＿＿＿＿＿＿，探究光反应和碳反应的联系，他得到的实验结果为图3中的＿＿＿＿＿。这是因为在没有＿＿＿＿＿时，光反应产生的ATP和NADPH减少了。
            
           
图3
（4）上述实验中卡尔文将不同反应条件下的小球藻放入70度的热酒精中，从而使＿＿＿＿失活，细胞中的化合物就保持在热处理之前的反应状态。利用不同化合物在层析液中的溶解度不同，分离出各种化合物。卡尔文在光合作用研究中采用了＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿＿＿等技术方法。