L'ANOMALIE DU GALLIUM, VÉRIFIÉE AVEC LE SOLEIL
Le gallium-71 peut avaler un neutrino électronique et devenir du germanium-71, en éjectant un électron. Récupérez les quelques atomes de germanium produits dans le gallium, comptez-les, et vous avez mesuré un flux de neutrinos. C’est ainsi que les détecteurs SAGE et Gallex/GNO ont observé le Soleil.
Pour vérifier ces détecteurs, les physiciens les ont aussi exposés à des sources artificielles de neutrinos — des échantillons très intenses de chrome-51 et d’argon-37 radioactifs. Le compte de germanium est sorti trop bas. Les premières expériences le suggéraient sans trancher. Puis l’expérience BEST, avec une source de chrome-51 de 3,5 mégacuries placée au cœur de deux zones emboîtées de gallium métallique liquide, l’a confirmé.
Vingt pour cent manquants
BEST était conçue comme une expérience d’oscillation à courte distance, pour tester si des neutrinos stériles mêlés aux neutrinos électroniques ordinaires pouvaient expliquer le déficit. Les taux de capture n’ont montré aucune dépendance à la distance. Ensemble, les six mesures à source — 0,97, 0,81, 0,97, 0,83, 0,81 et 0,78 du taux attendu — confirment ce taux trop bas à plus de 4 sigma, pour un rapport combiné de 0,817. C’est l’anomalie du gallium.
Le taux attendu repose sur une section efficace, la probabilité que le gallium capture un neutrino. On la déduit de la réaction inverse, la désintégration radioactive du germanium-71 par capture électronique, dont la demi-vie (11,465 jours) et l’énergie sont connues avec précision. Une étape de ce calcul traite séparément l’électron et le noyau — la « factorisation ». En 2026, Cadeddu et ses collègues ont soutenu dans Physical Review Letters que cette étape pourrait être en défaut et rendre la vraie section efficace 20 % plus faible. Steven Elliott, du Los Alamos National Laboratory, et Hamish Robertson, de l’université de Washington, sont sceptiques : la factorisation reproduit les mesures dans de nombreux noyaux à environ 1 % près, avec une exception connue, le sodium-22, à environ 10 %. « Une rupture de la factorisation au niveau de 20 % serait donc très surprenante. »
Une source que personne n’a construite
Ils ont donc utilisé une source de neutrinos étalonnée indépendamment du gallium : le Soleil. Sa production de neutrinos est aujourd’hui mesurée sur Terre par des réactions fondamentales du modèle standard — des neutrinos qui rebondissent sur des électrons dans le détecteur Borexino, et qui cassent des noyaux de deutérium dans SNO. Rien de tout cela ne dépend de la section efficace du gallium.
Les auteurs combinent cinq sources solaires : la chaîne proton-proton principale (pp), plus pep, le béryllium-7, le cycle CNO et le bore-8. Borexino fournit les flux de béryllium-7, pep et CNO, SNO celui du bore-8. Le flux pp se déduit de l’éclat du Soleil : chaque noyau d’hélium fabriqué libère deux neutrinos et 26,731 MeV, et environ 2 % de cette énergie s’échappe sous forme de neutrinos. En route, les neutrinos changent de saveur ; la probabilité qu’un neutrino arrive encore électronique est calculée avec les paramètres de mélange de Daya Bay et de JUNO, et le profil de densité d’un modèle solaire — la seule dépendance restante aux modèles du Soleil. Les sections efficaces du gallium viennent d’une nouvelle évaluation de Haxton et Rule.
Soixante-sept sur soixante-sept
La prédiction pour un détecteur au gallium, en unités de neutrinos solaires (captures par 10³⁶ atomes cibles et par seconde) :
- neutrinos pp : 40,00
- béryllium-7 : 18,75
- bore-8 : 4,17
- CNO : 3,00
- pep : 1,55
- total : 67,5 (+1,4 / −1,1)
SAGE et Gallex/GNO, combinés, ont mesuré 66,1 ± 3,1. Le rapport vaut 0,980 (+0,050 / −0,049).
Taux de capture mesurés sur taux attendus : les six expériences à source (noir) et le test solaire de ce travail (rouge). La bande bleue est le résultat combiné des sources. — Figure 3, Elliott et Robertson (2026), arXiv:2610.22219.
Plus de 90 % de ce taux prédit repose sur des sections efficaces tirées de la désintégration du germanium et du « bilan détaillé » entre une réaction et son inverse — exactement la partie que Cadeddu et ses collègues mettaient en doute. Avec le Soleil comme source, il n’y a pas d’anomalie.
Ailleurs
Deux suspects sont mis hors de cause d’un coup. La section efficace du gallium ne montre aucun signe d’erreur, factorisation comprise. Et les efficacités d’extraction et de comptage des atomes de germanium dans les campagnes solaires de SAGE, Gallex et BEST tiennent la route ; les procédures des expériences à source étant semblables, elles sont probablement exactes aussi.
L’anomalie, elle, reste entière. L’article ne propose aucune explication de rechange et se termine sur une phrase : « La source de l’anomalie du gallium se trouve manifestement ailleurs. » Un détail de contexte : les deux auteurs signent aussi les articles de BEST qui avaient confirmé l’anomalie.