गैलियम विसंगति, सूर्य की कसौटी पर

गैलियम-71 एक इलेक्ट्रॉन न्यूट्रिनो को निगलकर जर्मेनियम-71 में बदल सकता है, और एक इलेक्ट्रॉन बाहर फेंकता है। गैलियम में बने जर्मेनियम के गिने-चुने परमाणुओं को इकट्ठा कीजिए, उन्हें गिनिए, और आपने न्यूट्रिनो का एक फ़्लक्स माप लिया। SAGE और Gallex/GNO संसूचक इसी तरह सूर्य पर नज़र रखते थे।

इन संसूचकों की जाँच के लिए भौतिकविदों ने उन्हें कृत्रिम न्यूट्रिनो स्रोतों के सामने भी रखा — रेडियोधर्मी क्रोमियम-51 और आर्गन-37 के बहुत तीव्र नमूने। जर्मेनियम की गिनती कम निकली। शुरुआती प्रयोगों ने इसका संकेत दिया था पर मामला तय नहीं किया था। फिर BEST प्रयोग ने, तरल गैलियम धातु के दो नेस्टेड क्षेत्रों के भीतर रखे 3.5 मेगाक्यूरी के क्रोमियम-51 स्रोत के साथ, इसकी पुष्टि कर दी।

बीस प्रतिशत ग़ायब

BEST को कम दूरी के दोलन प्रयोग के रूप में बनाया गया था, यह जाँचने के लिए कि क्या साधारण इलेक्ट्रॉन न्यूट्रिनो के साथ मिश्रित स्टेराइल न्यूट्रिनो इस कमी को समझा सकते हैं। प्रग्रहण दरों में दूरी पर कोई निर्भरता नहीं दिखी। छह स्रोत-मापन मिलकर — अपेक्षित दर के 0.97, 0.81, 0.97, 0.83, 0.81 और 0.78 — कम दर की पुष्टि 4 सिग्मा से अधिक पर करते हैं, और संयुक्त अनुपात 0.817 है। यही गैलियम विसंगति है।

अपेक्षित दर एक अनुप्रस्थ काट (cross-section) पर टिकी है, यानी इस बात की प्रायिकता कि गैलियम एक न्यूट्रिनो को पकड़ ले। इसे उलटी अभिक्रिया से निकाला जाता है — इलेक्ट्रॉन प्रग्रहण द्वारा जर्मेनियम-71 का रेडियोधर्मी क्षय, जिसकी अर्ध-आयु (11.465 दिन) और ऊर्जा ठीक-ठीक ज्ञात हैं। उस व्युत्पत्ति का एक चरण इलेक्ट्रॉन और नाभिक को अलग-अलग मानता है — “गुणनखंडन” (factorization)। 2026 में कदेद्दू (Cadeddu) और सहयोगियों ने फ़िज़िकल रिव्यू लेटर्स में तर्क दिया कि यह चरण विफल हो सकता है और वास्तविक अनुप्रस्थ काट को 20% कम कर सकता है। लॉस एलामोस नेशनल लेबोरेटरी के स्टीवन इलियट (Steven Elliott) और वॉशिंगटन विश्वविद्यालय के हैमिश रॉबर्टसन (Hamish Robertson) संशय में हैं: गुणनखंडन कई नाभिकों में मापों को लगभग 1% तक दोहराता है, केवल एक ज्ञात अपवाद है, सोडियम-22, लगभग 10% पर। “इसलिए 20% के स्तर पर गुणनखंडन का टूटना बहुत आश्चर्यजनक होगा।”

एक स्रोत जिसे किसी ने नहीं बनाया

इसलिए उन्होंने एक ऐसे न्यूट्रिनो स्रोत का उपयोग किया जो गैलियम से स्वतंत्र रूप से अंशांकित है: सूर्य। उसका न्यूट्रिनो उत्पादन अब पृथ्वी पर मानक मॉडल की मूलभूत अभिक्रियाओं से मापा जाता है — Borexino संसूचक में इलेक्ट्रॉनों से टकराकर उछलते न्यूट्रिनो, और SNO में ड्यूटेरियम नाभिकों को तोड़ते न्यूट्रिनो। इनमें से कुछ भी गैलियम की अनुप्रस्थ काट पर निर्भर नहीं है।

लेखक पाँच सौर स्रोतों को जोड़ते हैं: मुख्य प्रोटॉन-प्रोटॉन शृंखला (pp), साथ में pep, बेरिलियम-7, CNO चक्र और बोरॉन-8। Borexino बेरिलियम-7, pep और CNO फ़्लक्स देता है, SNO बोरॉन-8 फ़्लक्स। pp फ़्लक्स सूर्य की चमक से आता है: बनने वाला हर हीलियम नाभिक दो न्यूट्रिनो और 26.731 MeV छोड़ता है, और उस ऊर्जा का लगभग 2% न्यूट्रिनो के रूप में निकल जाता है। रास्ते में न्यूट्रिनो अपना फ़्लेवर बदलते हैं; किसी न्यूट्रिनो के अब भी इलेक्ट्रॉन न्यूट्रिनो के रूप में पहुँचने की प्रायिकता Daya Bay और JUNO के मिश्रण प्राचलों और एक सौर मॉडल की घनत्व-रूपरेखा से गिनी जाती है — सौर मॉडलों पर बची एकमात्र निर्भरता। गैलियम की अनुप्रस्थ काटें हैक्सटन (Haxton) और रूल (Rule) के एक नए मूल्यांकन से ली गई हैं।

सड़सठ में से सड़सठ

एक गैलियम संसूचक के लिए पूर्वानुमान, सौर न्यूट्रिनो इकाइयों में (प्रति 10³⁶ लक्ष्य परमाणु प्रति सेकंड प्रग्रहण):

• pp न्यूट्रिनो: 40.00
• बेरिलियम-7: 18.75
• बोरॉन-8: 4.17
• CNO: 3.00
• pep: 1.55
• कुल: 67.5 (+1.4 / −1.1)

SAGE और Gallex/GNO ने मिलकर 66.1 ± 3.1 मापा। अनुपात 0.980 (+0.050 / −0.049) है।

मापी गई और अपेक्षित प्रग्रहण दरों का अनुपात: छह स्रोत-प्रयोग (काले) और इस काम की सौर जाँच (लाल)। नीली पट्टी स्रोतों का संयुक्त परिणाम है। — चित्र 3, Elliott and Robertson (2026), arXiv:2610.22219.

इस अनुमानित दर का 90% से अधिक हिस्सा जर्मेनियम क्षय और किसी अभिक्रिया तथा उसकी उलटी अभिक्रिया के बीच “विस्तृत संतुलन” (detailed balance) से ली गई अनुप्रस्थ काटों पर टिका है — ठीक वही हिस्सा जिस पर कदेद्दू और सहयोगियों ने सवाल उठाया था। सूर्य को स्रोत मानने पर कोई विसंगति नहीं है।

कहीं और

दो संदिग्ध एक साथ बरी हो जाते हैं। गैलियम की अनुप्रस्थ काट में ग़लती का कोई संकेत नहीं दिखता, गुणनखंडन समेत। और SAGE, Gallex और BEST के सौर मापनों में जर्मेनियम परमाणुओं को निकालने और गिनने की दक्षताएँ भी सही ठहरती हैं; चूँकि स्रोत-प्रयोगों की प्रक्रियाएँ मिलती-जुलती हैं, वे भी संभवतः सटीक हैं।

विसंगति ख़ुद बनी हुई है। शोधपत्र कोई वैकल्पिक व्याख्या नहीं देता और एक पंक्ति पर समाप्त होता है: “गैलियम विसंगति का स्रोत स्पष्टतः कहीं और है।” संदर्भ के लिए एक बात: दोनों लेखक उन BEST शोधपत्रों पर भी हस्ताक्षरकर्ता हैं जिन्होंने सबसे पहले इस विसंगति की पुष्टि की थी।