ANOMALI GALIUM, DIPERIKSA DENGAN MATAHARI

Galium-71 dapat menelan sebuah neutrino elektron dan berubah menjadi germanium-71 sambil melepaskan sebuah elektron. Kumpulkan beberapa atom germanium yang terbentuk di dalam galium, hitung, dan Anda telah mengukur fluks neutrino. Begitulah detektor SAGE dan Gallex/GNO mengamati Matahari.

Untuk memeriksa detektor tersebut, para fisikawan juga memaparkannya pada sumber neutrino buatan — sampel kromium-51 dan argon-37 radioaktif yang sangat intens. Jumlah germanium yang terhitung ternyata rendah. Eksperimen-eksperimen awal mengisyaratkannya tanpa memberi kepastian. Kemudian eksperimen BEST, dengan sumber kromium-51 berkekuatan 3,5 megacurie yang ditempatkan di dalam dua zona bersarang berisi logam galium cair, mengonfirmasinya.

Hilang dua puluh persen

BEST dirancang sebagai eksperimen osilasi jarak pendek, untuk menguji apakah neutrino steril yang bercampur dengan neutrino elektron biasa dapat menjelaskan kekurangan itu. Laju tangkapan tidak menunjukkan ketergantungan pada jarak. Secara bersama-sama, keenam pengukuran dengan sumber — 0,97, 0,81, 0,97, 0,83, 0,81, dan 0,78 dari laju yang diharapkan — mengonfirmasi laju yang rendah pada lebih dari 4 sigma, dengan rasio gabungan 0,817. Inilah anomali galium.

Laju yang diharapkan bertumpu pada penampang lintang (cross-section), yaitu peluang galium menangkap neutrino. Nilai ini diturunkan dari reaksi kebalikannya, peluruhan radioaktif germanium-71 melalui tangkapan elektron, yang waktu paruhnya (11,465 hari) dan energinya diketahui dengan tepat. Satu langkah dalam penurunan itu memperlakukan elektron dan inti secara terpisah — “faktorisasi”. Pada 2026, Cadeddu dan rekan-rekannya berargumen di Physical Review Letters bahwa langkah ini bisa gagal dan membuat penampang lintang yang sebenarnya 20% lebih rendah. Steven Elliott dari Los Alamos National Laboratory dan Hamish Robertson dari Universitas Washington skeptis: faktorisasi mereproduksi pengukuran pada banyak inti hingga ketelitian sekitar 1%, dengan satu pengecualian yang diketahui, natrium-22, sekitar 10%. “Karena itu, kegagalan faktorisasi pada tingkat 20% akan sangat mengejutkan.”

Sumber yang tidak dibangun siapa pun

Maka mereka memakai sumber neutrino yang dikalibrasi secara independen dari galium: Matahari. Keluaran neutrinonya kini diukur di Bumi melalui reaksi-reaksi dasar Model Standar — neutrino yang memantul dari elektron di detektor Borexino, dan yang memecah inti deuterium di SNO. Tidak satu pun dari itu bergantung pada penampang lintang galium.

Para penulis menggabungkan lima sumber surya: rantai proton-proton utama (pp), ditambah pep, berilium-7, siklus CNO, dan boron-8. Borexino menyediakan fluks berilium-7, pep, dan CNO, sedangkan SNO menyediakan fluks boron-8. Fluks pp berasal dari kecerahan Matahari: setiap inti helium yang terbentuk melepaskan dua neutrino dan 26,731 MeV, dan sekitar 2% energi itu keluar dalam bentuk neutrino. Di perjalanan, neutrino berganti cita rasa (flavour); peluang sebuah neutrino tiba masih sebagai neutrino elektron dihitung dengan parameter pencampuran dari Daya Bay dan JUNO serta profil kerapatan sebuah model Matahari — satu-satunya ketergantungan yang tersisa pada model Matahari. Penampang lintang galium berasal dari evaluasi baru oleh Haxton dan Rule.

Enam puluh tujuh dari enam puluh tujuh

Prediksi untuk detektor galium, dalam satuan neutrino surya (tangkapan per 10³⁶ atom target per detik):

neutrino pp: 40,00
berilium-7: 18,75
boron-8: 4,17
CNO: 3,00
pep: 1,55
total: 67,5 (+1,4 / −1,1)

SAGE dan Gallex/GNO, jika digabungkan, mengukur 66,1 ± 3,1. Rasionya 0,980 (+0,050 / −0,049).

Tujuh titik dengan batang galat: enam eksperimen sumber di sekitar 0,8 di dalam pita biru, dan satu titik surya berwarna merah di sekitar 1.

Laju tangkapan terukur dibagi laju yang diharapkan: keenam eksperimen sumber (hitam) dan uji surya dalam penelitian ini (merah). Pita biru adalah hasil gabungan eksperimen sumber. — Gambar 3, Elliott dan Robertson (2026), arXiv:2610.22219.

Lebih dari 90% laju yang diprediksi ini bergantung pada penampang lintang yang diambil dari peluruhan germanium dan “kesetimbangan terperinci” (detailed balance) antara suatu reaksi dan kebalikannya — persis bagian yang dipertanyakan Cadeddu dan rekan-rekannya. Dengan Matahari sebagai sumber, tidak ada anomali.

Di tempat lain

Dua tersangka sekaligus dibebaskan. Penampang lintang galium tidak menunjukkan tanda kesalahan, termasuk faktorisasinya. Dan efisiensi ekstraksi serta penghitungan atom germanium pada pengamatan surya SAGE, Gallex, dan BEST terbukti baik; karena prosedur untuk eksperimen sumber serupa, kemungkinan besar efisiensi itu juga akurat.

Anomalinya sendiri tetap ada. Makalah ini tidak menawarkan penjelasan pengganti dan ditutup dengan satu kalimat: “Sumber anomali galium jelas terletak di tempat lain.” Satu detail sebagai konteks: kedua penulis juga ikut menandatangani makalah-makalah BEST yang semula mengonfirmasi anomali tersebut.