காலியம் முரண்பாடு, சூரியனை வைத்துச் சரிபார்க்கப்பட்டது

காலியம்-71 ஓர் எலக்ட்ரான் நியூட்ரினோவை விழுங்கி, ஓர் எலக்ட்ரானை உமிழ்ந்து, ஜெர்மானியம்-71 ஆக மாறக்கூடும். காலியத்தில் உருவான சில ஜெர்மானிய அணுக்களைச் சேகரித்து எண்ணுங்கள் — நீங்கள் ஒரு நியூட்ரினோ பாயத்தை அளந்துவிட்டீர்கள். SAGE, Gallex/GNO கண்டறிவான்கள் சூரியனை இப்படித்தான் கவனித்தன.

அந்தக் கண்டறிவான்களைச் சரிபார்க்க, இயற்பியலாளர்கள் அவற்றை செயற்கை நியூட்ரினோ மூலங்களுக்கும் உட்படுத்தினர் — கதிரியக்க குரோமியம்-51, ஆர்கான்-37 ஆகியவற்றின் மிகத் தீவிரமான மாதிரிகள். ஜெர்மானிய எண்ணிக்கை குறைவாக வந்தது. ஆரம்பச் சோதனைகள் இதைச் சுட்டின, ஆனால் கேள்வியைத் தீர்க்கவில்லை. பிறகு BEST சோதனை, திரவக் காலிய உலோகத்தின் ஒன்றுக்குள் ஒன்றான இரண்டு மண்டலங்களுக்குள் வைக்கப்பட்ட 3.5 மெகாகியூரி குரோமியம்-51 மூலத்துடன், அதை உறுதிப்படுத்தியது.

இருபது சதவீதம் காணவில்லை

சாதாரண எலக்ட்ரான் நியூட்ரினோக்களுடன் கலந்த மலட்டு நியூட்ரினோக்கள் (sterile neutrinos) இந்தப் பற்றாக்குறையை விளக்க முடியுமா என்று சோதிக்க, BEST ஒரு குறுந்தூர அலைவுச் (oscillation) சோதனையாக வடிவமைக்கப்பட்டது. பிடிப்பு வீதங்கள் தூரத்தைச் சார்ந்திருக்கவில்லை. ஆறு மூல அளவீடுகளும் சேர்ந்து — எதிர்பார்த்த வீதத்தின் 0.97, 0.81, 0.97, 0.83, 0.81, 0.78 — குறைந்த வீதத்தை 4 சிக்மாவுக்கு மேல் உறுதிப்படுத்துகின்றன; ஒருங்கிணைந்த விகிதம் 0.817. இதுவே காலியம் முரண்பாடு.

எதிர்பார்த்த வீதம் ஒரு குறுக்குவெட்டுப் பரப்பைச் (cross-section) சார்ந்துள்ளது — காலியம் ஒரு நியூட்ரினோவைப் பிடிக்கும் நிகழ்தகவு. அது தலைகீழ் வினையிலிருந்து பெறப்படுகிறது: எலக்ட்ரான் பிடிப்பு மூலம் ஜெர்மானியம்-71-இன் கதிரியக்கச் சிதைவு; அதன் அரை ஆயுளும் (11.465 நாட்கள்) ஆற்றலும் துல்லியமாகத் தெரியும். அந்தப் பெறுதலின் ஒரு படி, எலக்ட்ரானையும் அணுக்கருவையும் தனித்தனியாகக் கையாள்கிறது — “காரணிப்படுத்தல்” (factorization). 2026-இல், Cadeddu-வும் சக ஆய்வாளர்களும் Physical Review Letters-இல், இந்தப் படி தவறக்கூடும், உண்மையான குறுக்குவெட்டுப் பரப்பை 20% குறைக்கக்கூடும் என்று வாதிட்டனர். லாஸ் அலமோஸ் தேசிய ஆய்வகத்தின் Steven Elliott-உம் வாஷிங்டன் பல்கலைக்கழகத்தின் Hamish Robertson-உம் ஐயம் கொள்கின்றனர்: காரணிப்படுத்தல் பல அணுக்கருக்களில் அளவீடுகளைச் சுமார் 1% வரை மீளுருவாக்குகிறது; அறியப்பட்ட ஒரே விதிவிலக்கு சோடியம்-22, சுமார் 10%. “எனவே 20% அளவில் காரணிப்படுத்தல் உடைவது மிகவும் வியப்புக்குரியதாக இருக்கும்.”

யாரும் கட்டாத ஒரு மூலம்

எனவே அவர்கள் காலியத்தைச் சாராமல் அளவுதிருத்தப்படும் ஒரு நியூட்ரினோ மூலத்தைப் பயன்படுத்தினர்: சூரியன். அதன் நியூட்ரினோ வெளியீடு இப்போது பூமியில் நிலையான மாதிரியின் (Standard Model) அடிப்படை வினைகள் மூலம் அளக்கப்படுகிறது — Borexino கண்டறிவானில் எலக்ட்ரான்களில் மோதித் தெறிக்கும் நியூட்ரினோக்கள், SNO-இல் டியூட்டிரியம் அணுக்கருக்களை உடைக்கும் நியூட்ரினோக்கள். இவற்றில் எதுவும் காலியக் குறுக்குவெட்டுப் பரப்பைச் சார்ந்ததல்ல.

ஆசிரியர்கள் ஐந்து சூரிய மூலங்களை இணைக்கின்றனர்: முதன்மையான புரோட்டான்–புரோட்டான் சங்கிலி (pp), அதனுடன் pep, பெரிலியம்-7, CNO சுழற்சி, போரான்-8. Borexino பெரிலியம்-7, pep, CNO பாயங்களையும், SNO போரான்-8 பாயத்தையும் தருகின்றன. pp பாயம் சூரியனின் ஒளிர்விலிருந்து வருகிறது: உருவாகும் ஒவ்வொரு ஹீலியம் அணுக்கருவும் இரண்டு நியூட்ரினோக்களையும் 26.731 MeV-ஐயும் வெளியிடுகிறது; அந்த ஆற்றலில் சுமார் 2% நியூட்ரினோக்களாக வெளியேறுகிறது. வழியில் நியூட்ரினோக்கள் சுவை (flavour) மாறுகின்றன; ஒன்று இன்னும் எலக்ட்ரான் நியூட்ரினோவாகவே வந்துசேரும் நிகழ்தகவு, Daya Bay, JUNO ஆகியவற்றின் கலப்பு அளவுருக்களையும் ஒரு சூரிய மாதிரியின் அடர்த்தி விவரணத்தையும் கொண்டு கணக்கிடப்படுகிறது — சூரிய மாதிரிகள் மீது எஞ்சியுள்ள ஒரே சார்பு இதுதான். காலியக் குறுக்குவெட்டுப் பரப்புகள் Haxton, Rule ஆகியோரின் புதிய மதிப்பீட்டிலிருந்து வருகின்றன.

அறுபத்தேழுக்கு அறுபத்தேழு

ஒரு காலியம் கண்டறிவானுக்கான கணிப்பு, சூரிய நியூட்ரினோ அலகுகளில் (வினாடிக்கு 10³⁶ இலக்கு அணுக்களுக்கான பிடிப்புகள்):

• pp நியூட்ரினோக்கள்: 40.00
• பெரிலியம்-7: 18.75
• போரான்-8: 4.17
• CNO: 3.00
• pep: 1.55
• மொத்தம்: 67.5 (+1.4 / −1.1)

SAGE, Gallex/GNO இணைந்து 66.1 ± 3.1 என அளந்தன. விகிதம் 0.980 (+0.050 / −0.049).

அளக்கப்பட்ட பிடிப்பு வீதங்களுக்கும் எதிர்பார்த்தவற்றுக்குமான விகிதம்: ஆறு மூலச் சோதனைகள் (கருப்பு), இந்த ஆய்வின் சூரியச் சோதனை (சிவப்பு). நீலப் பட்டை ஒருங்கிணைந்த மூல முடிவு. — படம் 3, Elliott, Robertson (2026), arXiv:2610.22219.

கணிக்கப்பட்ட இந்த வீதத்தின் 90%-க்கும் மேல், ஜெர்மானியச் சிதைவிலிருந்தும் ஒரு வினைக்கும் அதன் தலைகீழுக்கும் இடையிலான “விரிவான சமநிலை”யிலிருந்தும் (detailed balance) பெறப்பட்ட குறுக்குவெட்டுப் பரப்புகளைச் சார்ந்துள்ளது — Cadeddu-வும் சகாக்களும் கேள்விக்குள்ளாக்கிய அதே பகுதி. சூரியனே மூலமானால், முரண்பாடு இல்லை.

வேறெங்கோ

இரண்டு சந்தேக நபர்கள் ஒரே நேரத்தில் விடுவிக்கப்படுகின்றனர். காரணிப்படுத்தல் உட்பட, காலியக் குறுக்குவெட்டுப் பரப்பு எந்தப் பிழையின் அறிகுறியையும் காட்டவில்லை. SAGE, Gallex, BEST-இன் சூரிய ஓட்டங்களில் ஜெர்மானிய அணுக்களைப் பிரித்தெடுத்து எண்ணும் திறன்களும் சரியாக உள்ளன; மூலச் சோதனைகளின் நடைமுறைகள் ஒத்தவை என்பதால், அவையும் துல்லியமாக இருக்கலாம்.

முரண்பாடு அப்படியே நிற்கிறது. கட்டுரை மாற்று விளக்கம் எதையும் தரவில்லை; ஒரே வரியுடன் முடிகிறது: “காலியம் முரண்பாட்டின் மூலம் வெளிப்படையாக வேறெங்கோ உள்ளது.” பின்னணிக்காக ஒரு விவரம்: முரண்பாட்டை முதலில் உறுதிப்படுத்திய BEST கட்டுரைகளிலும் இரு ஆசிரியர்களும் கையொப்பமிட்டுள்ளனர்.