用太阳检验“镓反常”

镓-71可以吞下一个电子中微子，变成锗-71，同时放出一个电子。把镓中产生的少量锗原子收集起来，数一数，就测出了中微子通量。SAGE和Gallex/GNO探测器就是这样观测太阳的。

为了检验这些探测器，物理学家还让它们接受人工中微子源的照射——极强的放射性铬-51和氩-37样品。结果锗原子的计数偏低。早期实验已有迹象，但没有定论。后来，BEST实验用一个3.5兆居里的铬-51源，放在两个嵌套的液态金属镓区域之中，证实了这一点。

少了百分之二十

BEST原本被设计为一个短距离振荡实验，用来检验与普通电子中微子混合的惰性中微子能否解释这个缺口。结果捕获率并未表现出对距离的依赖。六次放射源测量——分别为预期值的0.97、0.81、0.97、0.83、0.81和0.78——合在一起以超过4σ的置信度证实了偏低的捕获率，综合比值为0.817。这就是镓反常。

预期捕获率依赖于一个截面，即镓捕获中微子的概率。它由逆反应推导而来，也就是锗-71通过电子俘获发生的放射性衰变，其半衰期（11.465天）和能量都已精确测定。推导中有一步把电子和原子核分开处理——即“因子化”。2026年，Cadeddu及其同事在《物理评论快报》上提出，这一步可能失效，使真实截面降低20%。洛斯阿拉莫斯国家实验室的Steven Elliott和华盛顿大学的Hamish Robertson对此持怀疑态度：因子化在许多原子核中能把测量结果重现到约1%的精度，只有一个已知例外——钠-22，偏差约10%。“因子化在20%的水平上失效，将会非常令人意外。”

一个没人建造的源

于是，他们使用了一个独立于镓进行标定的中微子源：太阳。如今，太阳的中微子产额在地球上通过标准模型的基本反应来测量——在Borexino探测器中，中微子与电子发生弹性散射；在SNO中，中微子把氘核打碎。这些都不依赖于镓的截面。

作者综合了五种太阳中微子源：主要的质子–质子链（pp），以及pep、铍-7、碳氮氧循环（CNO）和硼-8。Borexino提供铍-7、pep和CNO通量，SNO提供硼-8通量。pp通量则由太阳的亮度推出：每生成一个氦核，就释放两个中微子和26.731 MeV的能量，其中约2%的能量以中微子的形式离开。在途中，中微子会改变味；一个中微子到达时仍为电子中微子的概率，用大亚湾和江门中微子实验（JUNO）的混合参数以及一个太阳模型的密度分布计算——这是唯一残留的对太阳模型的依赖。镓的截面采用Haxton和Rule的最新评估。

六十七对六十七

对一个镓探测器的预测，以太阳中微子单位（每10³⁶个靶原子每秒的捕获数）表示：

• pp中微子：40.00
• 铍-7：18.75
• 硼-8：4.17
• CNO：3.00
• pep：1.55
• 合计：67.5（+1.4 / −1.1）

SAGE和Gallex/GNO的综合测量值为66.1 ± 3.1。两者之比为0.980（+0.050 / −0.049）。

测量捕获率与预期捕获率之比：六个放射源实验（黑色）和本研究的太阳检验（红色）。蓝色带为放射源实验的综合结果。——图3，Elliott和Robertson（2026），arXiv:2610.22219。

这个预测捕获率中，超过90%依赖于由锗衰变以及反应与其逆反应之间的“细致平衡”得到的截面——恰恰是Cadeddu及其同事所质疑的部分。以太阳为源时，不存在反常。

原因在别处

两个嫌疑对象同时被排除。镓的截面没有显示出任何错误的迹象，因子化也包括在内。SAGE、Gallex以及BEST太阳观测中提取和计数锗原子的效率也经得起检验；由于放射源实验的程序与之类似，那些效率很可能也是准确的。

反常本身依然成立。论文没有给出替代解释，最后只有一句话：“镓反常的根源显然在别处。”有一个背景细节值得一提：两位作者也都是最初证实这一反常的BEST论文的署名者。