فلز گالیم

کشف دمیتری مندلیف در مارس 1869، که همانا کشف قانون تناوبی عناصر شیمیایی بود، به مذاق بعضی از دانشمندان خوش نیامد. حتی شیمی‌دان برجسته‌ای هم‌چون روبرت بونزن (Robert Wilhelm Bunsen شیمی‌دان آلمانی (1811 – 1899))، که یکی از بنیان‌گذاران تحلیل طیفی بود، با عبارتی نیش‌دار از آن یاد کرد: «هر کس می‌تواند بر اساس ارقام چاپ شده در بولتن بورس فلزات، چنین تعمیم‌هایی را استخراج کند.»
احتمالاً بعداً بونزن بارها از گفته‌ی ناخوشایند خود احساس تأسف کرده است، اما در سال 1869 مندلیف ناگزیر بود قانون خود را اثبات کند. و او به شیوه‌ای باشکوه آن را اثبات کرد. عظمت قانون تناوبی تنها در تعمیم اطلاعات موجود در باره‌ی عناصر شیمیایی نبود، بلکه این قانون هم‌چون قطب‌نمایی فراراه هزاران هزار پژوهشگر قرار گرفت که در جستجوی جزایر جدید در دریای بیکران شیمی، یعنی عنصرهای جدید، برخاسته بودند. مندلیف بر اساس قانون تناوبی توانست کشف بیش از یک دوجین عنصر را پیش‌بینی کند. گالیم نخستین عنصری بود که حقانیت مندلیف را اثبات کرد.
در پایان سال 1870، مندلیف خطاب به اجلاس انجمن فیزیک و شیمی روسیه گفت که در پنجمین ردیف از سومین ستون عنصرها، مکانی برای عنصری نامکشوف، که قطعاً در طبیعت وجود دارد، در نظر گرفته است. او ویژگی‌های عنصر جدید را با تفصیل کامل شرح داد و آن را اِکا – آلومینیم نامید (زیرا در جدول تناوبی در زیر آلومینیم قرار می‌گرفت). او حتی با اطمینان گفت که این عنصر از طریق تحلیل طیفی کشف خواهد شد. (می‌بینید که تقدیر چه بازی شگرفی دارد: آیا بونزن می‌توانست تصور کند که روش طیفی ابداعی او، چنین نیرنگ معنی‌داری بزند، و در فراهم آوردن گواهیِ انکارناپذیری بر نادرستی نظر او در باره‌ی جدول تناوبی، نقشی اساسی داشته باشد؟)
چیزی نگذشت که خبر کشف عنصر پیش‌بینی شده پخش شد. در سال 1875، لوکُک دو بوابودران، شیمی‌دان فرانسوی، در هنگام بررسی طیف نمونه‌ای از اسفالریت (سولفید روی) که از ناحیه‌ی پیره‌فیت در پیرنه به دست آورده بود، خط بنفش بیگانه‌ای را کشف کرد که نشانه‌ی وجود یک عنصر شیمیایی ناشناخته در این کانی بود.
اما کشف این خط، تنها گامِ نخست بود و برای جدا کردن عنصری که این خط را پدید می‌‌آورد راهی بس دشوار در پیش بود، زیرا عنصر ناشناخته، به مقداری بسیار ناچیز در اسفالریت وجود داشت. اما لوکک موفق شد: پس از آزمایش‌های بی‌شمار، دانه‌ای از فلز جدید به وزن یک دهم گرم را به دست آورد.
لوکک دو بوابودران که دشوارترین بخش کار را پشت سر گذاشته بود، باید به این فلز نامی می‌داد. او این فلز را به افتخار کشورش فرانسه، گالیم نامید (کشور فرانسه را به زبان لاتینی، گالیا می‌نامند). اما بدگویان به زودی مدعی شدند که لوکک زیرکانه نام خود را به گالیم داده است. آن‌ها می‌گفتند که گالوس به زبان لاتینی خروس معنی می‌دهد و به زبان فرانسه به خروس لوکک (le coq) می‌گویند: ارتباط بین لوکک دو بوابودران و گالیم کاملاً آشکار است.
به زودی خبر کشف گالیم در نشریه‌ی فرهنگستان علوم فرانسه به چاپ رسید. هنگامی که این نشریه به دست مندلیف رسید، بلافاصله دریافت که این عنصر همان اِکا – آلومینیم است که مکانی را در جدول تناوبی به آن اختصاص داده بود. مندلیف در نامه‌ای به فرهنگستان فرانسه نوشت: «... روش کشف و جداسازی این عنصر، و نیز ویژگی‌هایی چند از آن، که در نشریه‌ی شما ذکر شده است، مرا بر آن داشت که بگویم این فلز چیزی نیست مگر اِکا – آلومینیم.»
به راستی ویژگی‌های اِکا – آلومینیمِ خیالی و گالیم واقعی به طور شگفت‌آوری همانند بود. فقط چگالی آن‌ها اختلاف داشت: به گفته‌ی مندلیف، چگالی این عنصر باید در حدود شش گرم بر سانتیمتر مکعب می‌بود، اما شیمی‌دان فرانسوی، چگالی آن را در حدود چهار و هفت دهم برآورد کرده بود. حق با کدام یک بود؟ کسی که هرگز فلز جدید را ندیده بود، یا آن که نه تنها آن را به کف آورده، بلکه آزمایش‌های گوناگونی نیز بر روی آن انجام داده بود؟ در تاریخ علم، این نخستین بار نبود که نظریه و عمل، رو در رو می‌شدند؛ ذهن پاسخ خود را در عمل و تجربه می‌جست.
بوابودران برای اثبات درستی نظر خود یک بار دیگر چند دانه گالیم را جدا کرد، آن‌ها را به دقت تمیز نمود، و دوباره مورد مطالعه قرار داد. این بار دریافت که چگالی گالیم به راستی در حدود شش گرم بر سانتیمتر مکعب است و همگان را از درستی نظر همکار روس خود آگاه نمود. او نوشت: «به نظر می‌رسد نیازی به تذکر این نکته نباشد که تأیید چگالی پیش‌بینی شده برای این عنصر جدید، تا چه اندازه در اثبات نتیجه‌گیری‌های نظری مندلیف اهمیت دارد.»
تاریخچه‌ی بسیاری از فلزها به هم شباهت فراوان دارد، اما همان گونه که در میان صدها آشنایی که دارید نمی‌توانید دو نفر را پیدا کنید که سرگذشتی کاملاً یکسان داشته باشند، دو فلز با تاریخچه‌ای کاملاً همانند نیز نخواهید یافت. حتماً دوقلوهایی مانند زیرکونیم و هافنیم (یا تانتالم) و نیوبیم سرگذشت‌های مختلفی دارند، اما مراحل اولیه‌ی زندگی اغلب فلزها بدون هیچ روی‌داد مهمی، به یکسان سپری شد: آن‌ها صبورانه انتظار کشیدند تا کاری برایشان پیدا شود. بعضی‌ها بخت نیکویی داشتند و تنها چند سال پس از کشف شدن، زندگی فعالانه‌ای را در پیش گرفتند. دیگران بسیار انتظار کشیدند. گالیم ازجمله همین بداقبالان بود.
بیش از نیم قرن از زمانی که لوکک دو بوابودران کشف گالیم را به جهانیان اعلام کرده بود گذشت، اما هنوز جهان صنعتی به این فلز بی‌اعتنا بود. در جلد چهاردهم دانشنامه‌ی بزرگ شوروی سابق (ویرایش نخست) که در سال 1929 منتشر شد، درباره‌ی کاربرد گالیم فقط چهار کلمه نوشته شده بود: «در صنعت کاربرد ندارد.» به همین صراحت!
اما این تبعیض را چگونه می‌توان توجیه کرد؟ آیا می‌توان پذیرفت که فلزی که در اثبات قانون تناوبی نقشی چنین برجسته داشته است کاری نداشته باشد جز اشغال سی و یکمین خانه‌ی جدول تناوبی؟ آیا ممکن است که این فلز هیچ ویژگی خاصی نداشته باشد که توجه طراحان، مخترعان، و دانشمندان را جلب کند؟
همان گونه که به زودی در می‌یابید، ویژگی‌های گالیم در این میانه نقش نداشت. شاید ذخیره‌ی این عنصر در طبیعت بسیار ناچیز بود و به همین سبب بخت نیکویی نداشت؟ متأسفانه ماجرا از این قرار هم نبود. گالیم موجود در پوسته‌ی زمین ده‌ها برابر تانتالم یا تنگستن، و صدها برابر جیوه یا نقره است.
سبب آن بود که گالیم نیز هم چون بعضی از عنصرهای پراکنده، زحمت تشکیل کانساری مستقل را به خود نداده بود. به علاوه، کانی گالیم هم عملاً وجود نداشت. نخستین کانی گالیم تازه در سه دهه‌ی اخیر در افریقای جنوب شرقی کشف شد. این کانی که نام آن مالیت است در حدود سی و هفت درصد گالیم داشت. اما معمولاً مقادیر بسیار ناچیزی از این عنصر (در حدود چند صدم درصد)، هم‌چون خویشاوندان بی‌بضاعت، در کنار آلومینیم، و به ندرت در کنار آهن، روی، مس، و بعضی از فلزهای دیگر وجود دارند. خاکستر زغال سنگ حاوی مقدار نسبتاً زیادی گالیم است. به گفته‌ی دانشمندان انگلیسی، هر تُن زغال سنگ استخراج شده در بریتانیا، به طور میانگین حاوی پنج گرم گالیم است. خیلی کم است؛ این‌طور نیست؟ به نظر می‌رسد که حتی این غلظت ناچیز نیز برای بازیابی صنعتی آن کافی باشد. (همه چیز نسبی است: کانه‌ی آهن که هر تُن آن در حدود سی‌صد تا چهارصد کیلوگرم آهن داشته باشد، کانه‌ای فقیر و کم‌عیار محسوب می‌شود.)
تولید گالیم با آهنگی آهسته افزایش یافته است. نخستین پنجاه کیلوگرم از این فلز، در سال 1932 در آلمان تولید شد. بیست و پنج سال بعد، تولید گالیم تنها به سی‌صد و پنجاه کیلو گرم رسید. اگرچه میزان تولید گالیم را در سال‌های اخیر بر حسب تُن اندازه‌گیری می‌کنند، اما حتی تولید فلز کم‌یابی هم‌چون رنیم که مقدار آن در پوسته‌ی زمین ده‌ها هزار بار از گالیم کم‌تر است، از این فلز پیشی گرفته است.
منبع اصلی گالیم، باطله‌های صنعت آلومینیم است. اما شتاب‌زده نتیجه‌گیری نکنید که حتماً گالیم فلزی ارزان قیمت است. اگرچه ماده‌ی اولیه‌ی این فلز هیچ ارزشی ندارد، اما فرایند بازیابی آن (حتی استخراج آن از آلومینیم) به اندازه‌ای پیچیده است که سبب شده است که گالیم یکی از گران‌بهاترین فلزات در بازار جهانی باشد. در اوایل دهه‌ی 1950، قیمت هر کیلوگرم گالیم سه هزار دلار، یعنی تقریباً سه برابر قیمت طلا در آن زمان، بود. فکرش را بکنید: شمشی که به آسانی در دست جای می‌گیرد، قیمتی چنین گزاف دارد.
در حقیقت در دست گرفتن گالیم به هیچ وجه توصیه نمی‌شود، نه تنها به این سبب که دست، ظرفی مطمئن برای فلزی گران‌بها نیست، بلکه به این دلیل که گرمای دست انسان برای ذوب گالیم و تبدیل آن به مایع کافی است: نقطه‌ی ذوب این فلز نقره‌ای رنگ و نرم (که می‌توان آن را با چاقو برید) بسیار پایین، و برابر با بیست و نُه و هشت دهم درجه‌ی سلسیوس است. از این لحاظ تنها جیوه‌ی بی‌قرار که در منفی چهل درجه‌ی سلسیوس آرام می‌گیرد، و تا حدودی سزیم که در بیست و هشت و نیم درجه‌ی سلسیوس ذوب می‌شود، از گالیم جلوترند. دلیل دیگری که مانعِ در دست گرفتن گالیم می‌شود سمی بودن آن است (گالیم از جیوه سمی‌تر است)، و در دست گرفتن آن ممکن است پیامدهای ناخوشایندی داشته باشد.
گالیم به سبب داشتن نقطه‌ی ذوب پایین، پایه‌ی بسیاری از آلیاژهای زودگداز است. مثلاً آلیاژی از گالیم (شصت و هفت درصد) با ایندیم (بیست و نیم درصد) و قلع (دوازده و نیم درصد)، حتی در دمای محیط هم جامد نمی‌ماند: نقطه‌ی ذوب این آلیاژ ده و شش دهم درجه‌ی سلسیوس است. چنین آلیاژهایی در مهندسی، به ویژه در سیستم‌های هشدار آتش‌سوزی، کاربرد گسترده‌ای دارند. هنگامی که هوای درون ساختمان گرم شود و دمای آن به حد معینی برسد، ستونی از آلیاژ گالیم که در یک رله نصب شده است ذوب می‌شود. اتصال‌های الکتریکی را می‌بندد و هشداری صوتی یا نوری می‌دهد. این وسیله از هر نوع نگهبانی قابل اطمینان‌تر است.
مشخصه‌ی دیگر آلیاژهای زودگداز گالیم (و خود گالیم)، ترشوندگی است؛ به همین سبب در درزبندی‌های خلأ، جای‌گزین جیوه می شود. درزبندهای گالیمی، خلأ را بهتر از درزبندهای جیوه‌ای حفظ می‌کنند.
از آلیاژهای گالیم با ایندیم و قلع به عنوان روانکار، میان – لایه‌های مورد استفاده در پیوند قطعات ساخته شده از کوارتز، شیشه، و سرامیک، و نیز برای اتصال فشاری استفاده می‌شود. هر گاه بُلبرینگ‌ها را با آلیاژ گالیم – ایندیم پوشش دهیم، عمر مفید آن‌ها بسیار طولانی‌تر می‌شود. همان گونه که قبلاً گفته شد، گالیم بسیار سمی است، اما در کنار نیکل و کبالت نمی‌تواند زهر خود را بریزد، و حتی برای پر کردن دندان با کیفیت خوب از این آلیاژ استفاده می‌کنند.
کاتدهای لامپ‌های فرابنفش مورد استفاده در پزشکی، که پیش از این از جیوه ساخته می شوند، از آلیاژ آلومینیم با گالیم ساخته می‌شوند و این آلیاژ از جیوه مناسب‌تر است زیرا شار حاصل از آن تعداد بیش‌تری پرتو فرابنفش دارد.
اغلب فلزها در یک دمای مشخص ذوب و منجمد می‌شوند. ویژگی بی‌همتای گالیم آن است که می‌توان آن را ماه‌ها در حالت فوق سرد، مایع نگاه داشت. اگر قطره‌ای از گالیم مایع بر روی یخ بیافتد، تا مدت‌ها منجمد نمی‌شود، اما سرانجام، هنگامی که منجمد شود، حجمش افزایش می‌یابد. بنابراین، ظرف‌های فلزی یا سرامیکی را نباید از گالیم مایع پر کرد، زیرا درنتیجه‌ی انجماد گالیم، ظرف می‌ترکد. گالیم را معمولاً در ظرف‌های کوچک لاستیکی نگه‌داری می‌کنند. از پدیده‌ی افزایش حجم گالیم در هنگام انجماد (بقیه‌ی فلزها به استثنای آنتیموان و بیسموت، در نتیجه‌ی تبدیل از حالت مایع به جامد، لاغر می‌شوند) می‌توان در تجهیزاتی که با فشار بسیار زیاد کار می‌کنند استفاده کرد.
اما مهم‌ترین امتیاز گالیم این است که در گستره‌ی دمایی گسترده‌ای مایع می‌ماند و از این لحاظ، هیچ فلز زود گدازی را یارای رقابت با آن نیست. گالیم مذاب در دمای دو هزار و دویست و سی درجه‌ی سلسیوس به جوش می‌آید. همین ویژگی شگفت‌انگیز است که نقش اصلی گالیم را در صنعت تعیین می‌کند: دماسنج‌ها و فشارسنج‌هایی که در دمای زیاد کار می‌کنند. دماسنج‌های گالیمی را می‌توان در دمای هزار درجه‌ی سلسیوس یا بیش‌تر به کار برد؛ دمایی که دماسنج‌های جیوه‌ای به نزدیکی آن هم نمی‌رسند. جیوه در سی‌صد و پنجاه و هفت درجه‌ی سلسیوس جوش می‌آید.
گالیم به دلیل نقطه‌ی ذوب پایین و گستره‌ی دمایی گسترده‌ی ذوب، عاملی بالقوه برای انتقال گرما در رآکتورهای هسته‌ای است. اما گالیم مایع، برای موادی که در ساخت رآکتور به کار می‌روند و ممکن است با این فلز تماس پیدا کنند، هم‌نشین خوبی نیست: گالیم در دمای زیاد، اغلب فلزها و آلیاژها را در خود حل می‌کند و از بین می‌برد. به همین سبب در حال حاضر، برای انتقال گرما در رآکتورهای هسته‌ای از سدیم و پتاسیم استفاده می‌شود. اما ممکن است دانشمندان راهی برای حل این مسأله بیابند: مثلاً آشکار شده است که تانتالوم و تنگستن می‌توانند تماس با گالیم را، حتی در دمای هزار درجه‌ی سلسیوس تحمل کنند. جالب است بدانیم که افزودن مقدار اندکی از گالیم متجاوز (تا حدود پنج درصد) به منیزیم، باعث افزایش استحکام و مقاومت آن در برابر خوردگی می‌شود.
نکته‌ی جالب دیگر آن است که مقاومت الکتریکی بلورهای گالیم تا حدود زیادی به امتداد عبور جریان در طول محورهای افقی یا عمودی بلور بستگی دارد. نسبت مقاومت الکتریکی حداکثر به حداقل برابر هفت است، که از نسبت مشابه برای هر فلز دیگری بسیار بزرگ‌تر است. ضریب انبساط گرمایی گالیم نیز، بسته به جهت حریان، تا سه برابر تغییر می‌کند.
گالیم نور را به شدت منعکس می‌کند و به همین سبب در ساختن آینه به کار می‌آید. آینه‌های گالیمی حتی در دماهای زیاد هم تار نمی‌شوند. برای تولید شیشه‌های ویژه‌ای که مشخصه‌ی آن‌ها ضریب شکست بزرگ است، و نور فروسرخ آزادانه از آن‌ها عبور می‌کند، باید از اکسید گالیم استفاده کرد.
گالیم بسیار خالص (نود و نُه و نُه‌صد و نود و نُه هزارم درصد) به عنوان آلیاژی به ژرمانیم و سیلیسیم افزوده می‌شود تا خواص نیمه‌رسانایی آن‌ها را افزایش دهد. گالیم، خود نیز در این زمینه حرف‌هایی برای گفتن دارد. بعضی از ترکیب‌های آن با آنتیموان، فسفر، و به ویژه آرسنیک، خواص نیمه‌رسانایی دارند.
این ویژگی‌ها به نحو شگفت‌آوری در اتصال‌های ناهم‌جنس، که سبب افزایش بازده ابزارهای نیمه‌رسانا می‌شوند، خودنمایی می‌کنند. اتصال ناهم‌جنس، اتصال بین دو نیمه‌رسانا با مشخصه‌های شیمیایی متفاوت است که در یک تک بلور تشکیل شده‌اند. دانشمندان به طور نظری ثابت کرده‌اند که این نوع به اصطلاح زندگی در زیر یک سقف، چشم‌اندازهای جالبی را برای مهندسی نیمه‌رساناها عرضه می‌دارد. مهم‌ترین شکل، انتخاب دو نوع ماده برای این به اصطلاح هم‌زیستی است. آزمایشگران، ده‌ها ترکیب گوناگون را امتحان کردند، اما هیچ یک از آن‌ها کمال مطلوب نبود. سپس پیشنهاد شد آرسنید گالیم و آلومینیم را بیازمایند. شبکه‌های بلوری این دو فلز شباهت بسیاری داشتند و این نکته امیدوار کننده بود. اما مانع جدیدی پیدا شد: در محیط مرطوب، آرسنید آلومینیم به شدت ناپایدار بود و فوراً تجزیه می‌شد.
آیا سرانجام باید شکست را پذیرفت؟ گالیم به داد پژوهشگران رسید. اتم‌های گالیم که به آرسنید آلومینیم افزوده شدند، آن را به اندازه‌ی کافی پایدار کردند. مسأله‌ی اتصال‌های ناهم‌جنس حل شد و ابزارهای پیچیده‌ی بی‌شماری بر این اساس طراحی شدند.
دامنه‌ی کاربرد ترکیب‌های گالیم همواره رو به گسترش است. امروزه در کامپیوترها، رادارها، ترموکوپل‌های باتری‌های خورشیدی، و وسایل نیمه رسانایی که در موشک‌ها به کار می‌روند، ردپای گالیم دیده می‌شود. در لیزرها و در مواد شب‌تاب نیز از گالیم استفاده می‌شود. در بسیاری از فرایندهای مهم شیمی آلی ، گالیم نقش کاتالیزور (واکنش‌یار) را به عهده دارد.
تا همین چندی پیش پرتو مرگ‌بار مهندس گارین (پرتو نوری متمرکز و قابل کنترل که توسط قهرمان داستان معروف آلکسی تولستوی اختراع شده بود) کاملاً خیالی به نظر می‌رسید. اما پرتوهای مرگ‌بار امروزی، یعنی لیزرها، کم‌کم پیش‌پا افتاده می‌شوند. آرسنید گالیم یکی از نخستین موادی بود که در ساخت لیزر به کار رفت. متخصصان غربی، لیزرهای ساده، جمع و جور، و مؤثر را که بر اساس آرسنید گالیم ساخته می‌شوند برای کاربرد در فضاپیماها، به ویژه برای برقراری ارتباط بین سفینه و فضانوردانی که بیرون از آن، در حال انجام مأموریت‌اند، یا بین دو ایستگاه فضایی که در فاصله‌ی نسبتاً کمی از یک‌دیگر حرکت می‌کنند، پیشنهاد کرده‌اند. طرح‌هایی برای استفاده از چنین لیزرهایی، به منظور کنترل وضعیت سفینه در حین فرود بر سطح ماه، نیز مطرح بود.
فضا، به سبب پدیده‌ی بی‌وزنی، محیطی بی‌همتا برای انجام آزمایش‌های گسترده‌ی تکنولوژیکی است. فضانوردان سفینه‌ی امریکایی اسکای لب موفق شدند تک‌بلوری از آرسنید گالیم را به طول بیست و پنج میلی‌متر رشد دهند. این رشد بر روی زمین نوعاً تنها تا حدود دو تا سه میلیمتر ممکن می‌شود. در ایستگاه فضایی سالیوت شش نیز آزمایش‌های مشابهی انجام شد. گذشته از آن، فضانوردان روس آزمایش‌هایی در مورد آلیاژ کردن گالیم با مولیبدن انجام دادند. چگالی مولیبدن تقریباً دو برابر گالیم است و در شرایط معمولی نمی‌توان آن‌ها را به خوبی با هم آمیخت. هنگامی که آلیاژ مذاب منجمد می‌شود، لایه‌های بالایی، گالیم، و لایه‌های پایینی، مولیبدن بیش‌تری دارند. اما در شرایط بی‌وزنی، گالیم و مولیبدن هم‌وزن‌اند و آلیاژ، کاملاً همگن می‌شود.
احتمال دارد گالیم بتواند انتشار نور از خورشید را تبیین کند. اگرچه عجیب به نظر می‌رسد، اما تاکنون در باره‌ی ماهیت انرژی بی‌پایانی که خورشید در طی هزاران میلیون سال تولید کرده است چیزی نمی‌دانیم و فقط به حدس و گمان متوسل می‌شویم. بنا بر یکی از فرضیه‌هایی که بیش‌تر پذیرفته شده و معتبرتر به نظر می‌رسد، انرژی خورشید نتیجه‌ی فرایند سنتز گرما هسته‌ای است که بی‌وقفه در درون آن رخ می‌دهد. اما چگونه می‌توان این فرضیه را اثبات کرد؟
نوترینوها، ذره‌هایی که در حین واکنش‌های گرماهسته‌ای تولید می‌شوند، می‌توانند دلیلی محکم، هرچند غیرمستقیم، بر انجام این فرایند باشند. اما این مدرک، گریزپاتر از آن است که به آسانی بتوان آن را به چنگ آورد. حتی ولفگانگ پائولی، فیزیک‌دان سویسی که در سال 1933 وجود نوترینوها را به طور نظری پیش‌بینی کرد، معتقد بود که هیچ‌کس نخواهد توانست به طور تجربی وجود آن‌ها را اثبات کند، زیرا نه جرم دارند و نه بار الکتریکی.
از طرفی می‌دانیم که نوترینوها مقدار معینی انرژی، و قدرت نفوذی فوق‌العاده‌ای دارند. آن‌ها با آزاد شدن از هسته‌ی خورشید، به آسانی به سطح آن راه می‌یابند و به سوی زمین (و طبیعتاً سایر اجرام سماوی) یورش می‌برند. دانشمندان معتقدند که در هر ثانیه شصت میلیارد نوترینو به هر سانتی‌متر مربع از سطح زمین اصابت می‌کند. اما عملاً نمی‌توان وجود آن‌ها را ثابت کرد: آن‌ها به همان راحتی که از خلأ عبور می‌کنند، از هر ماده‌ای می‌گذرند. اما فیزیک‌دان‌ها موادی را پیدا کرده‌اند که نوترینوها باید ردپایی در آن‌ها به جا بگذارند. هسته‌ی اتم کلر – 37، در صورت جذب یک نوترینو، یک الکترون آزاد می‌کند و به اتم آرگون، با همان جرم اتمی تبدیل می‌شود. اما این واکنش، تنها در صورت دریافت نوترینوهای بسیار پرانرژی عملی است؛ نسبت چنین نوترینوهایی در شار رسیده از خورشید بسیار کوچک (کم‌تر از یک ده هزارم) است. بنابراین برای به دام انداختن این ذره‌های گریزپا، باید محیطی تقریباً سترون ایجاد کرد.
چندین سال پیش در ایالات متحده چنین محیطی ایجاد شد. برای جلوگیری از تأثیر ذره‌های فضایی، مخزنی عظیم، حاوی تتراکلرواتیلن (یک مایع پاک کننده‌ی معمولی) در ژرفای یک و نیم کیلومتری زمین، در معدن طلای متروکی واقع در داکوتای جنوبی، نصب شد. بر اساس محاسبات نظری، می‌بایست در هر چهل و هشت ساعت، سه اتم کلر – 37 به آرگون – 37 تبدیل شوند؛ دو تا از این تبدیل‌ها از دریافت نوترینو ناشی می‌شوند و تبدیل دیگر نتیجه‌ی دریافت تابش‌های دیگری است که از پوسته‌ی یک و نیم کیلومتری زمین عبور کرده‌اند. متأسفانه در هر دو روز، تنها یک اتم آرگون آشکارسازی شد؛ یعنی به احتمال زیاد پیک‌های خورشید در این زمینه دخالتی نداشتند.
آیا این به آن معناست که نوترینویی به زمین نمی‌رسد و نظریه‌ی گرماهسته‌ای درباره‌ی منشأ انرژی خورشید نادرست است؟ دانشمندان روس معتقد بودند که این آزمایش، دلیل کافی برای رد این نظر که خورشید رآکتور گرماهسته‌ای غول‌پیکری است، ارائه نمی‌دهد. بدیهی است که برای موفقیت در چنین آزمایش‌هایی به دقت بیش‌تری نیاز است. به علاوه، بنا بر این نظریه، نوترینوهایی که به زمین اصابت می‌کنند انرژی نسبتاً اندکی دارند و ثبت آن‌ها با روش کلر – آرگون نتیجه‌بخش نیست. همین جاست که گالیم پا به میدان می‌گذارد. به نظر می‌رسد که گالیم می‌تواند به عنوان یک هدف (یا به تعبیر فیزیکی به عنوان یک آشکارساز) مناسب برای نوترینوهای کم‌انرژی به کار آید. هسته‌ی ایزوتوپ گالیم – 71 به راحتی این ذره را جذب می‌کند و به هسته‌ی ژرمانیم – 71 تبدیل می‌شود. دانشمندان با تخمین تعداد اتم‌های ژرمانیم – 71 می‌توانند شار نوترینوی رسیده از خورشید را اندازه‌گیری کنند. هم‌اکنون تأسیساتی براساس روش گالیم – ژرمانیم در روسیه ساخته شده است، و توانایی برای نصب این تأسیسات در زیر کوهی در دره‌ی رودخانه‌ی باکسان (در قفقاز شمالی) حفر شده است. اگرچه در این تأسیسات به چند تُن گالیوم گران‌بها نیاز هست، اما باید دانست که تا پایان آزمایش‌ها، این فلز دست نخورده می‌ماند. همه‌ی امیدها بر این بوده است که گالیم بتواند یکی از مسائل مهم اختر فیزیک نوین را حل نماید.