近日,首次由中国科学院大学牵头的中国联合科研团队首次直接观测到米格达尔(Migdal)效应,相关成果于1月15日发表在《自然》正刊。团队这一发现不仅彰显了我国在高品质气体探测技术领域的验证星亿开户领先实力,也为轻质量暗物质探测跨越阈值瓶颈提供了关键技术支持。年前

暗物质与暗能量被看作本世纪物理学的重大谜题,对其的首次研究有望引领人类对物质世界认知的革命性突破。然而,中国轻质量暗物质与普通物质之间的团队相互作用极为微弱,现有探测手段难以有效捕捉其踪迹。验证科学家们正将破解这一难题的年前星亿注册希望寄予米格达尔效应。
该理论由苏联著名物理学家阿尔卡季・米格达尔于1939年首次提出,量预指出当原子核受到撞击后,首次在反冲过程中会将部分能量传递给核外电子,中国使其获得足够动能而脱离原子束缚,团队从而产生具有共同顶点的两条带电径迹。此过程可将原本难以探测的低能信号转换为可观测的电子信号。
尽管在理论预言提出逾八十年来,中性粒子碰撞过程中是否存在米格达尔效应仍未被观测到或证实,导致依赖此效应的暗物质探测实验长期遭受“理论假设缺少实证支持”的质疑。

在该项目中,科研团队自主研制出“微结构气体探测器+像素读出芯片”的超灵敏探测装置,犹如一部能捕捉单原子运动释放电子过程的“照相机”。借助紧凑型氘-氘聚变反应加速器提供的中子源轰击该“照相机”内部的气体分子,可同时产生原子核反冲与米格达尔电子,二者构成共顶点的独特轨迹。通过分析这一特征信号,团队成功将“米格达尔事件”从伽马射线、宇宙射线等背景干扰中分辨出来,首次实现了对1939年量子力学理论预言的米格达尔效应的直接证实。
研究团队通过数据采集,从81.7万个候选事件中精准识别出6个“米格达尔事件”,统计显著性超过5个标准差,达到粒子物理领域“发现”的黄金标准,彻底消除了学界此前对中性粒子碰撞中是否存在米格达尔效应的质疑。
此次实测数据可直接用于优化探测器设计、提升信号识别精度,为米格达尔效应的深入研究与广泛应用打开全新窗口。中国科学院大学教授刘倩表示,未来团队将致力于进一步提升探测器性能,拓展对多种元素中米格达尔效应的观测范围,为探测更轻质量暗物质粒子提供关键数据支持。

“暗物质是理解宇宙起源与演化的关键,我们的工作让人类在这场‘宇宙寻宝游戏’中又靠近了目标一步。”中国科学院大学教授郑阳恒表示,未来团队将继续与暗物质探测实验团队协作,将此次成果应用于下一代探测器的研发。