一個由多所高?？蒲腥藛T組成的團隊，在暗物質(zhì)探測領(lǐng)域取得重大突破，首次直接觀測到米格達爾效應(yīng)。這一發(fā)現(xiàn)為輕暗物質(zhì)探測突破技術(shù)瓶頸提供了關(guān)鍵支撐，相關(guān)成果近日在國際頂級學術(shù)期刊《自然》上發(fā)表。

米格達爾效應(yīng)由蘇聯(lián)物理學家阿爾卡季·米格達爾于1939年通過量子力學理論預言。該理論指出，當原子核突然獲得能量并加速運動時，其內(nèi)部電場會發(fā)生變化，部分能量會轉(zhuǎn)移給核外電子。這些電子有可能獲得足夠能量脫離原子束縛，形成具有"共頂點"特征的兩條帶電徑跡。盡管這一效應(yīng)在理論上被提出多年，但此前從未在實驗中被直接觀測到。

進入21世紀后，科學家們逐漸認識到米格達爾效應(yīng)在輕暗物質(zhì)探測中的潛在價值。由于傳統(tǒng)探測方法難以突破質(zhì)量閾值限制，米格達爾效應(yīng)被視為打開新探測窗口的重要途徑。然而，在理論提出后的80多年里，中性粒子碰撞過程中是否真的存在米格達爾效應(yīng)始終缺乏實驗驗證，這成為制約相關(guān)探測技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵障礙。

研究團隊通過自主研發(fā)的"微結(jié)構(gòu)氣體探測器+像素讀出芯片"組合裝置，成功實現(xiàn)了對米格達爾效應(yīng)的直接觀測。該裝置如同能夠捕捉"單原子運動中電子釋放過程"的精密相機，利用緊湊型氘—氘聚變反應(yīng)加速器產(chǎn)生的中子源轟擊氣體分子，同時產(chǎn)生原子核反沖和米格達爾電子。這兩種粒子形成的"共頂點"軌跡特征，成為識別米格達爾事件的關(guān)鍵證據(jù)。

項目負責人介紹，研究團隊通過精確分析粒子軌跡特征，成功將米格達爾事件從伽馬射線、宇宙射線等背景干擾中分離出來。這一突破不僅直接證實了米格達爾效應(yīng)的存在，更驗證了其作為輕暗物質(zhì)探測手段的可行性。實驗中使用的氣體探測技術(shù)達到國際領(lǐng)先水平，展現(xiàn)了我國在高端探測器研發(fā)領(lǐng)域的實力。

參與研究的專家表示，這項成果具有多重重要意義：它填補了米格達爾效應(yīng)實驗驗證的長期空白，鞏固了相關(guān)理論基礎(chǔ)；驗證了國內(nèi)自主研發(fā)的高品質(zhì)氣體探測技術(shù)的可靠性；為輕質(zhì)量暗物質(zhì)探測開辟了新的實驗路徑。研究團隊將繼續(xù)深化合作，將本次實驗成果應(yīng)用于下一代探測器的研發(fā)中，推動暗物質(zhì)探測技術(shù)向更高靈敏度發(fā)展。

該研究由中國科學院大學牽頭，聯(lián)合廣西大學、華中師范大學、蘭州大學、南京師范大學、煙臺大學等多家單位共同完成。研究過程中得到了國家自然科學基金委創(chuàng)新研究群體項目、國家重點研發(fā)項目等多個基金的支持，體現(xiàn)了我國在基礎(chǔ)科學研究領(lǐng)域的協(xié)同創(chuàng)新能力。