2026-01-15 20:25:28
记者从中国科学院大学获悉，近日，该校郑阳恒、刘倩团队联合其他高校首次直接观测到米格达尔效应，这一发现为轻暗物质探测突破阈值瓶颈提供了关键支撑。相关研究成果的论文2026年1月15日发表于《自然》正刊。
1939年，著名物理学家阿尔卡季・米格达尔首次提出“米格达尔效应”：一个原子的原子核突然获得能量（例如中性粒子碰撞）加速运动时，反冲原子核会将部分能量传递给核外电子。
进入21世纪，科学家们逐渐意识到，这一效应或许是突破轻暗物质探测阈值瓶颈的重要路径之一。然而自理论预言提出后的80多年间，中性粒子碰撞过程中的米格达尔效应是否存在，一直未被发现或证实，这使得依赖该效应的暗物质探测实验始终面临“理论假设缺乏实证支撑”的质疑。
勇攀科技高峰，研究团队自主研发了一种超灵敏探测装置，这一装置形象点说是个“照相机”，可以拍摄单原子运动中释放电子的过程。利用紧凑型氘-氘聚变反应加速器中子源，轰击“照相机”内的气体分子，会同时产生原子核反冲与米格达尔电子，二者形成“共顶点”的独特轨迹。通过分析这一特征，团队成功地将这种“米格达尔事件”从伽马射线、宇宙射线等背景干扰中区分开来。首次直接证实了1939年利用量子力学预言的米格达尔效应。
“在此之前，国际上有好几个团队都在寻找中子-原子核碰撞后的米格达尔效应的实验证据，但都没有找到。我国科学家利用国内高品质气体探测器首次观测到了中子-原子核碰撞诱发的米格达尔效应，并同理论预言相吻合。这项工作填补了实验验证米格达尔效应的长期空白，为轻质量暗物质探测的应用迈出了坚实的第一步。”锦屏PandaX暗物质实验负责人刘江来表示。
刘倩教授说，未来计划进一步优化探测器的性能，拓展对不同元素的米格达尔效应的观测，为更轻质量的暗物质粒子探测提供数据支持。
郑阳恒教授告诉记者，团队还将与暗物质探测实验团队合作，将此次实验结果融入下一代探测器的研发中。“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。”（经济日报记者 沈慧）