一個(gè)由多所高?？蒲腥藛T組成的團(tuán)隊(duì)，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(dá)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(xué)術(shù)期刊《自然》上發(fā)表。

米格達(dá)爾效應(yīng)由蘇聯(lián)物理學(xué)家阿爾卡季·米格達(dá)爾于1939年通過量子力學(xué)理論預(yù)言。該理論指出，當(dāng)原子核突然獲得能量并加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，其內(nèi)部電場會(huì)發(fā)生變化，部分能量會(huì)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(diǎn)"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(shí)驗(yàn)中被直接觀測到。

進(jìn)入21世紀(jì)后，科學(xué)家們逐漸認(rèn)識(shí)到米格達(dá)爾效應(yīng)在輕暗物質(zhì)探測中的潛在價(jià)值。由于傳統(tǒng)探測方法難以突破質(zhì)量閾值限制，米格達(dá)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(dá)爾效應(yīng)始終缺乏實(shí)驗(yàn)驗(yàn)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(tuán)隊(duì)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(shí)現(xiàn)了對米格達(dá)爾效應(yīng)的直接觀測。該裝置如同能夠捕捉"單原子運(yùn)動(dòng)中電子釋放過程"的精密相機(jī)，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(shí)產(chǎn)生原子核反沖和米格達(dá)爾電子。這兩種粒子形成的"共頂點(diǎn)"軌跡特征，成為識(shí)別米格達(dá)爾事件的關(guān)鍵證據(jù)。

項(xiàng)目負(fù)責(zé)人介紹，研究團(tuán)隊(duì)通過精確分析粒子軌跡特征，成功將米格達(dá)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(shí)了米格達(dá)爾效應(yīng)的存在，更驗(yàn)證了其作為輕暗物質(zhì)探測手段的可行性。實(shí)驗(yàn)中使用的氣體探測技術(shù)達(dá)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(shí)力。

參與研究的專家表示，這項(xiàng)成果具有多重重要意義：它填補(bǔ)了米格達(dá)爾效應(yīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的長期空白，鞏固了相關(guān)理論基礎(chǔ)；驗(yàn)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(shí)驗(yàn)路徑。研究團(tuán)隊(duì)將繼續(xù)深化合作，將本次實(shí)驗(yàn)成果應(yīng)用于下一代探測器的研發(fā)中，推動(dòng)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(xué)院大學(xué)牽頭，聯(lián)合廣西大學(xué)、華中師范大學(xué)、蘭州大學(xué)、南京師范大學(xué)、煙臺(tái)大學(xué)等多家單位共同完成。研究過程中得到了國家自然科學(xué)基金委創(chuàng)新研究群體項(xiàng)目、國家重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目等多個(gè)基金的支持，體現(xiàn)了我國在基礎(chǔ)科學(xué)研究領(lǐng)域的協(xié)同創(chuàng)新能力。