在宇宙探索的征程中，一項具有里程碑意義的科研成果近日誕生。由中國科學(xué)院大學(xué)牽頭，聯(lián)合多所高?？蒲袌F(tuán)隊，首次直接觀測到了米格達(dá)爾效應(yīng)，這一突破為輕暗物質(zhì)探測突破閾值瓶頸提供了關(guān)鍵支撐。

米格達(dá)爾效應(yīng)并非新概念，它由蘇聯(lián)物理學(xué)家阿爾卡季·米格達(dá)爾于1939年基于量子力學(xué)預(yù)言提出。其原理是，當(dāng)一個原子的原子核突然獲得能量加速運(yùn)動時，在反沖過程中原子核內(nèi)部電場會發(fā)生變化，部分能量會轉(zhuǎn)移給核外電子，使電子有概率獲得足夠能量脫離原子束縛，進(jìn)而形成“共頂點(diǎn)”的兩條帶電徑跡。

進(jìn)入21世紀(jì)，科學(xué)家們逐漸發(fā)現(xiàn)，米格達(dá)爾效應(yīng)或許是突破輕暗物質(zhì)探測閾值瓶頸的重要途徑。然而，自理論預(yù)言提出后的80多年間，中性粒子碰撞過程中的米格達(dá)爾效應(yīng)是否存在，始終未得到證實(shí)。這也讓依賴該效應(yīng)的暗物質(zhì)探測實(shí)驗，長期面臨“理論假設(shè)缺乏實(shí)證支撐”的質(zhì)疑。

為了攻克這一難題，中國科學(xué)院大學(xué)團(tuán)隊自主研發(fā)了超靈敏探測裝置。該裝置由“微結(jié)構(gòu)氣體探測器+像素讀出芯片”組合而成，如同可拍攝“單原子運(yùn)動中釋放電子過程”的“照相機(jī)”。團(tuán)隊利用緊湊型氘—氘聚變反應(yīng)加速器中子源，轟擊“照相機(jī)”內(nèi)的氣體分子。在這個過程中，原子核反沖與米格達(dá)爾電子同時產(chǎn)生，二者形成“共頂點(diǎn)”的獨(dú)特軌跡?？蒲腥藛T通過分析這一特征，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區(qū)分出來，首次直接證實(shí)了米格達(dá)爾效應(yīng)。

錦屏CDEX暗物質(zhì)實(shí)驗負(fù)責(zé)人評價稱，這項成果意義重大。它不僅填補(bǔ)了實(shí)驗驗證米格達(dá)爾效應(yīng)的長期空白，鞏固了其理論基礎(chǔ)，還充分展現(xiàn)了國內(nèi)高品質(zhì)氣體探測技術(shù)的能力，為輕質(zhì)量暗物質(zhì)探測的應(yīng)用邁出了堅實(shí)的第一步。

項目骨干成員、中國科學(xué)院大學(xué)教授鄭陽恒表示，團(tuán)隊后續(xù)將與暗物質(zhì)探測實(shí)驗團(tuán)隊緊密合作，把此次實(shí)驗成果融入下一代探測器的研發(fā)中。他提到，暗物質(zhì)是理解宇宙起源與演化的關(guān)鍵，此次研究讓人類在探索宇宙的道路上又前進(jìn)了一步。

此次研究工作由多所高校協(xié)同完成。其中，廣西大學(xué)負(fù)責(zé)核心探測器研發(fā)以及提供探測器測試和驗證平臺，華中師范大學(xué)、蘭州大學(xué)、南京師范大學(xué)、煙臺大學(xué)參與合作攻關(guān)。研究還得到了國家自然科學(xué)基金委創(chuàng)新研究群體項目、國家重點(diǎn)研發(fā)項目、廣西人才小高地等多個基金的支持。