寻找轻暗物质！中国首次直接观测到米格达尔效应

1月20日消息，近期，由中国科学院大学主导、多所学校参与的科研团队首次直接观测到米格达尔效应，为轻暗物质探测突破阈值瓶颈提供关键支撑。

实验中发现的米格达尔效应事例展示

米格达尔效应由苏联著名物理学家阿尔卡季·米格达尔于1939年首次提出：

一个原子的原子核突然获得能量加速运动时，原子核在反冲过程中的内部电场变化将部分能量转移给原子核外电子，使电子有概率获得足够能量脱离原子束缚，形成“共顶点”的两条带电径迹。

进入21世纪，科学家们逐渐意识到，米格达尔效应可以是突破轻暗物质探测阈值瓶颈的重要路径之一。

但是，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。

探测器结构与工作原理

据中国科学院大学教授刘倩介绍，团队自主研发了“微结构气体探测器+像素读出芯片”组合的超灵敏探测装置，相当于可拍摄“单原子运动中释放电子过程”的“照相机”。

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。

这项成果不仅填补了实验验证米格达尔效应的长期空白，巩固了米格达尔效应的理论基础，还充分体现了国内高品质气体探测技术的能力，为轻质量暗物质探测的应用迈出了坚实的第一步。