我国科学家在1939年就预言了“米格达尔效应”,但是这个效应因为极其微弱,一直都没有被直接观测到。中国科学院大学牵头组成了一个研究团队,给这个难题寻求了解决之道。他们通过研发一套超高灵敏度和高空间分辨的探测器系统,成功地捕获到了这个微观世界中的精妙过程。米格达尔效应是当原子核加速运动时,它内部的电场变化会把部分能量转移给核外电子,这个过程产生的电子可以挣脱原子束缚,形成两条带电粒子径迹。这个过程非常微弱,也很复杂,所以一直都很难在实验中观测到。但是最近中国科学家通过这个系统,直接观测到了米格达尔效应,填补了长期缺乏实验验证的空白。他们利用紧凑型氘—氘聚变反应加速器中子源产生的中子,轰击气体靶物质,模拟暗物质碰撞等过程引发的原子核反冲。实验成功产生了预期的原子核反冲与伴随的米格达尔电子,并记录下了两者形成的特征径迹。这个发现对于轻暗物质探测开辟了关键路径。阿尔卡季·米格达尔和苏联科学家们在1939年提出了这个理论,但一直以来都没有得到实验证实。过去几十年里,基于这个效应设计的探测方案因为缺乏实验证据而饱受质疑。然而,中国科学家们从探测技术源头创新,研发了一套名为“微结构气体探测器+像素读出芯片”的超高灵敏度探测系统。 中国科学院大学教授刘倩表示,“微结构气体探测器+像素读出芯片”这个系统像是一台能够拍摄单原子尺度动态过程的精密“照相机”,所以能够把这个微弱但重要的过程捕捉到。在这次实验中他们成功地鉴别出了具有鲜明特征的“米格达尔事件”,把它们从无处不在的伽马射线和宇宙射线等本底噪声中精准区分出来。这一成果证实了米格达尔效应在真实物理过程中的存在,将长达八十余年的理论预言转化为可观测现实。锦屏地下实验室CDEX暗物质实验负责人岳骞教授认为这是一次重要突破。他提到这个成果不仅解决了长期缺乏实验验证的问题,也展示了中国在高性能气体探测器研发和尖端粒子探测技术方面的自主创新能力。更重要的是,“为利用米格达尔效应进行轻质量暗物质直接探测扫清了一个关键障碍”,为相关实验设计提供了实证支持。 中国科学院大学教授郑阳恒表示,“现在我们已经把目光投向更广阔应用天地”,他们计划与国内外多个团队合作,“把这次获得宝贵经验融入下一代高灵敏度探测器设计研发中”,“进一步提升探测器对极低能量信号响应能力”,“从而拓展探测暗物质质量范围与灵敏度”。他强调:“人类理解宇宙起源与演化的寻宝游戏仍在继续”,“这项成果让我们向着那隐藏宝藏又坚定清晰迈进了一步”。