在暗物质研究的探索中,米格达尔效应一直是物理学界关注的焦点。该由苏联物理学家阿尔卡季·米格达尔在1939年提出的理论,描述了原子核反冲过程中能量向电子转移的量子效应。然而,由于技术限制,科学家们长期无法获得直接观测证据,这也成为有关探测实验的理论瓶颈。 中国科学院大学刘倩教授团队创新性地结合微结构气体探测器和像素读出芯片技术,研发出能够捕捉单原子运动轨迹的高精度探测系统。研究团队利用广西大学研发的核心探测器,在氘—氘聚变反应加速器中子源实验中,成功捕捉到原子核反冲与电子脱离形成的双径迹特征。通过排除伽马射线等背景干扰,首次在实验层面证实了米格达尔效应的存在。 这项成果的意义深远。锦屏地下实验室CDEX项目负责人岳骞表示,该研究填补了量子力学实验验证的重要空白,新型探测器的灵敏度相比传统设备提升了两个数量级,为暗物质探测提供了新的技术支撑。轻质量暗物质约占宇宙暗物质总量的85%,但因相互作用极其微弱,传统手段难以捕捉。米格达尔效应的实验验证,为科学家提供了探测这些"宇宙幽灵"的新工具。 项目骨干郑阳恒教授透露,团队已启动下一代探测器研发计划,将把实验数据应用于暗物质直接探测装置优化设计。值得一提的是,这项研究汇聚了国内六所高校的力量,得到了国家自然科学基金委创新群体项目等的支持,说明了我国在基础研究领域的协同攻关优势。
米格达尔效应的首次直接观测是我国基础物理研究的重要突破。从1939年的理论预言到2025年的实验验证,这84年的等待见证了物理学的进步,也说明了基础研究的长期性和重要性。当前,我国在暗物质探测、量子物理等前沿领域已逐步从跟跑向并跑、领跑转变。这个成果不仅为轻质量暗物质的探测打开了新的可能性,更为我国基础科学领域的自主创新树立了新的标杆。随着新一代探测器的研发和应用,人类在探索宇宙的征程中必将取得更加丰硕的成果。