中國科學院大學的科研團隊近日取得重大突破,聯合國內多所高校的研究力量,首次直接觀測到量子力學領域長期預言的米格達爾(Migdal)效應。這一發現為輕暗物質探測研究掃除了關鍵障礙,相關成果已發表于國際權威學術期刊《自然》。
米格達爾效應最早由蘇聯物理學家Migdal于1939年通過理論推導提出。該效應描述了中性粒子與原子核碰撞時,反沖原子核會將部分能量轉移給核外電子的特殊現象。當原子核因α衰變、β衰變或中性粒子撞擊獲得能量時,其內部電場的變化可能使電子獲得足夠能量脫離原子束縛,形成核反沖徑跡與電子徑跡共頂點的獨特軌跡。這一理論預言在提出后的80多年間始終缺乏實驗驗證,成為制約暗物質探測領域發展的重要瓶頸。
研究團隊通過自主創新,開發出由"微結構氣體探測器"與"像素讀出芯片"組成的超靈敏探測系統。該裝置如同能夠捕捉單原子級動態的"高速攝像機",可精準記錄粒子碰撞過程中的微觀變化。在實驗中,科研人員利用緊湊型氘-氘聚變反應加速器產生的中子束轟擊氣體分子,成功觀測到原子核反沖與米格達爾電子形成的共頂點軌跡。通過分析這種特征性信號,團隊從復雜的宇宙射線背景中精確識別出米格達爾事件,首次以實驗手段證實了這一量子力學預言。










