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中国科学院团队首次直接观测米格达尔效应 为轻暗物质探测带来新突破

   时间:2026-01-20 14:02:21 来源:互联网编辑:快讯 IP:北京 发表评论无障碍通道
 

在宇宙物质构成中,暗物质占据了约85%的比例,然而除引力作用外,人类始终未能找到直接探测它的有效手段。由于传统探测方法对极微弱相互作用的轻暗物质粒子束手无策,科学家们将研究重点转向了突破现有探测技术的能量阈值限制。

1939年,苏联物理学家阿尔卡季·米格达尔提出了一项具有里程碑意义的理论预测:当粒子与原子核发生碰撞时,可能通过量子效应将部分能量转移给核外电子,使电子获得足够能量脱离原子束缚。这一被命名为"米格达尔效应"的现象,为将原本难以探测的低能量信号转化为可观测的电子信号提供了理论依据,成为轻暗物质探测领域的关键突破口。

尽管该理论提出已逾八十年,中性粒子碰撞引发的米格达尔效应却始终未获实验验证。这一长期存在的空白,使得依赖该效应的暗物质探测研究面临理论假设缺乏实证支撑的困境。国际科研界迫切需要突破性进展来填补这一关键认知缺口。

由我国科研人员组成的团队通过技术创新,成功攻克了这一难题。研究团队自主研发的微结构气体探测器与像素读出芯片组合系统,实现了对单原子级电子释放过程的超灵敏监测。该装置犹如一台能捕捉原子动态的"量子显微镜",其灵敏度达到前所未有的水平。

在实验过程中,科研人员利用紧凑型氘-氘聚变中子源轰击探测器内的气体分子,同步产生了原子核反冲与米格达尔电子。这两种粒子运动形成的"共顶点"轨迹特征,成为识别目标信号的关键标识。通过精密分析这种独特轨迹模式,研究团队从复杂的背景噪声中成功分离出米格达尔效应事件。

实验数据显示,观测结果的统计显著性超过5倍标准差,达到物理学界公认的"发现"标准。研究团队不仅首次直接证实了米格达尔效应的存在,还精确测定了该效应截面与原子核反冲截面的比值参数。这些突破性成果为轻暗物质探测提供了关键实验依据。

目前,科研团队正着手优化探测器性能,计划开展对不同元素体系的系统性观测研究。通过拓展米格达尔效应的观测范围,将为探测更轻质量的暗物质粒子积累基础数据。相关研究成果已引起国际暗物质研究领域的广泛关注,其技术路径为下一代探测器研发提供了重要参考。

 
 
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