在追寻宇宙暗物质的漫长征程中,科学家们始终面临一个关键瓶颈:如何探测质量极小的轻暗物质粒子?
这一难题的核心在于现有技术难以捕捉微弱的粒子相互作用信号。
米格达尔效应理论——即原子核反冲时能量转移至电子的量子现象,被学界视为可能的突破口,但其存在性历经80余年未被实证,导致相关探测实验长期缺乏理论支撑。
中国科学院大学刘倩教授团队通过技术创新破解了这一困局。
研究团队首创"微结构气体探测器+像素读出芯片"组合装置,其灵敏度足以记录单原子运动释放电子的全过程。
在锦屏地下实验室的实验中,科研人员利用中子源轰击气体分子,成功捕捉到原子核反冲与电子逃逸形成的特征性"共顶点"轨迹,首次将米格达尔事件从复杂背景噪声中精准分离。
这一突破具有多重科学价值。
从理论层面看,它验证了量子力学的重要预言,夯实了米格达尔效应的物理基础;在技术层面,标志着我国在高精度气体探测领域达到国际领先水平;就应用前景而言,为设计新型暗物质探测器提供了关键参数。
锦屏CDEX实验负责人岳骞指出,该成果使探测质量低于1GeV的轻暗物质成为可能,将探测灵敏度提升了一个数量级。
暗物质约占宇宙总质量的85%,其性质研究是当代物理学的重大前沿课题。
项目骨干郑阳恒教授透露,团队已着手将实验数据应用于下一代探测器的优化设计。
值得注意的是,该技术路线还可拓展至中微子探测、核反应监测等领域,显示出广泛的交叉应用潜力。
基础科学的突破往往始于对关键现象的确认,成于对测量能力的长期打磨。
米格达尔效应从理论提出到直接观测跨越八十余年,这一“补证”不仅回应了科学共同体对实证的期待,也提示我们:面向宇宙最深处的未知,既需要大胆设想,更离不开严密实验与工程创新的托举。
随着相关成果不断转化为可持续运行的探测能力,人类对暗物质的追问或将从“可能存在”迈向“可被捕捉”的新阶段。