由中国科学院大学牵头，联合广西大学、华中师范大学等多所高校组成的科研团队，在基础物理研究领域取得重大突破——首次直接观测到理论预言80余年的米格达尔效应。该成果为轻质量暗物质探测提供了全新路径，相关论文近日发表于国际权威学术期刊《自然》。
1939年，苏联物理学家阿尔卡季·米格达尔通过量子力学推导提出：当原子核获得能量加速运动时，其内部电场变化可能将部分能量转移给核外电子，使电子脱离原子束缚形成特殊轨迹。这一现象虽被命名为米格达尔效应，但受限于实验条件，长期未能获得直接验证。进入21世纪，科学家发现该效应可能成为突破轻暗物质探测技术瓶颈的关键，但中性粒子碰撞过程中是否真实存在米格达尔效应，始终是学界争议焦点。
研究团队历时五年自主研发出"微结构气体探测器+像素读出芯片"组合装置，该设备如同可捕捉单原子级运动的"超高速摄像机"。通过紧凑型氘—氘聚变反应加速器产生中子束轰击气体分子，实验同时观测到原子核反冲与电子脱离形成的"共顶点"轨迹。团队运用机器学习算法对每秒数百万次的粒子碰撞事件进行筛选，最终从伽马射线、宇宙射线等复杂背景中分离出米格达尔效应的独特信号。
项目负责人刘倩教授指出，传统暗物质探测主要依赖原子核反冲信号，但轻质量暗物质产生的能量常低于探测阈值。米格达尔效应通过电子释放机制，将探测灵敏度提升至原有水平的千分之一，相当于在嘈杂环境中捕捉到蝴蝶振翅的微弱气流。实验中使用的气体探测器技术达到国际领先水平，其空间分辨率达0.1毫米，时间分辨率突破纳秒级。
该成果获得国内外同行高度评价。锦屏CDEX暗物质实验首席科学家岳骞认为，这项突破不仅验证了量子力学的重要预言，更证明了我国在精密探测仪器研发领域的实力。研究团队采用的"中子源模拟暗物质碰撞"方案，为后续开展地下实验室直接探测实验奠定了技术基础。
据介绍，这项跨学科研究涉及核物理、粒子探测、材料科学等多个领域，广西大学负责核心探测器研制，华中师范大学提供理论模型支持，兰州大学参与数据重建算法开发。研究获得国家自然科学基金委、科技部重点研发计划等项目资助，累计投入经费超3000万元。
