近期，由中國科學(xué)院大學(xué)主導(dǎo)、多所學(xué)校參與的科研團隊首次直接觀測到米格達爾效應(yīng)，這一發(fā)現(xiàn)為輕暗物質(zhì)探測突破閾值瓶頸提供關(guān)鍵支撐。上述成果北京時間1月15日在國際學(xué)術(shù)期刊《自然》上發(fā)表。
米格達爾效應(yīng)由蘇聯(lián)著名物理學(xué)家阿爾卡季·米格達爾于1939年首次提出：一個原子的原子核突然獲得能量加速運動時，原子核在反沖過程中的內(nèi)部電場變化將部分能量轉(zhuǎn)移給原子核外電子，使電子有概率獲得足夠能量脫離原子束縛，形成“共頂點”的兩條帶電徑跡。
進入21世紀，科學(xué)家們逐漸意識到，米格達爾效應(yīng)可以是突破輕暗物質(zhì)探測閾值瓶頸的重要路徑之一。自理論預(yù)言提出后的80多年間，中性粒子碰撞過程中的米格達爾效應(yīng)是否存在，一直未被發(fā)現(xiàn)或證實，這使得依賴該效應(yīng)的暗物質(zhì)探測實驗，始終面臨“理論假設(shè)缺乏實證支撐”的質(zhì)疑。
據(jù)中國科學(xué)院大學(xué)教授劉倩介紹，團隊自主研發(fā)了“微結(jié)構(gòu)氣體探測器+像素讀出芯片”組合的超靈敏探測裝置，相當(dāng)于可拍攝“單原子運動中釋放電子過程”的“照相機”。利用緊湊型氘—氘聚變反應(yīng)加速器中子源，轟擊“照相機”內(nèi)的氣體分子，會同時產(chǎn)生原子核反沖與米格達爾電子，二者形成“共頂點”的獨特軌跡。通過分析這一特征，團隊成功地將這種“米格達爾事件”從伽馬射線、宇宙射線等背景干擾中區(qū)分開來。首次直接證實了1939年利用量子力學(xué)預(yù)言的米格達爾效應(yīng)。
錦屏CDEX暗物質(zhì)實驗負責(zé)人岳騫認為，這項成果不僅填補了實驗驗證米格達爾效應(yīng)的長期空白，鞏固了米格達爾效應(yīng)的理論基礎(chǔ)，還充分體現(xiàn)了國內(nèi)高品質(zhì)氣體探測技術(shù)的能力，為輕質(zhì)量暗物質(zhì)探測的應(yīng)用邁出了堅實的第一步。
項目骨干成員、中國科學(xué)院大學(xué)教授鄭陽恒表示，團隊還將與暗物質(zhì)探測實驗團隊合作，將此次實驗結(jié)果融入下一代探測器的研發(fā)中?！鞍滴镔|(zhì)是理解宇宙起源與演化的關(guān)鍵，我們的工作讓人類在這場‘宇宙尋寶游戲’中，又靠近了目標一步?！编嶊柡阏f。
此次研究工作由中國科學(xué)院大學(xué)牽頭，廣西大學(xué)負責(zé)核心探測器研發(fā)以及提供探測器測試和驗證平臺，華中師范大學(xué)、蘭州大學(xué)、南京師范大學(xué)、煙臺大學(xué)合作協(xié)同攻關(guān)。研究得到國家自然科學(xué)基金委創(chuàng)新研究群體項目、國家重點研發(fā)項目、廣西人才小高地等多個基金的支持。（農(nóng)冠斌 陳露緣）
（責(zé)任編輯：蔡文斌）
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