暗物质作为宇宙构成的“隐形骨架”,其探测始终面临理论假设缺乏实证支撑的困境。
米格达尔效应理论认为,原子核在加速运动时,其内部电场变化可将能量转移至核外电子,形成两条“共顶点”带电径迹。
这一现象若能证实,将成为突破轻暗物质探测能量阈值瓶颈的重要路径。
然而,过去80余年间,中性粒子碰撞中的米格达尔效应始终未被直接观测,导致相关探测实验长期遭受质疑。
中国科学院大学刘倩教授团队通过自主创新,研制出“微结构气体探测器+像素读出芯片”组合的超灵敏装置。
该设备如同捕捉单原子运动的“量子照相机”,利用氘—氘聚变反应产生的中子源轰击气体分子,首次清晰记录下原子核反冲与电子脱离的同步轨迹。
通过排除伽马射线、宇宙射线等背景干扰,团队成功锁定米格达尔效应的特征信号,实现了从理论预言到实验验证的历史性跨越。
这一突破具有多重科学价值。
锦屏CDEX暗物质实验负责人岳骞指出,成果不仅夯实了量子力学理论基础,更展示了我国在气体探测技术领域的领先水平。
当前暗物质探测主要依赖核反冲信号,但轻质量暗物质产生的反冲能量极低,传统探测器难以捕捉。
米格达尔效应通过电子信号放大机制,可将探测灵敏度提升数个量级,为破解轻暗物质谜题提供新工具。
据项目骨干郑阳恒教授透露,团队正与国内外暗物质实验组合作,将此次技术成果应用于下一代探测器研发。
未来五年,基于米格达尔效应的新型探测装置有望部署于四川锦屏地下实验室,利用其极低宇宙射线本底环境,开展更高精度的暗物质搜寻。
科学家预测,该技术路径或将在10年内推动轻暗物质探测进入“直接观测时代”。
暗物质是宇宙的重要组成部分,揭示其奥秘是当代物理学的重大课题。
此次米格达尔效应的直接观测,正是人类在这场"宇宙寻宝"中向前迈进的一步。
从理论预言到实验验证,从基础研究到应用转化,我国科学家用实际行动诠释了什么是科技自立自强。
展望未来,随着新一代探测器的研发推进,轻暗物质的探测灵敏度有望实现质的飞跃,这不仅将推动基础物理研究向纵深发展,也将为人类探索宇宙本质提供更有力的科学工具。