核心科学发现 - 中国科学院大学科研团队与多所高校联合，首次直接观测到量子力学预言的米格达尔（Migdal）效应，相关成果于1月15日在国际学术期刊《自然》发表 [3] - 这一发现为轻暗物质探测突破阈值瓶颈提供了关键支撑 [3] 米格达尔效应原理 - 米格达尔效应是1939年苏联科学家Migdal通过量子力学计算预言的物理现象 [3] - 该效应描述了当中性粒子与原子核碰撞时，反冲原子核将部分能量传递给核外电子 [3] - 当原子核突然获得能量加速运动时，其内部电场变化会将能量转移给核外电子，使电子有概率获得足够能量脱离原子束缚，形成带共同顶点的两条带电径迹 [3] - 自理论预言提出后的80多年间，该效应一直未被直接发现或证实 [3] 实验技术与方法 - 研究团队自主研发了“微结构气体探测器+像素读出芯片”组合的超灵敏探测装置，该装置相当于可拍摄“单原子运动中释放电子过程”的“照相机” [4] - 实验利用紧凑型氘-氘聚变反应加速器中子源，轰击探测器内的气体分子，同时产生原子核反冲与米格达尔电子，二者形成“共顶点”的独特轨迹 [4] - 通过分析“共顶点”这一特征，团队成功将“Migdal事件”从伽马射线、宇宙射线等背景干扰中区分开来 [4] 研究意义与未来计划 - 进入21世纪，科学家们逐渐意识到，Migdal效应是突破轻暗物质探测阈值瓶颈的重要路径之一 [3] - 此前，依赖该效应的暗物质探测实验始终面临“理论假设缺乏实证支撑”的质疑 [3] - 本次实验首次直接证实了1939年预言的Migdal效应 [4] - 研究团队未来计划进一步优化探测器性能，并拓展对不同元素的米格达尔效应的观测，为更轻质量的暗物质粒子探测提供数据支持 [4]