基础科学突破 - 由中国科学院大学、广西大学、华中师范大学等单位组成的科研团队，首次在实验中直接观测到物理学基础理论预言“米格达尔效应”，相关成果发表于《Nature》[1][13] - 该效应于1939年由苏联物理学家阿尔卡季·米格达尔提出，被认为是突破轻暗物质探测能量阈值的关键理论路径，但在提出后的80多年间一直未被证实[1][13] - 研究团队研发了“微结构气体探测器+像素读出芯片”超灵敏探测装置，利用紧凑型氘-氘聚变反应加速器中子源轰击气体分子，产生原子核反冲与米格达尔电子形成的“共顶点”独特轨迹，从而将该事件从伽马射线、宇宙射线等背景干扰中区分开来[2][14] 核心技术进展 - 华中师范大学PLAC实验室团队研制的Topmetal-II像素读出芯片在实验中发挥了关键作用，承担了微弱电荷信号成像的任务[3][15] - 该芯片通过高分辨率像素阵列实时捕捉传输微弱信号，结合专用数据处理算法，从近百万条记录事件中筛选出6个明确的米格达尔候选事件，以5个标准差的统计显著性证实该效应存在[7][21] - 芯片的核心创新在于将电极直接做进芯片最表层，让电荷像被天线接收一样直接进入芯片内部并被捕获读取，绕开了传统芯片多层绝缘层和金属结构对电荷的阻隔[3][4][15][16] 研发历程与挑战 - Topmetal芯片的研制是一项高度工程化的工作，尺寸为2cm×3cm，需要反复流片、测试和标定，投入大量时间和密集劳动[6][19] - PLAC实验室团队经历了长达5年的“低产出期”（2011年至2016年），期间论文和课题产出很少，与常规科研考核体系存在张力，并经历了人员流动[6][19] - 第一版芯片于2015年研制成功，当芯片性能稳定并能持续输出可靠数据后，研发工作迎来曙光[6][20] 技术体系与产业意义 - Topmetal系列芯片已形成从芯片设计、流片验证到系统集成的完整技术体系，长期聚焦高能物理探测领域的“卡脖子”技术攻关[7][21] - 该芯片的成功应用验证了其在极端微弱信号探测场景下的可靠性与先进性，彰显了我国在高端探测芯片领域的自主创新能力[7][21] - 团队核心目标是进一步提升芯片的稳定性和成像能力，优化出更高精度、更低噪声的芯片，并探索在更高精度的X射线探测等多场景应用的可能性[7][21] 高校科研生态与模式 - 在华中师范大学这所以师范、人文教育见长的高校，团队从零构建了芯片设计、封装和系统测试环境，建设了完整的尖端芯片研发体系[8][9][22] - 学校相对宽容的制度环境，允许团队在最初几年产出不显著的情况下持续推进技术路线，是最终取得突破的关键因素之一[11][23] - 随着团队成熟，学校借助其教师资源申报并获批了集成电路本科专业，开始系统培养相关人才，PLAC实验室现已拥有十多位教师和一层楼的实验空间，形成相对完整的技术链条[11][22]