记者从中国科学技术大学获悉，1月29日，中科大自旋磁共振实验室彭新华教授和江敏教授团队在 《自然》杂志发表最新研究成果：他们革新核自旋量子精密测量技术，成功搭建国际首个基于原子核自 旋的量子传感网络，连接合肥与杭州，让暗物质探测灵敏度实现质的飞跃，为搜寻宇宙"隐形邻居"提供 突破性工具。 在浩瀚宇宙中，我们肉眼可见的恒星、行星等普通物质，仅占宇宙总质量的4.9%。而占比高达 26.8%的暗物质，就像一位"隐形邻居"——它不发光、不与普通物质发生电磁相互作用，却能通过引力 影响星系运动，是宇宙构成的关键部分。 轴子，作为暗物质的热门候选者，其形成的场可能存在"宇宙褶皱"般的拓扑缺陷，被科学家形象地 称为"暗物质墙"。当地球穿越这堵"无形之墙"时，轴子可能与量子传感器中的原子核发生极微弱的相互 作用，产生转瞬即逝的信号。要捕捉这个信号，难度堪比在人声喧哗的广场上，精准分辨出一片特定雪 花落地的声音。 为攻克探测难题，研究团队给量子传感器装上两件"硬核装备"：一是将转瞬即逝的信号"储存"在接 近分钟级的核自旋相干态中，大幅延长了信号探测窗口；二是通过自研量子放大技术，将微弱信号增强 一百倍，让"蛛丝马迹"不再难寻。 ...

为攻克探测难题，研究团队给量子传感器装上两件"硬核装备"：一是将转瞬即逝的信号"储存"在接近分 钟级的核自旋相干态中，大幅延长了信号探测窗口；二是通过自研量子放大技术，将微弱信号增强一百 倍，让"蛛丝马迹"不再难寻。 在浩瀚宇宙中，我们肉眼可见的恒星、行星等普通物质，仅占宇宙总质量的4.9%。而占比高达26.8%的 暗物质，就像一位"隐形邻居"——它不发光、不与普通物质发生电磁相互作用，却能通过引力影响星系 运动，是宇宙构成的关键部分。 轴子，作为暗物质的热门候选者，其形成的场可能存在"宇宙褶皱"般的拓扑缺陷，被科学家形象地称 为"暗物质墙"。当地球穿越这堵"无形之墙"时，轴子可能与量子传感器中的原子核发生极微弱的相互作 用，产生转瞬即逝的信号。要捕捉这个信号，难度堪比在人声喧哗的广场上，精准分辨出一片特定雪花 落地的声音。 更进一步，研究团队将五台超灵敏量子传感器分别部署在合肥与杭州，通过卫星时间精确同步，构建成 分布式探测网络。其核心逻辑是"多地比对、协同验证"：真实的宇宙信号会在各站点留下时间关联痕 迹，而局部干扰噪声则杂乱无章、无法同步。这种组网模式能极大过滤误报，极大强化探测结果的可靠 性。 新华社 ...

此次，美国加州理工学院喷气推进实验室天文学家团队，利用詹姆斯·韦布太空望远镜的成像数据，测 量了约25万个星系的形状，重建了迄今宇宙连续区域中最为详细的质量地图。这一图谱不仅揭示了大质 量星系团，也呈现了暗物质的细丝桥梁网络（气体和星系沿这些暗物质丝状结构分布，形成宇宙的骨架 结构）以及低质量星系群。这些低质量星系群因太过暗淡或太过遥远，无法用传统望远镜看到。这些结 构与主流宇宙学模型的预测一致，认为星系形成于贯穿宇宙的暗物质丝状结构之间高密度的节点。 据《自然·天文学》杂志26日发表的论文，天文学家绘制出一幅迄今最详细、分辨率最高的宇宙"质量地 图"，揭示了过去100亿年间暗物质如何塑造了星系发展。该地图分辨率是前代的两倍以上，并延伸至宇 宙演化的更早期阶段，为研究暗物质的性质，构建恒星形成高峰时期（约110亿—80亿年前）的星系环 境模型提供了基准。 暗物质占宇宙总质量约85%，因其不发射也不吸收光线，所以很难被检测，在传统望远镜中不可见。但 它们的引力会影响遥远星系的光传播路径。通过测量大量遥远星系形状的微小扭曲，科学家可以追踪中 间质量的分布，而无论其性质是什么。和已知的发光结构做比较能够揭示这些暗物 ...

此次，美国加州理工学院喷气推进实验室天文学家团队，利用詹姆斯·韦布太空望远镜的成像数 据，测量了约25万个星系的形状，重建了迄今宇宙连续区域中最为详细的质量地图。这一图谱不仅揭示 了大质量星系团，也呈现了暗物质的细丝桥梁网络（气体和星系沿这些暗物质丝状结构分布，形成宇宙 的骨架结构）以及低质量星系群。这些低质量星系群因太过暗淡或太过遥远，无法用传统望远镜看到。 这些结构与主流宇宙学模型的预测一致，认为星系形成于贯穿宇宙的暗物质丝状结构之间高密度的节 点。 研究团队认为，这份地图将是研究星系演化和宇宙结构发展的宝贵资源。 据《自然·天文学》杂志26日发表的论文，天文学家绘制出一幅迄今最详细、分辨率最高的宇宙"质 量地图"，揭示了过去100亿年间暗物质如何塑造了星系发展。该地图分辨率是前代的两倍以上，并延伸 至宇宙演化的更早期阶段，为研究暗物质的性质，构建恒星形成高峰时期（约110亿—80亿年前）的星 系环境模型提供了基准。 暗物质占宇宙总质量约85%，因其不发射也不吸收光线，所以很难被检测，在传统望远镜中不可 见。但它们的引力会影响遥远星系的光传播路径。通过测量大量遥远星系形状的微小扭曲，科学家可以 追踪中间质 ...

文章核心观点 - 中国科学院大学团队通过自主研发的超灵敏探测装置，首次在实验中直接观测到中子与原子核碰撞过程中的米格达尔效应，为轻暗物质探测突破阈值瓶颈提供了关键实验证据 [1][3][5] 科学背景与挑战 - 暗物质是宇宙物质总量中占比约85%的神秘物质，除了引力外尚无其他探测方法 [3] - 轻暗物质粒子与普通物质的相互作用极其微弱，产生的信号低于现有探测器的灵敏度下限，传统探测方法几乎无能为力 [3] - 米格达尔效应由苏联物理学家于1939年首次提出，描述粒子与原子核碰撞时可能将能量转移给核外电子，使其脱离原子束缚，从而将低能量信号转化为可捕捉的电子信号 [3] - 该效应被认为是突破轻暗物质探测能量阈值的关键理论路径，但80多年来中性粒子碰撞中的该效应始终未被实验直接证实，导致相关探测实验面临理论假设缺乏实验支撑的质疑 [3] 实验方法与技术突破 - 研究团队自主研发了微结构气体探测器与像素读出芯片组合的超灵敏探测装置，相当于一台可拍摄“单原子运动中释放电子过程”的“照相机” [3] - 利用紧凑型氘-氘聚变反应加速器中子源，轰击装置内的气体分子，同时产生原子核反冲与米格达尔电子，二者形成独特的“共顶点”轨迹 [3] - 通过分析“共顶点”特征，团队成功将米格达尔事例从伽马射线、宇宙射线等背景干扰中区分开来 [4] - 实验结果的统计显著性超过5倍标准差，达到物理学“发现”标准，并精准测量出米格达尔效应截面与原子核反冲截面的比值 [4] 未来计划与意义 - 团队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 [5] - 团队还将与暗物质探测实验团队合作，将此次实验结果融入下一代探测器的研发中 [5] - 暗物质是理解宇宙起源与演化的关键，此项工作让人类在暗物质探测这场“宇宙寻宝游戏”中又靠近了目标一步 [5]

核心观点 - 科学家描绘2050年技术跃迁图景 涵盖太空探索、人工智能主导科研、能源革命及生命科学等颠覆性领域 [1][2][7] 太空探索与火星计划 - 全球航天机构以2050年为关键节点进行规划 欧洲空间局已公开征集2050年探空计划提案 包括建造轨道反物质探测器、带回彗星冰样、机器人登陆水星等设想 [2] - 美国国家航空航天局目标在2050年前实现载人登陆火星 SpaceX宣称最快2026年发射无人“星舰” 为21世纪30年代送人类登上火星铺路 [3] - 火星之旅面临生物学挑战 包括太空辐射、微重力对骨骼与心脏的侵蚀、长达数月的心理隔离等 被视为生命科学的终极考验 [3] 人工智能与科研变革 - 预测到2050年 通用人工智能将成为现实 几乎所有科学研究将由超级智能AI完成 AI将能自主设计实验、分析数据、提出理论 [1][4] - “熄灯实验室”已投入运行 AI驱动机器人全自动进行生物实验、筛选药物分子、优化材料结构 [4] - “技术—科学”共生循环正在加速 例如阿秒激光技术、超高灵敏度量子传感器等新技术催生新发现 可能帮助理解暗能量甚至暗物质的本质 [4] 能源与材料技术突破 - 预测到2050年 核聚变能源有望实现 清洁、无限的聚变电能或将真正走进千家万户 [6] - “黏土电子学”作为一种由微型机器人组成的可编程材料 未来可能用于复制患者病变组织以测试手术方案 甚至生长成完整的人造器官用于移植 [6] 地外生命探索 - 按当前系外行星发现速度推算 到2050年人类或将确认一亿颗外星世界的存在 其中一些可能拥有暗示生命存在的大气化学迹象 [6] - 有非正式调查显示 不少专家认为2050年前科学家可能发现外星生命 但也有观点对在未来25年内提供确凿证据持谨慎态度 [6]

核心观点 - 由中国科学院大学主导的联合科研团队在实验中首次直接证实了中性粒子碰撞场景下的米格达尔效应 这一突破为轻暗物质探测提供了关键支撑并迈出了具有破局意义的坚实一步 [1] - 实验成功得益于团队将用于宇宙X射线探测的气体像素探测器技术跨界应用于地面实验 其超高性能成功捕捉到了此前难以观测的微弱电子信号与独特轨迹 [1][2] 科研突破与成果 - 研究成果于1月15日发表于国际顶级学术期刊《自然》 文章第一作者为中国科学院大学和广西大学联合培养的博士生易涤凡 [1] - 实验直接证实了苏联物理学家阿尔卡季·米格达尔于1939年提出的理论 该效应被视为突破轻暗物质探测阈值瓶颈的重要物理路径 [1] - 通过米格达尔效应 可以将原本“不可探测”的低能核反冲信号转化为“可观测”的电子信号 [1] - 实验团队首次测量了米格达尔效应截面与原子核反冲截面的比值 为国际暗物质实验提供了关键校准依据 [2] 技术与设备创新 - 实验核心是使用广西大学自主研制的气体微通道板像素探测器 该探测器与CXPD01星载探测器技术同源 [1] - 该探测器由广西大学牵头的宇宙X射线偏振探测合作组历经十余年研发 于2023年研制完成 [1] - 由于该探测器的核心技术特性与米格达尔效应探测需求高度契合 团队将其跨界应用于地面实验 [1] - 以该探测器为核心搭建的超灵敏探测装置 相当于可拍摄“单原子运动中释放电子过程”的“照相机” [2] - 探测装置成功“抓拍”到原子核反冲与米格达尔电子形成的“共顶点”独特轨迹 从而验证了效应 [2] 行业背景与意义 - “暗物质是什么”是现代物理学和宇宙学中最具挑战性的科学问题之一 困扰了人类一个多世纪 [2] - 大量天文观测表明 暗物质约占宇宙物质总量的85% 但科学家长期未能找到其存在的直接证据 [2] - 过去80余年 由于探测设备难以精准捕捉该过程中极其微弱的电子信号与独特轨迹 中性粒子碰撞场景下的米格达尔效应始终未被实验直接证实 [1] - 本次成果为轻暗物质探测突破阈值瓶颈提供了关键支撑 [2]

研究背景与意义 - 米格达尔效应由苏联物理学家阿尔卡季·米格达尔于1939年提出，描述了原子核受撞击加速时，其内部电场变化可能将能量传递给核外电子，导致电子被“甩”出原子束缚，在微观层面形成独特的“共顶点”双径迹特征[3] - 尽管科学家推测利用该效应可探测轻暗物质，但米格达尔效应本身此前一直未被实验直接证实，这使得依赖该效应的探测实验可靠性受到质疑[3] - 此次研究首次直接观测到米格达尔效应，终结了物理学界长达80多年的等待，为人类探索轻暗物质扫清了关键的理论障碍[4] 研究核心发现 - 2026年1月14日，由中国科学院大学郑阳恒、南京师范大学武雷、华中师范大学孙向明、广西大学刘宏邦、中国科学院大学刘倩作为共同通讯作者，Yi Difan为第一作者的研究团队在《自然》期刊发表了题为《Direct observation of the Migdal effect induced by neutron bombardment》的研究论文[3] - 研究团队利用中子源轰击探测器内的气体分子，成功从伽马射线、宇宙射线等复杂的背景噪音中，精准识别出了原子核与电子同时产生的“共顶点”图像，直接观测并确凿证实了米格达尔效应的存在[6] 研究影响与前景 - 暗物质被视为理解宇宙起源的关键钥匙，此项工作填补了米格达尔效应在实验验证方面长期存在的空白，巩固了其理论基础[10] - 该发现让人类在探索宇宙谜题的“寻宝游戏”中，距离揭开轻暗物质谜底的目标又近了一程[10]

研究突破概述 - 由中国科学院大学主导的联合研究团队，首次在实验中直接观测到中子与原子核碰撞过程中的米格达尔效应，证实了87年前的量子力学预言 [1] - 该研究成果为搜寻宇宙中更轻的暗物质粒子提供了关键实验依据，相关论文于2026年1月15日发表于《自然》杂志 [1] 暗物质探测背景与挑战 - 暗物质是宇宙物质总量中占比约85%的神秘物质，它不发光、不发热，但凭借强大引力影响星系运动 [1] - 长期以来，科学界探测重点集中在弱相互作用大质量粒子上，但多个实验至今未发现暗物质存在的直接证据 [1] - 随着研究转向更轻的暗物质粒子，面临其与普通物质相互作用极其微弱、信号远低于现有探测器灵敏度下限的挑战，传统探测方法几乎无能为力 [1] 米格达尔效应的理论与实验价值 - 苏联物理学家阿尔卡季·米格达尔于1939年提出该效应，描述粒子撞击原子核时可能将部分能量传递给核外电子，使电子可能脱离原子核束缚的量子现象 [1] - 该过程可将难以探测的微弱信号转化为可观测的电信号，为捕捉轻暗物质提供了可能 [1] - 论文通讯作者指出，米格达尔效应被认为是突破轻暗物质探测能量阈值的关键理论路径，但80多年来中性粒子碰撞中的该效应始终未被实验直接证实，导致依赖该效应的实验面临理论假设缺乏实验支撑的质疑 [2] 实验成果与具体发现 - 研究团队成功捕捉到中子与原子核作用时出现的米格达尔效应事例，统计显著性超过5倍标准差，达到物理学“发现”标准 [2] - 团队精准测量出了米格达尔效应截面与原子核反冲截面的比值 [2] 研究意义与未来应用 - 该研究突破了轻暗物质探测中长期存在的阈值瓶颈 [2] - 未来国际暗物质探测实验可利用该效应提升信号识别精度，扩展暗物质探测区间 [2]

2025年中国空间站科学应用项目进展 - 2025年空间应用系统在轨实施科学与应用项目新增31个 [1] - 上行科学物资约867.5公斤 下行空间科学实验样品83.92公斤 [1] - 获取科学数据超过150TB 授权专利超过50项 [1] 空间生命科学领域突破 - 成功实现中国空间站首次小鼠空间科学实验 [1] - 初步建立“地面筛选-活体上行-在轨饲养-活体下行”的空间小型哺乳动物实验全流程技术体系 [1] - 国际上首次开展空间站亚磁-微重力复合太空环境生物学研究 揭示了动物行为与基因变化规律 [2] 空间新技术与应用研究 - 开展面向空间应用的锂离子电池电化学光学原位研究项目 [2] - 该研究有望推动电化学基础理论发展 为优化在轨电池系统及设计下一代高比能高安全太空电池提供依据 [2] 未来旗舰级天文设施规划 - 计划发射空间站巡天空间望远镜 预期在宇宙学、近邻星系、银河系等方面获得重大科学发现 [2] - 计划发射高能宇宙辐射探测设施 将以极高灵敏度探测宇宙线 助力理解暗物质及宇宙线加速起源等极端宇宙本质 [2]