科研成果概述 - 国际学术期刊《自然》近期刊发重大科研成果，宣布首次在实验中直接证实中性粒子碰撞场景下的米格达尔效应，意味着轻暗物质探测迈出了坚实一步 [1] - 该成果由中国科学院大学牵头，联合广西大学、华中师范大学等多个单位完成 [1] 理论与历史背景 - 米格达尔效应由苏联物理学家阿尔卡季·米格达尔于1939年首次提出 [1] - 该效应描述原子核突然获得能量加速运动时，其内部电场变化将部分能量转移给核外电子，使电子有概率脱离原子束缚，形成"共顶点"的两条带电径迹 [1] - 通过此效应，可将原本"不可探测"的低能核反冲信号转化为"可观测"的电子信号 [1] - 80余年来，由于探测设备难以精准捕捉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] 实验方法与技术突破 - 本次科研成果得益于探测器性能突破 [1] - 实验以广西大学自主研制的气体像素探测器为核心部件，搭建了一组超灵敏探测装置 [2] - 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" [2] - 探测器由广西大学牵头的CXPD合作组历经10余年研发，于2023年研制完成 [1] 实验过程与发现 - 实验中利用中子源轰击"照相机"内的气体分子，同时产生原子核反冲与米格达尔电子 [2] - 探测装置成功"抓拍"到二者形成的"共顶点"独特轨迹，验证了米格达尔效应 [2] - 实验团队还首次测量了该效应截面与原子核反冲截面的比值 [2] 成果意义与应用 - 该成果为国际暗物质实验提供了关键的校准依据 [2]

科研成果概述 - 国际学术期刊《自然》近期刊发重大科研成果 宣布首次在实验中直接证实中性粒子碰撞场景下的米格达尔效应 意味着轻暗物质探测迈出了坚实一步 [1] - 该成果由中国科学院大学牵头 联合广西大学 华中师范大学等多个单位完成 [1] 米格达尔效应原理与历史 - 米格达尔效应由苏联物理学家阿尔卡季·米格达尔于1939年首次提出 描述原子核突然获得能量加速运动时 其内部电场变化将部分能量转移给核外电子 使电子有概率脱离原子束缚 形成"共顶点"的两条带电径迹 [1] - 该效应可将原本"不可探测"的低能核反冲信号 转化为"可观测"的电子信号 [1] - 过去80余年来 由于探测设备难以精准捕捉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] 实验技术与设备突破 - 本次科研成果得益于探测器性能突破 该探测器由广西大学牵头的CXPD合作组历经10余年研发 于2023年研制完成 [1] - 实验团队以广西大学自主研制的气体像素探测器为核心部件 搭建了一组超灵敏探测装置 相当于可拍摄"单原子运动中释放电子过程"的"照相机" [2] 实验过程与成果细节 - 在实验中利用中子源轰击"照相机"内的气体分子 同时产生原子核反冲与米格达尔电子 [2] - 探测装置成功"抓拍"到二者形成的"共顶点"独特轨迹 从而验证了米格达尔效应 [2] - 实验还首次测量了该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的校准依据 [2]

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]