中國科學(xué)院大學(xué)的科研團(tuán)隊(duì)近日取得重大突破，聯(lián)合國內(nèi)多所高校的研究力量，首次直接觀測到量子力學(xué)領(lǐng)域長期預(yù)言的米格達(dá)爾（Migdal）效應(yīng)。這一發(fā)現(xiàn)為輕暗物質(zhì)探測研究掃除了關(guān)鍵障礙，相關(guān)成果已發(fā)表于國際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《自然》。

米格達(dá)爾效應(yīng)最早由蘇聯(lián)物理學(xué)家Migdal于1939年通過理論推導(dǎo)提出。該效應(yīng)描述了中性粒子與原子核碰撞時(shí)，反沖原子核會(huì)將部分能量轉(zhuǎn)移給核外電子的特殊現(xiàn)象。當(dāng)原子核因α衰變、β衰變或中性粒子撞擊獲得能量時(shí)，其內(nèi)部電場的變化可能使電子獲得足夠能量脫離原子束縛，形成核反沖徑跡與電子徑跡共頂點(diǎn)的獨(dú)特軌跡。這一理論預(yù)言在提出后的80多年間始終缺乏實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，成為制約暗物質(zhì)探測領(lǐng)域發(fā)展的重要瓶頸。

研究團(tuán)隊(duì)通過自主創(chuàng)新，開發(fā)出由"微結(jié)構(gòu)氣體探測器"與"像素讀出芯片"組成的超靈敏探測系統(tǒng)。該裝置如同能夠捕捉單原子級(jí)動(dòng)態(tài)的"高速攝像機(jī)"，可精準(zhǔn)記錄粒子碰撞過程中的微觀變化。在實(shí)驗(yàn)中，科研人員利用緊湊型氘-氘聚變反應(yīng)加速器產(chǎn)生的中子束轟擊氣體分子，成功觀測到原子核反沖與米格達(dá)爾電子形成的共頂點(diǎn)軌跡。通過分析這種特征性信號(hào)，團(tuán)隊(duì)從復(fù)雜的宇宙射線背景中精確識(shí)別出米格達(dá)爾事件，首次以實(shí)驗(yàn)手段證實(shí)了這一量子力學(xué)預(yù)言。