利用自主研发的专用气体探测器和像素读出芯片，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，不仅证实了87年前的量子力学预言，也为搜寻宇宙中更轻的暗物质粒子提供了关键实验依据。相关研究成果15日发表于《自然》杂志。

苏联物理学家阿尔卡季·米格达尔于1939年提出米格达尔效应。该效应描述了一种量子现象：粒子撞击原子核时，可能把部分能量传递给核外的电子，使得电子可能脱离原子核束缚。这一过程可将原本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。

“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，中性粒子碰撞中的米格达尔效应始终未被实验直接证实，这也使得依赖该效应的暗物质探测实验，始终面临理论假设缺乏实验支撑的质疑。”论文通讯作者、中国科学院大学教授郑阳恒说。

在这项研究中，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；同时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。

郑阳恒表示，这项研究突破了轻暗物质探测中长期存在的阈值瓶颈，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。

科技日报记者 陆成宽