我國科研團隊首次直接證實量子力學預言的米格達爾效應

記者從中國科學院大學獲悉，近日，該�？蒲袌F隊與多所高校聯合，首次直接觀測到量子力學預言的米格達爾（Migdal）效應。這一發現為輕暗物質探測突破閾值瓶頸提供了關鍵支撐。相關成果1月15日在國際學術期刊《自然》發表。

探測器結構與工作原理。

米格達爾（Migdal）效應是1939年蘇聯科學家Migdal通過量子力學計算，預言當中性粒子與原子核碰撞時，反沖原子核將部分能量傳遞給核外電子。一個原子的原子核突然獲得能量（例如：α衰變，β衰變，中性粒子碰撞）加速運動時，原子核在反沖過程中的內部電場變化將部分能量轉移給原子核外電子，使電子有概率獲得足夠能量脫離原子束縛，形成帶共同頂點的兩條帶電徑跡（核反沖徑跡和電子徑跡）。

實驗裝置與布局。

進入21世紀，科學家們逐漸意識到，Migdal效應可以是突破輕暗物質探測閾值瓶頸的重要路徑之一。自理論預言提出后的80多年間，中性粒子碰撞過程中的Migdal效應是否存在，一直未被發現或證實，這使得依賴該效應的暗物質探測實驗，始終面臨“理論假設缺乏實證支撐”的質疑。

實驗中發現的米格達爾效應事例展示。

本研究團隊自主研發了“微結構氣體探測器+像素讀出芯片”組合的超靈敏探測裝置，相當于可拍攝“單原子運動中釋放電子過程”的“照相機”。利用緊湊型氘-氘聚變反應加速器中子源，轟擊“照相機”內的氣體分子，會同時產生原子核反沖與米格達爾電子，二者形成“共頂點”的獨特軌跡。通過分析這一特征，團隊成功地將這種“Migdal事件”從伽馬射線、宇宙射線等背景干擾中區分開來。首次直接證實了1939年利用量子力學預言的Migdal效應。

研究團隊未來計劃進一步優化探測器的性能，拓展對不同元素的米格達爾效應的觀測，為更輕質量的暗物質粒子探測提供數據支持。