首次！中国科学家证实87年前量子力学预言

近日，由中国科学院大学主导的联合科研团队首次直接观测到米格达尔（Migdal）效应，相关成果于1月15日发表在《自然》正刊。该研究不仅证实了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。

实验中发现的米格达尔效应事例展示

米格达尔效应由苏联著名物理学家阿尔卡季·米格达尔于1939年首次提出：一个原子的原子核突然获得能量加速运动时，原子核在反冲过程中的内部电场变化将部分能量转移给原子核外电子，使电子有概率获得足够能量脱离原子束缚，形成“共顶点”的两条带电径迹。

进入21世纪，科学家们逐渐意识到，米格达尔效应可以是突破轻暗物质探测阈值瓶颈的重要路径之一。自理论预言提出后的80多年间，中性粒子碰撞过程中的米格达尔效应是否存在，一直未被发现或证实，这使得依赖该效应的暗物质探测实验，始终面临“理论假设缺乏实证支撑”的质疑。

据中国科学院大学物理科学学院教授刘倩介绍，团队自主研发了“微结构气体探测器+像素读出芯片”组合的超灵敏探测装置，相当于可拍摄“单原子运动中释放电子过程”的“照相机”。利用紧凑型氘—氘聚变反应加速器中子源，轰击“照相机”内的气体分子，会同时产生原子核反冲与米格达尔电子，二者形成“共顶点”的独特轨迹。

通过分析这一特征，研究团队成功将“米格达尔事件”从伽马射线、宇宙射线等背景干扰中区分开来，利用量子力学预言的“米格达尔效应”由此获首次直接证实。

经过约150小时的数据采集，研究团队从81.7万个候选事件中，精准筛选出6个符合“米格达尔效应”特征的“米格达尔事例”。

数据分析证实，这6个“米格达尔事例”的统计显著性超过5个标准差，这是粒子物理领域判定实验发现的黄金标准，意味着观测结果由偶然因素导致的概率低于千万分之一，彻底打消了学界对中性粒子碰撞中“米格达尔效应”存在的质疑。

论文共同通讯作者郑阳恒教授指出，研究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。“暗物质是理解宇宙起源与演化的关键，我们的工作让人类在这场‘宇宙寻宝游戏’中，又靠近了目标一步”。