原標題:人類首次證實米格達爾效應,輕暗物質探測踏出破局之步
“廣西造”成就世界級發現
1月15日,國際頂級學術期刊《自然》刊發了由中國科學院大學主導,聯合廣西大學、華中師範大學等多個單位完成的重大科研成果,宣佈首次在實驗中直接證實中性粒子碰撞場景下的米格達爾效應,這意味著輕暗物質探測邁出了具有破局意義的堅實一步。文章第一作者為中國科學院大學和廣西大學聯合培養的博士生易滌凡。
蘇聯著名物理學家阿爾卡季·米格達爾于1939年提出的米格達爾效應,被視為突破輕暗物質探測閾值瓶頸的重要物理路徑。通過這一效應,可以將原本“不可探測”的低能核反衝信號,轉化為“可觀測”的電子信號。80餘年來,由於探測設備難以精準捕捉這一過程中極其微弱的電子信號與獨特軌跡,中性粒子碰撞場景下的米格達爾效應始終未被實驗直接證實。
本次科研成果得益於探測器性能突破。“實驗所用的氣體微通道板像素探測器與CXPD01星載探測器技術同源,因為其核心技術特性與米格達爾效應探測需求高度契合,我們將它跨界應用於地面實驗。”廣西大學物理科學與工程技術學院教授劉宏邦介紹,該探測器由廣西大學牽頭的宇宙X射線偏振探測合作組歷經十餘年研發,2023年研製完成。
中國科學院大學教授劉倩介紹,實驗團隊以廣西大學自主研製的氣體像素探測器為核心部件,搭建了一組超靈敏探測裝置,相當於可拍攝“單原子運動中釋放電子過程”的“照相機”,在實驗中利用中子源轟擊“照相機”內的氣體分子,同時産生原子核反衝與米格達爾電子,探測裝置成功“抓拍”到二者形成的“共頂點”獨特軌跡,驗證了米格達爾效應,為輕暗物質探測突破閾值瓶頸提供關鍵支撐,同時還首次測量了該效應截面與原子核反衝截面的比值,為國際暗物質實驗提供關鍵校準依據。
作為現代物理學和宇宙學中最具挑戰性的科學問題之一,“暗物質是什麼”困擾了人類一個多世紀。大量天文觀測表明,暗物質約佔宇宙物質總量的85%,但長期以來,科學家始終未能找到其存在的直接證據。(廣西雲-廣西日報記者顧醒航、羅丹)
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