刘倩和郑阳恒领衔的中国科学院大学团队联合多方力量,终于在实验室里把阿尔卡季·米格达尔在1939年提出的理论预言变成了现实。1939年,这位苏联物理学家基于量子力学,推测出原子核突然加速时会把能量转移给电子,让它们脱离束缚,这就是著名的米格达尔效应。几十年来,因为探测技术的限制,这项效应一直没法在实验中被直接看到。这就导致了暗物质研究里那个“理论都有了,实验却跟不上”的尴尬局面。暗物质虽然占了宇宙物质的大头,但因为它跟普通物质几乎不发生相互作用,尤其是质量特别轻的候选粒子,传统的探测器根本拿它们没办法。 在这个背景下,郑阳恒和刘倩团队从设备入手,给研发出了一种超高灵敏度的“微结构气体探测器与像素读出芯片”结合体。这个装置就像一台能实时记录单个原子尺度上能量转移过程的精密显微镜。他们用中子源去轰击气体样本,成功诱导出了原子核反冲和电子激发的现象。通过精准识别带电粒子轨迹的共顶点信号,团队硬是从伽马射线、宇宙射线等一堆干扰中把米格达尔效应事件给找了出来。这是人类历史上第一次用实验把这个效应给抓住。 这一突破不光证明了量子力学在极端条件下依然管用,更给暗物质探测带来了新希望。因为有了这个效应,科学家就能通过原子核反冲的信号去间接寻找轻暗物质留下的痕迹。维克多·弗兰鲍姆这位澳大利亚科学院院士也对这个成果竖起了大拇指。他说这是理论和实验配合得非常好的例子,现在的精度还有提高空间,但这无疑是打开轻暗物质研究大门的一把钥匙。 接下来刘倩计划进一步优化探测器,去探测不同元素的米格达尔效应。郑阳恒表示要把这次的成果跟其他直接探测实验结合起来,推动下一代高灵敏度设备的发展。大家都盼着随着技术进步和跨学科合作越来越深,人类对宇宙结构的认识能迎来新飞跃。