近日,我国科研团队首次直接观测到米格达尔效应的成果荣登国际顶级期刊Nature,引发全球物理学界广泛关注。作为该研究核心参与单位,我校于1月16日举办米格达尔(Migdal)效应探测技术研讨会,对探测器研制经验进行总结,并探讨后续研发工作。中国科学院大学副校长郑阳恒出席会议并作报告,我校党委常委、副校长梁恩维出席会议并致辞。

梁恩维祝贺合作组取得重大成果。他指出,该成果是基础物理领域的重要突破,证实原子核撞击相关效应,具有重大科学意义,也为暗物质探测奠定了坚实的理论和技术基础。他表示,该成果的取得彰显了学校有组织科研的新范式,也是团队对科学研究长期坚守的结果。此次成果完全基于合作团队自主研制的仪器观测获得,意义尤为突出。期待团队在空间粒子探测和暗物质探测领域持续发力,取得更大成就,为基础科学发展和人才培养作出更大贡献。

郑阳恒作题为“Migdal效应观测简介”的报告。他在报告中指出,该成果的核心支撑源于三大关键创新:一是由广西大学物理学院刘宏邦团队开发的微结构气体探测器,结合华中师范大学孙向明教授团队提供的像素读出芯片,组成了超灵敏探测装置,相当于可拍摄“单原子释放电子过程”的“科学相机”;二是刘倩老师团队创新的实验方法为精准观测提供了技术保障;三是南京师范大学相关团队扎实的理论对比工作为实验结果提供了坚实的理论支撑。此外,兰州大学为项目提供了中子源支持,多方协同完成了这一世界级科研突破。他介绍,目前团队正在为第二阶段实验做准备,将与暗物质直接探测团队合作,精确测量Migdal效应截面,并针对更多与暗物质实验相关的内容进一步开展Migdal截面的测量协作。

刘宏邦作题为“Migdal实验探测器研制”的报告。他在报告中指出,米格达尔效应的直接观测长期以来是国际科研界的难题,此前国际上其他实验组多采用间接探测方式,始终未能实现有效发现,而直接观测更是面临能量分辨精度不足、位置定位精准度不够、本底信号剔除困难等多重技术壁垒。团队研发的气体像素探测器,成为突破这些瓶颈的关键。他介绍,该探测器技术路线历经多次迭代优化,与学校在立方星、空间站探测器等领域的研究同根同源,是长期技术积累的成果。团队将进一步升级探测器,全力筹备第二轮实验,持续深化米格达尔(Migdal)效应相关研究,为暗物质探测等前沿领域探索提供更坚实的技术支撑。
中国科学院高能物理研究所教授、团队资深顾问李金现场点评时表示,该实验难度极高,众多数十年的实验都未能实现相关验证,而团队不仅成功观测到米格达尔效应,还能清晰地呈现原子电子这种极小尺度的现象,体现了高水平的科研能力,具有里程碑意义。实验将真空用的MCP器件创新应用于气体环境,实现气体探测器几十微米像素读出,极具技术创新性;同时,团队成员展现出的团结协作精神和对科研的执着追求,也为成果的取得提供了重要保障。
研讨会上,各合作单位围绕核心探测器研发、实验方法创新、理论验证等关键环节深入交流经验,并表示未来将继续秉持自主创新、长期坚守的科研精神,在空间粒子探测和暗物质探测领域持续发力,为我国基础科学发展和人才培养作出更大贡献。
米格达尔(Migdal)效应由苏联物理学家阿尔卡季·米格达尔于1939年提出,描述了原子核受扰动后通过电磁耦合使核外电子电离的量子过程,被视为突破轻暗物质探测阈值瓶颈的关键路径。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。此次我国科研团队的突破性发现,不仅填补了实验验证的空白,更巩固了相关理论基础。
中国科学院大学、广西大学、中国科学院高能物理研究所、华中师范大学、湖州师范学院、中国电子科技集团公司第十三研究所、武汉纺织大学等近百名师生参加研讨会。