1939年苏联物理学家"算"出的效应,87年后中国团队才亲眼看见

在物理学史上,有些预言需要等待数十年甚至上百年才能被实验证实。爱因斯坦的引力波等了100年,希格斯玻色子等了48年。而苏联物理学家Arkady Migdal在1939年提出的一个量子效应,整整等了87年——直到2026年1月,一群中国科学家才用自己造的"原子级相机"将其拍了下来。
什么是米格达尔效应?
米格达尔在1939年用量子力学推导:原子核在被撞击的瞬间,其内部电场的变化可能将一部分能量"泄露"给核外电子,让电子有概率脱离原子束缚飞出去。这个"附带伤害"看似不起眼,却是物理学家梦寐以求的信号放大机制。如果米格达尔效应存在,一次暗物质碰撞可以同时产生原子核反冲和电子信号,电子信号远更容易被捕捉。这就好比本来只能听见蚊子飞过,现在蚊子飞过时还触发了门铃。
80多年的"未解之谜"
核心挑战在于:粒子碰撞的信号极其微弱,而自然界充满了各种背景噪音。要从噪音海洋中分辨出米格达尔效应特有的"共顶点双轨迹"信号,需要的探测精度堪比在万人体育场中听见一根针落地的声音。
"原子级相机"的突破
中国团队自主研发了"微结构气体探测器+像素读出芯片"的超灵敏探测装置——被比喻为"可拍摄单原子运动中释放电子过程的照相机"。这套系统由广西大学CXPD合作组历经10余年研发。实验用紧凑型氘-氘聚变中子源轰击气体分子,同时产生核反冲和米格达尔电子——两者形成"共顶点"独特轨迹。团队成功将米格达尔事例从海量背景干扰中区分出来,统计显著性超过5倍标准差——达到物理学"发现"的金标准。
团队还首次精确测量了米格达尔效应截面与核反冲截面的比值,为国际暗物质实验提供了关键的校准依据。澳大利亚科学院院士Victor Flambaum评价:"这是一个重要的发现……理论和实验的巨大胜利,对轻质量暗物质研究至关重要。"
先驱与印证:87年一个闭环
米格达尔提出这一效应时只有28岁。他后来成为苏联核物理和量子理论的领军人物,却没能活着看到自己的预言被证实。2026年的中国团队完成了这个闭环——从理论推演到实验验证,跨越了大半个20世纪。更重要的是,这次验证打开了一扇新的暗物质搜索窗口。
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