重大突破！廣西大學Nature正刊發文

近日，由中國科學院大學牽頭，聯合廣西大學等多所高校組成的科研攻關團隊，首次直接觀測到原子核被中子撞擊激發的米格達爾效應，這是基礎實驗物理領域取得的重要突破。研究成果以“Direct observation of the Migdal effect induced by neutron bombardment”為題于北京時間1月15日在國際學術期刊Nature正刊上發表。第一作者為中國科學院大學與廣西大學聯合培養的博士研究生易滌凡，廣西大學物理科學與工程技術學院教授劉宏邦為共同通訊作者。

1月16日，作為該研究的核心參與單位，廣西大學舉辦“米格達爾（Migdal）效應探測技術”研討會，系統總結探測器研發經驗，并深入探討該領域的后續研發工作。中國科學院大學副校長鄭陽恒，廣西大學校黨委常委、副校長梁恩維出席會議。

此次研究中，廣西大學空間粒子探測技術團隊負責核心探測器研發以及提供探測器測試和驗證平臺，為成果突破提供了關鍵支撐。這是該團隊繼2022年基于美國 IXPE 衛星觀測數據取得在Nature發表論文后，堅持自主創新、持續深耕關鍵核心技術取得的又一重大突破。

論文節選。

暗物質提出源于天文觀測中的異常引力現象，它不參與電磁相互作用，即不發光，因此被形象地稱為暗物質。它占比約85%宇宙質量，卻一直保持神秘。此前，全球科學界聚焦于GeV量級的大質量暗物質粒子（WIMP粒子）探測，但始終未獲直接證據。近年來，質量介于兆電子伏特（MeV）至千兆電子伏特（GeV）之間的低質量暗物質，因受太陽中微子等本底干擾較小，成為新的研究熱點。1939年由理論物理學家阿爾卡季?米格達爾提出的米格達爾效應，被認為是突破低質量暗物質探測閾值的關鍵機制之一，該效應描述了原子核受擾動反沖時，原子內層電子產生非絕熱響應并被激發或電離的物理過程，但長期以來缺乏直接實驗證據。

實驗中發現的米格達爾效應事例展示。

為破解這一難題，該團隊創新性構建了中子束流實驗體系，結合高顆粒度二維像素探測技術，成功捕捉到清晰的米格達爾效應信號。實驗歷時約150小時，最終從近百萬個事件中篩選出6個符合標準的候選事件，統計顯著性超過5個標準差，達到粒子物理領域“發現”的公認標準。團隊還精確測量出米格達爾效應截面與原子核反沖截面的比值為(4.9±1.9/+2.6)×10^-5，與3.9×10^-5的理論預測在誤差范圍內保持一致，為該效應在暗物質實驗中的可靠性提供了堅實數據支撐。

探測器結構與工作原理。

此外，實驗采用國產化氣體像素探測方案，具備超低能閾、高空間分辨率和優異的二維成像能力，能夠精準區分極低能電子信號與復雜本底，是實現本次突破性觀測的關鍵技術基礎。其核心探測器、讀出電子學、像素芯片及數據處理方法，由廣西大學牽頭，聯合中國科學院大學、華中師范大學、中國科學院高能物理研究所等單位組成的合作團隊自主研發，構建了完整、自主可控的技術體系。

實驗裝置與布局。

研討會上，鄭陽恒指出，此項成果填補了實驗驗證的長期空白，為輕暗物質探測提供了堅實的實驗基礎。本次研究中，廣西大學空間粒子探測技術團隊為成果突破提供了關鍵支撐，充分彰顯了廣西大學在高端探測器核心技術領域的自主研發實力。

梁恩維強調，此次研究工作由中國科學院大學牽頭，廣西大學、華中師范大學、蘭州大學、南京師范大學、煙臺大學合作協同攻關。這項工作意義重大，成果不僅僅是基礎物理的重大發現，而且為下一步的輕暗物質粒子直接探測提供了堅實的理論基礎和探測技術基礎。

與會專家圍繞探測器經驗總結、后續研發工作等開展深入討論，并做學術報告，主題包括Migdal效應觀測簡介、Migdal實驗探測器研制。

米格達爾效應的成功觀測加深了科學界對微觀物質相互作用機制的認識，為暗物質探測等重大科學問題提供了新的實驗支點，同時展現了廣西大學在前沿基礎科學研究及高端核心技術自主研發領域的綜合實力。下一步，廣西大學將繼續深耕粒子探測、暗物質研究等相關領域，強化原創性技術研發與學科交叉融合，充分發揮高校科技創新主力軍作用，為服務國家戰略和新時代壯美廣西建設作出更大貢獻。

來源丨“廣西大學”

責編丨劉宇昊

初審丨覃雨軒 姜子奇

二審丨李春霖

審定丨彭林欣

出品丨研究生院