广西造高端探测器助力轻暗物质搜寻

光明日报周仕兴、崔兴毅

15日，国际学术期刊《自然》发表中国科研团队重大成果——由中国科学院大学主导、广西大学等多单位联合攻关的团队，首次直接观测到中子碰撞中的米格达尔效应，为人类搜寻轻暗物质粒子打开关键突破口，标志着我国在基础物理与探测器技术领域跻身国际前沿。

这一突破性发现的核心功臣，是由广西大学牵头，联合华中师范大学等单位自主研发的气体像素探测器。这款被科研人员称为“原子级相机”的精密设备，凭借极高的空间分辨率和极低噪声水平，成功捕捉到原子核反冲与电子脱离原子束缚形成的“共顶点”双轨迹，精准“抓拍”到87年前理论预言的量子现象。论文第一作者、中国科学院大学与广西大学联合培养的博士生易涤凡介绍，探测器能从伽马射线、宇宙射线等背景干扰中精准识别目标信号，这是实验成功的关键。

暗物质被称为宇宙的“隐形骨架”，占宇宙物质总量的85%，却因不发光、不参与电磁相互作用而难以直接观测。科学家发现，星系中恒星运动速度违背牛顿力学规律，正是暗物质的引力维系着星系稳定。长期以来，国际学界聚焦于大质量暗物质粒子探测，但始终无果。论文通信作者、广西大学物理学院教授刘宏邦介绍，近年来，轻暗物质（质量介于兆电子伏特至千兆电子伏特区间）成为新的研究热点，却因碰撞信号微弱，低于传统探测器阈值而难以捕捉。

1939年，苏联物理学家阿尔卡季·米格达尔提出的米格达尔效应，为破解这一困境提供了理论路径：粒子撞击原子核时，部分能量会传递给核外电子，将“不可探测”的低能核反冲信号转化为“可观测”的电子信号。但近90年来，中性粒子碰撞场景下的该效应始终缺乏直接实验证据，让相关暗物质探测研究饱受质疑。

此次突破并非偶然。广西大学空间探测技术团队自2013年起深耕X射线偏振探测技术，几年后牵头成立宇宙X射线偏振探测（CXPD）合作组，历经10年攻关实现探测器全链条国产化，并通过2023年CXPD01立方星完成空间飞行验证。团队意外发现，这套为观测伽马暴等天体现象设计的探测器，其高灵敏二维成像能力与米格达尔效应探测需求高度契合。

“这项成果填补了实验验证的长期空白，为轻暗物质探测提供了坚实的实验基础。”中国锦屏暗物质实验室负责人岳骞评价。项目骨干、中国科学院大学教授郑阳恒表示，团队将把实验结果融入下一代探测器研发，让人类在这场“宇宙寻宝”中更靠近目标。

这一成果巩固了米格达尔效应的理论基础，彰显了我国在高端探测器领域的自主研发实力，为全球暗物质探测提供了全新技术路径。

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