近日，中國科學(xué)院大學(xué)牽頭、蘭州大學(xué)、廣西大學(xué)、華中師范大學(xué)、南京師范大學(xué)、煙臺大學(xué)等單位共同協(xié)作，在國際上首次成功實現(xiàn)了對前蘇聯(lián)科學(xué)家于80余年前預(yù)言的“米格達(dá)爾（Migdal）效應(yīng)”的直接實驗觀測，成果已于2026年1月15日在國際頂級學(xué)術(shù)期刊《自然》上正式發(fā)表。蘭州大學(xué)完成人（文章署名）包括：姚澤恩教授、張宇教授、韋崢教授、王俊潤高級工程師、李培榮教授。

實驗直接觀測發(fā)現(xiàn)的米格達(dá)爾效應(yīng)事例

1939年蘇聯(lián)科學(xué)家阿爾卡季·米格達(dá)爾基于量子力學(xué)理論預(yù)言了“Migdal效應(yīng)”米格達(dá)爾效應(yīng)，即一個原子的原子核突然獲得能量加速運(yùn)動時，原子核在反沖過程中的內(nèi)部電場變化將部分能量轉(zhuǎn)移給原子核外電子，使電子有概率獲得足夠能量脫離原子束縛，形成“共頂點”的兩條帶電徑跡（核反沖徑跡和電子徑跡）。近年來，“米格達(dá)爾（Migdal）效應(yīng)”被認(rèn)為是突破輕暗物質(zhì)探測能量閾值的關(guān)鍵理論路徑。自理論預(yù)言提出后的80多年間，中性粒子碰撞過程中的Migdal效應(yīng)是否存在，一直未被實驗直接觀察和驗證，這使得依賴該效應(yīng)的暗物質(zhì)探測實驗，始終面臨“理論假設(shè)缺乏實證支撐”的質(zhì)疑。

聯(lián)合團(tuán)隊經(jīng)過多年的攻關(guān)，自主研發(fā)了“微結(jié)構(gòu)氣體探測器+像素讀出芯片”組合的超靈敏探測裝置，創(chuàng)新發(fā)展了先進(jìn)的數(shù)據(jù)采集處理方法，基于蘭州大學(xué)自主研制的緊湊型氘-氘（D-D）中子發(fā)生器產(chǎn)生的2.5MeV快中子與探測器工作介質(zhì)原子核的碰撞，在國際上首次直接實驗觀測到了“米格達(dá)爾（Migdal）效應(yīng)”?！懊赘襁_(dá)爾（Migdal）效應(yīng)”的首次直接實驗觀測對輕暗物質(zhì)的探測具有十分重要的意義。

緊湊型D-D中子發(fā)生器、探測器及實驗布局

“微結(jié)構(gòu)氣體探測器+像素讀出芯片”探測器系統(tǒng)

米格達(dá)爾（Migdal）效應(yīng)學(xué)術(shù)研討會合影

蘭州大學(xué)核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院、稀有同位素前沿科學(xué)中心、中子應(yīng)用技術(shù)教育部工程中心長期從事D-D/D-T聚變反應(yīng)中子發(fā)生器研制和中子物理研究工作，成功研制的ZF-300中子發(fā)生器是我國第一臺源強(qiáng)達(dá)到1012n/s量級的強(qiáng)流中子發(fā)生器，主要技術(shù)指標(biāo)達(dá)到了同類中子發(fā)生器的國際先進(jìn)水平，入選國際原子能機(jī)構(gòu)IAEA技術(shù)名錄（IAEA-TECDOC-913），被國家相關(guān)部門評定為模擬標(biāo)準(zhǔn)中子源之一。

近年來，蘭州大學(xué)研究團(tuán)隊（成員：姚澤恩教授、韋崢教授、張宇教授、王俊潤高級工程師、霍東英萃英博士后）又成功研制了新一代強(qiáng)流D-D/D-T中子發(fā)生器（ZF-400）；在科技部重大科學(xué)儀器開發(fā)專項、國家自然科學(xué)基金等項目的支持下，還成功研制了我國首臺緊湊型中子發(fā)生器（CNG-109），具有中子產(chǎn)額高（D-D中子~109n/s量級）、輻射安全性能好、壽命長、可控等特點，技術(shù)水平進(jìn)入了國際先進(jìn)行列，為我國中子應(yīng)用技術(shù)裝備的研發(fā)奠定了先進(jìn)的小型可控中子源基礎(chǔ)，也為創(chuàng)新成果“米格達(dá)爾（Migdal）效應(yīng)”首次直接實驗觀測提供穩(wěn)定的中子束流。

蘭州大學(xué)強(qiáng)流D-D/D-T中子發(fā)生器（ZF-400）

蘭州大學(xué)緊湊型中子發(fā)生器（CNG-109）

編輯：王文樂

責(zé)編：彭倩