從100萬(wàn)次粒子碰撞事例中精準(zhǔn)“打撈”出僅有的6個(gè)珍稀信號(hào)，統(tǒng)計(jì)顯著性一舉跨越5倍標(biāo)準(zhǔn)差（5σ）的物理學(xué)發(fā)現(xiàn)金標(biāo)準(zhǔn)，中國(guó)科學(xué)家終于在實(shí)驗(yàn)中親眼見(jiàn)證了那個(gè)消失87年的量子幽靈。

這項(xiàng)由中國(guó)科學(xué)院大學(xué)（國(guó)科大）領(lǐng)銜的聯(lián)合團(tuán)隊(duì)完成的巔峰之作，于2026年1月15日正式登上國(guó)際頂尖學(xué)術(shù)期刊《自然》（Nature）。研究由鄭陽(yáng)恒、劉倩等教授領(lǐng)導(dǎo)，它不僅僅是證實(shí)了一個(gè)陳舊的預(yù)言，更是為人類尋找宇宙中占比85%卻始終“隱身”的暗物質(zhì)，推開(kāi)了一扇通往輕質(zhì)量粒子（MeV-GeV）探測(cè)的生命之門。

01、一個(gè)87年的量子密室

故事要從1939年說(shuō)起。當(dāng)時(shí)蘇聯(lián)物理學(xué)家米格達(dá)爾（Migdal）提出一個(gè)大膽猜想：當(dāng)中中性粒子（比如暗物質(zhì)或中子）撞擊原子核時(shí)，原子核會(huì)瞬間彈開(kāi)。按照常理，核外的電子應(yīng)該跟著跑，但微觀世界不講常理。

由于原子核和電子之間存在微妙的延遲，原子核的“猛然起步”會(huì)驚擾到電子，導(dǎo)致電子被甩出軌道。這就像疾馳的公交車突然剎車，乘客（電子）會(huì)被甩向前方。這多出來(lái)的電子信號(hào)，就是物理學(xué)家夢(mèng)寐以求的“米格達(dá)爾效應(yīng)”。

眾里尋他千百度，驀然回首，那人卻在，量子闌珊處。

然而，這個(gè)效應(yīng)極其罕見(jiàn)，且信號(hào)微弱到近乎虛無(wú)。在過(guò)去的87年里，科學(xué)家在中性粒子散射實(shí)驗(yàn)中始終未能捕獲它的真身，這讓無(wú)數(shù)暗物質(zhì)探測(cè)實(shí)驗(yàn)被迫建立在“理論假設(shè)”的沙基之上。

02、6個(gè)信號(hào)背后的中國(guó)精度

為了抓住這道“量子微光”，中國(guó)團(tuán)隊(duì)在實(shí)驗(yàn)室里祭出了殺手锏——一臺(tái)自主研發(fā)的高精度氣體像素探測(cè)器。

這臺(tái)機(jī)器的核心是一顆像素大小僅83微米、噪聲極低的探測(cè)芯片。實(shí)驗(yàn)過(guò)程如履薄冰：科學(xué)家用2.5 MeV的中子轟擊混合氣體，模擬暗物質(zhì)撞擊原子的場(chǎng)景。

150小時(shí)的孤獨(dú)守望：實(shí)驗(yàn)整整運(yùn)行了150小時(shí)。

100萬(wàn) vs 6：在近100萬(wàn)個(gè)背景事例中，團(tuán)隊(duì)利用AI視覺(jué)算法（YOLOv8）進(jìn)行“人臉識(shí)別”般的篩選。

黃金拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：最終鎖定了6個(gè)完美的信號(hào)。在顯示器上，這些信號(hào)呈現(xiàn)出極其迷人的特征：原子核反向沖出，而電子則在碰撞原點(diǎn)同時(shí)躍出，雙發(fā)共點(diǎn)，宛如微觀世界的“絕代雙驕”。

數(shù)據(jù)結(jié)果顯示，實(shí)驗(yàn)測(cè)得的截面比值為

，與理論預(yù)測(cè)的3.9×10^-5驚人吻合。

03、暗物質(zhì)的“隱身衣”被撕開(kāi)了一角

為什么我們要如此大費(fèi)周章去測(cè)一個(gè)概率只有十萬(wàn)分之五的事？

因?yàn)榘滴镔|(zhì)太“輕”了。如果暗物質(zhì)粒子很輕，它撞擊原子核的力量就像乒乓球撞大石頭，大石頭幾乎不動(dòng)，探測(cè)器根本察覺(jué)不到。但有了米格達(dá)爾效應(yīng)，輕質(zhì)量暗物質(zhì)只要蹭一下原子核，就能帶出一個(gè)高能電子信號(hào)，這相當(dāng)于給探測(cè)器安裝了一個(gè)“量子放大器”。

山重水復(fù)疑無(wú)路，柳暗花明又一村。

中國(guó)科學(xué)家的這次發(fā)現(xiàn)，終結(jié)了國(guó)際上對(duì)該效應(yīng)真實(shí)性的長(zhǎng)期質(zhì)疑。這意味著，未來(lái)全球的探測(cè)器都可以理直氣壯地利用這一效應(yīng)，去搜尋那些藏得更深的、更輕的暗物質(zhì)粒子。

宇宙的終極奧秘，正通過(guò)這6個(gè)微小的信號(hào)，向我們發(fā)出了第一聲低語(yǔ)。

參考文獻(xiàn)：

Yi, D. et al. Direct observation of the Migdal effect induced by neutron bombardment. Nature 649, 580–583 (2026). https://doi.org/10.1038/s41586-025-09918-8