從100萬次粒子碰撞事例中精準(zhǔn)“打撈”出僅有的6個珍稀信號，統(tǒng)計顯著性一舉跨越5倍標(biāo)準(zhǔn)差（5σ）的物理學(xué)發(fā)現(xiàn)金標(biāo)準(zhǔn)，中國科學(xué)家終于在實驗中親眼見證了那個消失87年的量子幽靈。

這項由中國科學(xué)院大學(xué)（國科大）領(lǐng)銜的聯(lián)合團(tuán)隊完成的巔峰之作，于2026年1月15日正式登上國際頂尖學(xué)術(shù)期刊《自然》（Nature）。研究由鄭陽恒、劉倩等教授領(lǐng)導(dǎo)，它不僅僅是證實了一個陳舊的預(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)，推開了一扇通往輕質(zhì)量粒子（MeV-GeV）探測的生命之門。

01、一個87年的量子密室

故事要從1939年說起。當(dāng)時蘇聯(lián)物理學(xué)家米格達(dá)爾（Migdal）提出一個大膽猜想：當(dāng)中中性粒子（比如暗物質(zhì)或中子）撞擊原子核時，原子核會瞬間彈開。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）會被甩向前方。這多出來的電子信號，就是物理學(xué)家夢寐以求的“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，這個效應(yīng)極其罕見，且信號微弱到近乎虛無。在過去的87年里，科學(xué)家在中性粒子散射實驗中始終未能捕獲它的真身，這讓無數(shù)暗物質(zhì)探測實驗被迫建立在“理論假設(shè)”的沙基之上。

02、6個信號背后的中國精度

為了抓住這道“量子微光”，中國團(tuán)隊在實驗室里祭出了殺手锏——一臺自主研發(fā)的高精度氣體像素探測器。

這臺機(jī)器的核心是一顆像素大小僅83微米、噪聲極低的探測芯片。實驗過程如履薄冰：科學(xué)家用2.5 MeV的中子轟擊混合氣體，模擬暗物質(zhì)撞擊原子的場景。

150小時的孤獨守望：實驗整整運(yùn)行了150小時。

100萬 vs 6：在近100萬個背景事例中，團(tuán)隊利用AI視覺算法（YOLOv8）進(jìn)行“人臉識別”般的篩選。

黃金拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：最終鎖定了6個完美的信號。在顯示器上，這些信號呈現(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同時躍出，雙發(fā)共點，宛如微觀世界的“絕代雙驕”。

數(shù)據(jù)結(jié)果顯示，實驗測得的截面比值為

，與理論預(yù)測的3.9×10^-5驚人吻合。

03、暗物質(zhì)的“隱身衣”被撕開了一角

為什么我們要如此大費周章去測一個概率只有十萬分之五的事？

因為暗物質(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，探測器根本察覺不到。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，就能帶出一個高能電子信號，這相當(dāng)于給探測器安裝了一個“量子放大器”。

山重水復(fù)疑無路，柳暗花明又一村。

中國科學(xué)家的這次發(fā)現(xiàn)，終結(jié)了國際上對該效應(yīng)真實性的長期質(zhì)疑。這意味著，未來全球的探測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，正通過這6個微小的信號，向我們發(fā)出了第一聲低語。

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