物理与电子信息学院祝斌教授参与的联合攻关团队在Nature上发表研究论文-烟台大学科技处

1月15日，烟台大学物理与电子信息学院祝斌教授参与的联合攻关团队在Nature期刊上发表研究论文“Direct observation of the Migdal effect induced by neutron bombardment”。该成果首次直接观测到米格达尔效应，为轻暗物质探测突破阈值瓶颈提供关键支撑。

暗物质是宇宙物质组成的重要部分，是维系星系形成与稳定的宇宙“隐形骨架”。暗物质作为粒子物理、宇宙学、天文学共同的世纪谜题，也是人类探索宇宙起源与演化的核心突破口。1939年由理论物理学家阿尔卡季・米格达尔提出的米格达尔效应，被认为是突破低质量暗物质探测阈值的关键机制之一，该效应描述了原子核受扰动反冲时，原子内层电子产生非绝热响应并被激发或电离的物理过程，但长期以来缺乏直接实验证据。

探测器结构与工作原理

实验观测到的米格达尔

为破解这一难题，研究团队利用中子源轰击探测器内的气体分子，并成功从伽马射线、宇宙射线等复杂的背景噪音中，精准识别出了原子核与电子同时产生的“共顶点”图像，直接观测到了米格达尔效应，从而确凿证实了该效应的存在。此次基础物理领域米格达尔效应的重要发现，填补了实验验证方面长期存在的空白，为下一步的轻暗物质粒子直接探测提供了坚实的理论基础和探测技术基础。

此项研究由中国科学院大学、广西大学、华中师范大学、兰州大学、南京师范大学、烟台大学共同完成。祝斌及其研究生孙俊伟2023年参加中国科学院大学领衔的实验团队开展联合攻关，负责米格达尔信号与部分实验背景的理论计算和分析。祝斌教授团队受到了国家自然科学基金面上项目、山东省杰出青年基金等资助。