袁岚峰:米格达尔效应既然这么好,为什么它的探测这么困难?从1939年提出来,过了87年才探测到,以前到底是遇到什么困难了?
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郑阳恒:第一个问题就是这个电子还是很难被探测到的。它尽管能量可能能超过我探测器的阈值,但是它的各种本底噪声很容易,各种各样的电子,你怎么证明它是米格达尔电子?
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这个是非常难的一件事情。所以,一个最好的办法也就是我们能够找到米格达尔效应的一个特征,这个特征是很难被其它的物理过程重复出来的这种特征。它有一个什么特征呢?我们的一个原子是中性的,但是它一旦甩出来一个电子之后,它就变成了一个离子加一个电子。而如果我们有一个非常敏感的照相机,它对带电粒子很敏感,我就可以拍到一个离子的径迹,同时在共享一个顶点上放出一个电子的径迹过来,这样的话其它的物理过程就很难长得跟这个过程完全一样了。所以我们的这个实验实际上最主要的贡献就是我们设计了这么一个超敏感的照相机,我们第一次看到了这种分岔的事件,而且我们在几十万个事件里面最后找到了六个这种分岔事件。
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袁岚峰:它这个特征听起来其实是特别质朴的那种,但是这个东西又特别困难是吧?它以前那个难度到底是在什么地方?
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郑阳恒:英国卢瑟福国家实验室实际上一直在做这件事,但是我们这篇文章发表出来以后,他们后来返回去查,为什么他们用同样类似的这种探测器没有能看到米格达尔效应?因为他们跟我们的基本原理是一样的,但是他们测的并不是电子,他们是在电子穿过探测器的时候,它会有轫致辐射,会发光,所以他们又有一个CCD(电荷耦合器件)的相机拍的是那个光。所以这样的话,它看到的那个电子径迹的分辨能力就不够好。为什么?因为光会在物质里面发生反射,这样会使得我们的那个轨迹发生一个弥散。本来那个电子的轨迹就很弱,再加上弥散以后,它就不太容易判断出来是电子的分岔,还是由于其它什么效应造成的。这个是在今年我们一月份发表的文章,然后在今年二月份的时候有一个研讨会上,这几个实验合作组都展示了他们的原因,所以基本上我们目前理解了,为什么之前这个效应没有能够被捕捉到。
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你有没有听说过暗物质?这个神秘的概念,是当今物理学最重要的前沿之一。顾名思义,暗物质是看不见摸不着的,因为它不参与电磁相互作用。更奇妙的是,暗物质竟然比我们看得见摸得着的常规物质还多好几倍。
大多数物理学家相信暗物质存在,是因为只有引进暗物质,才能解释一些观测现象,如星系旋转曲线。然而对于那个最显而易见的问题,暗物质是什么粒子?我们还一无所知。有许多理论对此提出种种猜想,也有许多实验在寻找各种类型的暗物质,但目前还一无所获。
2026年初,有一个突破可能为轻质量暗物质的探测带来曙光。它叫做米格达尔效应的直接观测,实现了87年前的理论预言。
这项研究的主持者,是中国科学院大学副校长、物理科学学院教授郑阳恒博士。他在粒子物理领域耕耘多年,发现了四夸克态、双粲重子等新粒子。我们离揭开暗物质的面纱还有多远?今天,我们就来访问郑阳恒老师。
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《锚点》节目中国科学技术大学科技传播系副主任袁岚峰对话中国科学院大学郑阳恒教授,东方卫视2026年6月3日播出。本片为精彩片段之二,25分钟的全片可见于上海广播电视台“看看新闻”网站(https://www.kankanews.com/detail/PbwR0k9Jgy4)、app、视频号以及哔哩哔哩(https://www.bilibili.com/video/BV1zM7X6bEXs)。
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2025年1月1日,我和上海广播电视台合作的科学家对话节目《锚点》在东方卫视开播,每周三22:00播出。经常有朋友问全片回放在哪里看,以前唯一可看的地方是上海广播电视台的“看看新闻”网站,在其中搜“锚点”就可以看到。从11月5日开始,锚点节目在哔哩哔哩上线了!欢迎大家关注新开的“东方卫视锚点”账号,欢迎大家在B站观看锚点全片,在“东方卫视锚点”账号或者我的账号“袁岚峰”或者B站纪录片频道都可以看到。真科学,真对话,欢迎大家来到锚点!
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■ 作者简介
袁岚峰
中国科学技术大学科技传播系副主任
中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家研究中心副研究员
科技与战略风云学会会长
风云之声
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