Коллектив учёных из Китая впервые экспериментально зафиксировал эффект Мигдала — квантовый феномен, теоретически описанный советским физиком почти век назад. Суть явления состоит во взаимодействии нейтральных частиц с атомами, что открывает перспективы для обнаружения даже таких загадочных объектов, как частицы тёмной материи.
Источник изображения: Nature 2026
Теоретическая концепция, предложенная Аркадием Бейнусовичем Мигдалом в 1931 году, описывает реакцию атома на столкновение с нейтральной частицей. Согласно ей, нейтрон (или, как предполагается теперь, гипотетическая частица тёмной материи) при взаимодействии с ядром не только вызывает его отдачу, но и провоцирует резкую перестройку электронной оболочки, сопровождающуюся потерей электронов. Иными словами, атом ионизируется, приобретая положительный заряд.
До настоящего момента наблюдение этого процесса было невозможным из-за чрезвычайно слабого сигнала, который было практически невозможно выделить на фоне помех, создаваемых космическим излучением и другими источниками.
Для проведения опыта была создана уникальная экспериментальная установка на основе высокочувствительного газового пиксельного детектора. Его конструкция включает камеру, заполненную инертным газом, где создаётся однородное электрическое поле, направляющее дрейфующие электроны к сенсорной матрице. Благодаря высокому пространственному разрешению пиксельной матрицы удаётся фиксировать топологию и энергетические характеристики событий, что позволяет визуализировать траектории ядерной отдачи и сопутствующие электронные выбросы.
В ходе эксперимента в рабочий объём детектора направлялся пучок нейтронов. При столкновении нейтрон передавал ядру импульс, порождая короткий след ядерной отдачи, а дополнительная электронная ионизация — собственно эффект Мигдала — регистрировалась как вторичный каскад сигналов. Одновременная фиксация обоих компонентов — ядерного и электронного — позволила исследователям уверенно идентифицировать события, соответствующие искомому эффекту, и отсеять фоновые сигналы от естественной радиоактивности и космических лучей.
Результаты исследования демонстрируют статистически значимое соответствие теоретическим предсказаниям на уровне пяти сигма, что в физике высоких энергий считается надёжным доказательством обнаружения. Данное достижение носит принципиальный характер: эффект Мигдала может стать новым способом детектирования частиц тёмной материи, характеризующихся крайне слабым взаимодействием с обычным веществом. Увеличение чувствительности оборудования благодаря этому методу позволит изучить ранее недоступные диапазоны параметров и приблизиться к разгадке одной из ключевых тайн современной космологии. Однако это справедливо лишь для определённого интервала масс тёмной энергии, если её значение лежит в ожидаемых пределах.
