Изследователски екип от Китай за първи път успя да получи пряко експериментално доказателство за съществуването на ефекта на Мигдал. Теоретично явление, предсказано от съветския физик Аркадий Мигдал през 1939 г.

Според теорията, когато атом получи енергия при сблъсък с частица, един от електроните му може да бъде избит от орбитата на ядрото.

Досега обаче това не можеше да бъде доказано.

Откритието, публикувано в списание Nature, може коренно да промени методите за търсене на тъмна материя, която съставлява около 85% от масата на Вселената.

Ефектът на Мигдал се състои в това, че при внезапен сблъсък на неутрон или частица тъмна материя с атомно ядро, бързо променящото се вътрешно електрическо поле на атома може да изхвърли един от електроните от облака, заобикалящ ядрото.

В продължение на почти 90 години това явление оставаше обяснено само на теория.

Причината е, че сигналът от него е изключително слаб и се губи във фоновия шум от космически лъчи и естествена радиация.

За да регистрират ефекта на Мигдал, учени от Китайската академия на науките са разработили свръхчувствителен „атомен фотоапарат“. Газов детектор, интегриран със специализиран микрочип.

Според Phys, тази инсталация е способна да проследи траекторията на отделен атом и избития от него електрон.

По време на експеримента изследователите са облъчвали газови молекули с неутрони. И са анализирали над 800 000 събития, като са идентифицирали шест чисти сигнала.

Всеки от тези сигнали е демонстрирал характерния за ефекта на Мигдал подпис: две следи – от отката на ядрото и от изхвърления електрон – произхождащи от една и съща точка.

Статистическата достоверност на откритието е достигнала ниво „пет сигма“, което е златният стандарт във физиката на елементарните частици.

„Прякото наблюдение на ефекта на Мигдал в ядрени експерименти беше дългогодишен и широко признат проблем. Няколко водещи международни изследователски групи се опитваха да го открият, но безуспешно“, отбелязва Ю Хайбо от Калифорнийския университет.

Затова резултатът на китайския екип се смята за истински пробив.

Откритието на физиците е особено важно за търсенето на лека тъмна материя.

Когато лека частица се сблъска с атом, откатът на ядрото е толкова малък, че обикновените детектори не го регистрират.

Ефектът на Мигдал решава този проблем, като преобразува незабележимия тласък в измерим сигнал от изхвърлен електрон.

„С ефекта на Мигдал, веднага щом електронът бъде изхвърлен, нашият детектор на теория ще може да улови 100% от енергията му“, обяснява Чжън Янхън.

Изследването не само потвърждава теоретичното предсказание, но и отваря пътя към практическото приложение на ефекта в търсенето на тъмна материя.

В бъдеще екипът планира да изследва ефекта на Мигдал и при други материали, както и да оптимизира детектора за търсене на още по-леки частици тъмна материя.