“漫威”小队在兰州做实验。
■本报实习生 朱阳慧 记者 倪思洁
2025年国庆假期，中国科学院大学（以下简称国科大）副校长郑阳恒教授的院子里，传出一阵阵笑声。
一个熟透的柿子毫无预兆地砸在博士生易涤凡的头上，汁水溅了一身。大家愣了几秒钟，随即哄笑。有人打趣道：“涤凡，你这是要有好‘柿’发生呀。”
晚上回到宿舍，易涤凡打开电脑，一封来自《自然》的邮件出现在收件箱里——团队关于首次直接观测到米格达尔效应的论文，被接收了。
这一刻，距离苏联物理学家米格达尔提出那个惊人构想，已经过去了整整86年。
近日，这项由国科大牵头，联合多所高校团队协同攻关的科研成果正式刊发。
郑阳恒欣慰极了：“这是一群聪明的孩子带着老师做出来的成果。”
“没人看到过，我们能不能去看看呢？”
“这个成果，其实是我们‘沿途下蛋’，‘下’出的一个超出预期的蛋。”郑阳恒说。
故事的起点要回到2021年。当时团队正推进一项中微子实验，为排除干扰，他们需要列出一份可能冒充中微子信号的“假信号清单”。
米格达尔效应这个1939年提出的古老预言，就在这份“待排除”清单上。理论认为，当一个原子核突然受到撞击而发生反冲时，由于运动得太快，核外的电子云往往“反应不过来”，这种滞后会导致电子有概率被瞬间“甩”出去。
在物理学界，它像一个游荡了80多年的“幽灵”。理论上它应该存在，但现实中由于太微弱、太罕见，从未有人真正目睹过那一瞬间。
“假信号排除的结论让人松了一口气，米格达尔效应不会成为中微子实验的障碍。”国科大教授刘倩回忆，但那次顺手排查激起了大家的好奇心。“理论告诉人们它在那里，但长什么样，没人看到过，我们能不能去看看呢？”
要让这一效应显形，关键是把极微弱的电子信号从复杂背景中分离出来。团队调研发现，多年来，全球多个顶尖实验室曾尝试捕捉它。例如，此前英国团队尝试用光学成像的办法让这一效应显形，即利用粒子撞击气体发光，再用工业相机“拍”下来，但都折戟沉沙。
“英国团队用来捕捉米格达尔效应的办法，代价巨大。”刘倩解释，为了让光足够亮，必须使用极高压的纯四氟化碳气体，它就像实验室里一个脾气暴躁的巨兽，动辄放电、打火，实验环境极不稳定。
刘倩和易涤凡想到了另一条实验思路：放弃光学成像，转而利用电子成像，让电子信号在精密像素读出芯片上直接留下痕迹。
不过，这条思路的实验难度依然不小。它不仅要求实验团队能激发这一效应，还要有足够厉害的“眼睛”识别这一效应。正因如此，他们的实验思路一直处于设想阶段。
转机出现在华中师范大学（以下简称华中师大）举办的一场学术年会上。当时，刘倩带着易涤凡参会，并在报告中提出了他们的设想和实验思路。讨论越深入，一群人越激动。掌握着核心芯片的华中师大团队、在相关探测器方向积累多年的广西大学团队，都对这一话题很感兴趣。
会议结束后，大家一拍即合，说干就干：“既然基础条件有了，不如就把它做了。”
“漫威”小队集结
他们要做的这项实验，有个拗口的名字——“利用中子散射对米格达尔过程进行实验验证”。很快，这些年轻人在实验英文名称的字里行间，看到了一个熟悉又让他们兴奋的词——“M-A-R-V-E-L”。于是，“Marvel”（漫威）这个带点英雄气的名词就成了团队的代号。
在设计实验时，随着问题出现、难度增加，“漫威”小队逐渐壮大起来。“我们遇到什么困难，就去找熟悉的相关领域专家解决。每卡住一次，就多一位‘英雄’补位。”易涤凡说。
“漫威宇宙里的英雄各展所长，我们小队里的每个人也都是独当一面的小战士。”刘倩打趣道。
为了让“幽灵”现身，“漫威”小队需要用一把高效的“锤子”——中子，敲出原子核的反冲。于是，拥有中子源平台的兰州大学团队加入进来，国科大博士生苏晨光也利用相关实验经验补上关键一环，主要承担中子束流条件的测量与标定工作。
为了看清“幽灵”的长相，“漫威”小队需要一双极其敏锐的“眼睛”。广西大学团队在气体像素探测器领域深耕多年，相关技术从2015年前后就开始积累与迭代，已经有很高的灵敏度。之后，易涤凡继续升级优化和建模，把探测器调成更适合实验的状态，变成一台可用的“照相机”。
“眼睛”需要“极清视野”。这是华中师大硅像素实验室的拿手绝活儿。他们研发的第二代顶层金属结构像素探测器芯片，能够捕捉极微弱的电子痕迹。“之前国外团队没走这条路，很大程度上也是因为没有这样的芯片。”刘倩说。
要抓捕“幽灵”的身影，团队还需要全链条模拟。刘倩请来的已经从国科大毕业的博士马瑞廷，带着易涤凡开发X射线偏振探测器的全模拟软件，“跑通”了从各种粒子进入探测器，一直到最后输出图像的全过程。
此外，实验还需要理论对照。此时，南京师范大学和烟台大学的成员加入，负责对米格达尔信号及背景进行理论计算与分析，为实验结果提供物理“标尺”。
最终，一个跨越6所高校、30位成员的“漫威”小队集结完毕，实验也随之准备就绪。
80多万张底片筛出6个事例
实验的主战场选在了兰州大学的中子源平台。团队计划先在平台上把“锤子”和“相机”摆到位，中子束流负责“敲”出核反冲，气体像素探测器负责把微弱径迹“拍”下来。
对“漫威”小队来说，正式取数之前有一场必须先做的预实验，探测器系统能不能在真实束流环境下稳定工作，现场的本底水平、束流情况和屏蔽条件，都要先摸清楚。“第一次不好，就没有后面了，开头最难。”易涤凡说。
然而，米格达尔效应此前从未被直接观测到，没人能拍胸脯保证它一定会如期而至。正因如此，当中子源单位问团队“要取多长时间的数据”时，他们一开始给不出确定答案。负责前期调研的左杰坦言：“这意味着实验一开始就缺少参照标准，像在黑暗中摸索。”
更现实的压力来自时间。中子源平台任务繁重，团队第一次只借到3天束流的空闲时段来做测试。他们必须在有限的窗口期里尽快判断数据质量、把分析链路“跑”起来、提供能否继续取数的决策依据。
于是，在兰州的冷夜里，“漫威”小队几乎通宵达旦：一边做实验，一边改程序；一边出数据，一边迭代筛选条件……
好在，第一次上平台的结果令人惊喜。中子束流打开，七八个人挤在不到10平方米的监控室里盯着屏幕。屏幕上图像一帧帧刷新，跳出清晰的离子径迹、电子径迹。“那一瞬间，大家欢呼起来，我们知道‘照相机’的性能达标了。”易涤凡回忆道。
接下来，“漫威”小队的任务是累积足够的数据。2024年3月和7月，他们又分别两次奔赴兰州，累计取数约150小时，“照相机”拍下了80多万张数字底片。此时，令“漫威”小队苦恼的是：“哪个才是苦苦寻找的米格达尔径迹？”
刘倩把这种工作比作老一辈粒子物理学家在“看核乳胶”——那时候的照片要打印出来，一张一张地盯，圈出可能有价值的粒子径迹，枯燥而耗眼。但在数字化时代，这种“人肉搜索”效率太低。
就在此时，郑阳恒给小队成员提了个醒：“能不能用人工智能做径迹筛除？”他随后把一篇相关的前沿文章发到“漫威”小队的微信群。讨论很快落地，他们要自己做一套基于人工智能的径迹筛选算法。
当时还在读大三的余运林晨被委以重任——做人工智能的物理老师。他和同学先用肉眼从海量图中“盯”出了8400个样本，精细标注出什么是“信号”、什么是“噪声”，手把手教会人工智能识别微观世界的“猫和狗”。另一名“漫威”小队成员孔令全，在大二进组，从零开始自学模拟软件，为数据分析提供了关键支撑。
“我们后来发现的那6个事例，就是从80多万张底片里一点点筛出来的。”易涤凡说，“先根据能量、边界等基本条件筛选，再通过人工智能筛选，然后通过重建算法筛选，最后留下6个候选事例。”
这6个候选事例，就是“漫威”小队成功“捕捉”的米格达尔效应留下的6处踪迹。
看着这群忙得热火朝天的年轻人，郑阳恒欣慰极了：“他们敢于挑战，我们很骄傲。捕捉到米格达尔效应，意味着人类在‘宇宙寻宝游戏’中又向前迈进了一大步。”
郑阳恒介绍，团队正计划将此次实验结果融入下一代探测器的研发中，将这把“钥匙”真正用于寻找那深藏在黑暗中的暗物质。
路很长，“漫威”小队的下一步很具体：让探测器有更高的稳定性、更强读出能力，给探寻暗物质的更大规模的科学研究打下基石。
收到那封被“柿子砸中”的接收信后，2025年10月3日，易涤凡发了一条朋友圈：“感谢各位经验丰富的老师的全力支持，感谢优秀的师兄师姐和学弟的默契配合，感谢合作组成员的团结合作……”最后，他还感谢了“这个有趣的世界”。
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