烟台大学祝斌教授与北京化工大学梁正良老师、南京师范大学武雷教授、苏亮亮博士在暗物质直接探测领域取得重要研究突破，新的探测方法显著提升了轻暗物质的探测灵敏度。成果发表于国际顶级物理学期刊，还介绍了暗物质的神秘性、传统探测方法的局限以及此次成果的意义等内容。
中国青年报客户端传来消息（郎博涵 中青报·中青网记者 邢婷报道），近期，烟台大学的祝斌教授携手北京化工大学的梁正良老师、南京师范大学的武雷教授以及苏亮亮博士，在暗物质直接探测这一领域取得了意义非凡的研究突破，使得轻暗物质的探测灵敏度有了大幅提升。他们的研究成果以“Probing Sub - GeV Dark Matter via Plasmon Excitations in Semiconductor Detectors”（“通过半导体等离激元探测轻暗物质”）为名，在国际物理学的顶级期刊《Physical Review Letters》（《物理评论快报》）上发表，祝斌教授是共同通讯作者。
这个研究成果以“Probing Sub - GeV Dark Matter via Plasmon Excitations in Semiconductor Detectors”为题发表于《Physical Review Letters》（《物理评论快报》），图片由烟台大学提供。
当我们在夜晚仰望星空的时候，映入眼帘的恒星、星系和行星仅仅是整个宇宙的一小部分，就像冰山露出水面的一角，更多的部分隐匿在黑暗之中，这就是充满神秘色彩的暗物质。暗物质不发光，也不与电磁波相互作用，所以非常难以探测。然而，它却占据了宇宙总质量的大约85%，并且凭借引力对宇宙的结构和演化产生着极为重要的影响。可是，到目前为止，世界上对于“暗物质”的研究和了解还非常有限，这也被看作是21世纪物理学领域的重大谜题之一。
祝斌教授介绍说：“传统的探测方法主要是寻找那些质量较重的暗物质粒子，但是一直都没有取得突破。而且，更轻的暗物质在撞击探测器的时候，能量非常小，常规的设备根本无法捕捉到。”不过，当暗物质以接近光速的速度撞击固体材料时，会引发材料中的“等离子体共振”，而这种“共振”能够被高精度的探测器捕捉到，这样就可以直接证明暗物质的存在。
基于这样的原理，祝斌教授及其研究团队提出了一种新型的探测方法，这种方法基于等离子体激元共振增强，能够显著提高半导体探测器对于轻暗物质的灵敏度，尤其适合那些被宇宙射线加速的高速度暗物质。该团队构建了一个综合分析框架，这个框架融合了相对论性暗物质粒子动力学、非相对论性电子多体系统理论以及第一性原理计算，系统地揭示了暗物质激发等离激元的微观过程。通过分析基于Skipper - CCD技术的SENSEI和DAMIC实验数据，对质量范围在1 keV - 1 MeV的暗物质 - 电子耦合强度给出了迄今为止最严格的限制。
这一突破性的成果不但验证了学科交叉方法的有效性，而且还揭示了现有半导体探测器的潜在能力。当传统的核反冲探测受到能量阈值的限制时，等离激元效应能够通过对多电子信号的关联分析实现灵敏度的跃升，这为下一代国际轻暗物质直接探测实验OBSCURA的设计提供了关键的理论支撑。
据祝斌教授介绍，在轻媒介子模型中，硅探测器对亚MeV暗物质的探测极限能够提升3 - 20倍，特别是在低能量转移区域的表现尤为突出。此外，高灵敏度的半导体探测技术除了是揭开“暗物质”神秘面纱的关键工具之外，还能够应用于量子计算、辐射监测、材料科学、医疗成像、环境监测等众多领域。
消息来源于中国青年报客户端。
本文总结了烟台大学祝斌教授等学者在暗物质探测领域取得的重要成果，包括新的探测方法提升轻暗物质探测灵敏度、成果发表期刊、暗物质的特性及研究现状、传统探测方法的局限、新成果的意义以及新探测技术在其他领域的潜在应用等内容。
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