北京航空航天大学物理学院PandaX团队在太阳加速暗物质研究中取得重要突破

（通讯员 周小朋）近日，国际权威期刊《Physical Review Letters》发表了PandaX合作组题为《Search for Solar Boosted Dark Matter Particles at the PandaX-4T Experiment》的重要研究成果。该研究首次利用液氙探测器对太阳加速的轻质量暗物质开展系统性实验搜索，创下了该领域迄今最严格的散射截面限制纪录。北航物理学院申国防博士生作为论文第一作者主导完成了核心研究工作，耿立升教授、周小朋副教授与清华大学安海鹏教授、上海交通大学刘江来教授共同担任通讯作者。

暗物质约占宇宙总质量的85%，其探测与研究是当代粒子物理与核物理领域的重大科学挑战。传统直接探测方法主要针对重质量暗物质粒子，而轻质量暗物质由于粒子能量不足，探测面临显著技术瓶颈。本研究突破性地采用太阳加速暗物质模型——通过太阳内部高能电子与暗物质粒子的相互作用，将后者加速至可观测的千电子伏特量级，不仅显著降低模型依赖性，更开辟了低质量区间暗物质探测的新途径。这一突破性进展为冻结（freeze-out）宇宙学框架下的暗物质性质约束提供了关键判据，对揭示暗物质本质及宇宙演化机制具有重要科学价值。

太阳加速暗物质信号加速机制及其在PandaX-4T实验上的探测过程

在研究过程中，北航团队与合作组创新性地构建了太阳内部高能电子-轻质量暗物质散射理论模型，精确计算了加速暗物质的流量与能谱分布特征。基于PandaX-4T实验积累的1.54吨·年观测数据，研究团队通过优化电子反冲事件筛选算法、完善背景噪声建模、系统评估测量误差，开展了严谨的数据分析与全局拟合。最终在暗物质质量为0.08 MeV/c²时，将散射截面上限约束至3.51×10⁻³⁹ cm²，较既往实验记录提升达23倍，树立了该研究方向的国际新标杆。该工作得到了国家自然科学基金重点项目、重大项目和科技部重点研发计划的支持。

PandaX-4T的数据对低质量暗物质与电子散射截面的约束上限，对Freeze-out暗物质模型进行了有效的检验

作为PandaX合作组的重要成员，北航团队持续推动实验边界拓展。在年初刊发表的《Exploring New Physics with PandaX-4T Low Energy Electronic Recoil Data》研究中，团队深度参与太阳轴子、反常磁矩中微子、类轴子粒子等新物理现象的搜寻工作。

[1] PandaX-4T Collaboration. Search for Solar Boosted Dark Matter Particles at the PandaX-4T Experiment. Physical Review Letters, 134, 161003 (2025). [https://journals.aps.org/prl/pdf/10.1103/PhysRevLett.134.161003]

[2] PandaX-4T Collaboration. Exploring New Physics with PandaX-4T Low Energy Electronic Recoil Data. Physical Review Letters, 134, 041001 (2025). [https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.134.041001]

（审核：王菲）

编辑：贾爱平