Arthur Bruce McDonald , CC OOnt ONS FRS FRSC P.Eng (nacido el 29 de agosto de 1943) es un astrofísico canadiense . McDonald es el director de la Colaboración del Observatorio de Neutrinos de Sudbury y ocupó la Cátedra Gordon y Patricia Gray en Astrofísica de Partículas en la Queen's University en Kingston, Ontario, de 2006 a 2013. Fue galardonado con el Premio Nobel de Física de 2015 junto con el físico japonés Takaaki Kajita .
Art McDonald nació el 29 de agosto de 1943, [1] en Sydney , Nueva Escocia . [2] Se graduó con una licenciatura en física en 1964 y una maestría en física en 1965 de la Universidad de Dalhousie en Nueva Escocia . [3] Luego obtuvo su doctorado en física en 1969 del Instituto de Tecnología de California . [4] McDonald citó a un profesor de matemáticas de secundaria y a su profesor de física de primer año en Dalhousie como sus inspiraciones para adentrarse en el campo de la física. [5]
Art McDonald trabajó como investigador en los Laboratorios Nucleares Chalk River, al noroeste de Ottawa, entre 1969 y 1982. Fue profesor de física en la Universidad de Princeton entre 1982 y 1989, y abandonó Princeton para incorporarse a la Universidad Queen's , donde fue profesor entre 1989 y 2013.
McDonald fue científico visitante en la Organización Europea para la Investigación Nuclear (CERN) en Ginebra en 2004. [6]
En 2013, McDonald se convirtió en profesor emérito de la Queen's University en Kingston, Canadá . Sigue activo en la investigación básica sobre neutrinos y materia oscura en el laboratorio subterráneo SNOLAB y fue miembro del consejo del Perimeter Institute for Theoretical Physics . [3] [7] [8]
Entre sus puestos de visita se incluyen el CERN , la Universidad de Washington (1978), el Laboratorio Nacional de Los Álamos (1981), la Universidad de Hawái (2004, 2009), la Universidad de Oxford (2003, 2009) y la Queen's University (1988). [9]
Los físicos han estado investigando si los neutrinos tienen masa o no. Desde finales de los años 1960, los experimentos han dado indicios de que los neutrinos pueden tener masa. Los modelos teóricos del Sol predicen que los neutrinos deberían producirse en grandes cantidades. Los detectores de neutrinos en la Tierra han visto repetidamente menos neutrinos de los esperados. Debido a que los neutrinos vienen en tres variedades (neutrinos electrónicos, muónicos y tau), y debido a que los detectores de neutrinos solares han sido principalmente sensibles solo a los neutrinos electrónicos, la explicación preferida a lo largo de los años es que esos neutrinos "perdidos" habían cambiado, u oscilado, en una variedad para la cual los detectores tenían poca o ninguna sensibilidad. Si un neutrino oscila , de acuerdo con las leyes de la mecánica cuántica , entonces debe tener una masa. [7]
En 1984, Herb Chen , colaborador de McDonald en la Universidad de California en Irvine, sugirió las ventajas de utilizar agua pesada como detector de neutrinos solares. [10] A diferencia de los detectores anteriores, el uso de agua pesada haría que el detector fuera sensible a dos reacciones, una reacción sensible a todos los sabores de neutrinos, la otra sensible sólo al neutrino electrónico. Por lo tanto, un detector de este tipo podría medir las oscilaciones de neutrinos directamente. Chen, el profesor George Ewan, el profesor David Sinclair, McDonald y otros 12 científicos formaron la colaboración original del Observatorio de Neutrinos de Sudbury (SNO) para explotar esta idea en 1984. [6] [11] El SNO iba a ser una instalación de detección que utilizaría 1000 toneladas de agua pesada ubicada a 6.800 pies (2.100 m) bajo tierra en una mina a las afueras de Sudbury, Ontario. Sin embargo, Chen murió de leucemia en noviembre de 1987.
En agosto de 2001, el Observatorio de Neutrinos de Sudbury , dirigido por McDonald desde 1989, informó de observaciones que sugerían directamente que los neutrinos electrónicos del Sol oscilaban en neutrinos muónicos y tau. McDonald es co-ganador de la Medalla Benjamin Franklin de Física de 2007, el Premio Nobel de Física de 2015 y el Premio Breakthrough en Física Fundamental en 2016 por el descubrimiento de las oscilaciones de neutrinos y la demostración de que los neutrinos tienen masa. [4] [12]
El profesor McDonald ahora participa en investigaciones con los experimentos SNO+ y DEAP-3600 en SNOLAB, un laboratorio subterráneo ampliado en el sitio subterráneo original de SNO y con la colaboración DarkSide-20k desarrollando un experimento en el laboratorio subterráneo cerca de Gran Sasso , Italia.
El Instituto Canadiense de Investigación en Física de Astropartículas Arthur B. McDonald recibió el nombre inaugural de Centro Canadiense de Investigación en Astrofísica de Partículas antes de cambiar su nombre a Instituto Canadiense de Investigación en Física de Astropartículas Arthur B. McDonald en mayo de 2018, en reconocimiento al trabajo pionero del Dr. Arthur B. McDonald que convirtió a Canadá en un líder en física de astropartículas.
En la primavera de 2020, en medio de la pandemia de COVID-19 y la escasez resultante, McDonald se convirtió en uno de los líderes de un proyecto para producir ventiladores mecánicos en masa a bajo costo. [13] McDonald ha declarado que el proyecto fue iniciado por el profesor de Princeton Cristiano Galbiati, quien estaba encerrado en Milán , Italia. [14] Inspiró la acción de sus colegas en el experimento de física de materia oscura DarkSide-20k después de reconocer las similitudes entre los requisitos de un ventilador y los de los experimentos de física de partículas. [15] McDonald dirigió el equipo canadiense con miembros del laboratorio TRIUMF, CNL Chalk River, SNOLAB y el Instituto Canadiense de Investigación en Física de Astropartículas McDonald después de una fuerte respuesta positiva de los directores de estas instituciones. El diseño, llamado Ventilador Mecánico Milano, se basa en el ventilador Manley, pero utiliza electrónica moderna siempre que sea posible. [16] Los detalles, publicados por primera vez el 23 de marzo por unos 150 colaboradores, se publicaron bajo la Licencia de Hardware Abierto del CERN . [17] El proyecto recibió el apoyo del Primer Ministro Justin Trudeau , quien anticipó un pedido inicial de 30.000 unidades a hospitales canadienses de varios proveedores. [18] Se ha realizado un pedido de 10.000 unidades a Vexos, Markham.