آرثر ب. ماكدونالد

آرثر بروس ماكدونالد، الحائز على وسام كندا ووسام أونتاريو ووسام الجمعية الوطنية للفيزياء الفلكية وزمالة الجمعية الملكية وزمالة الجمعية الملكية للكيمياء وشهادة الهندسة المهنية (مواليد 29 أغسطس 1943)، هو عالم فيزياء فلكية كندي . يشغل ماكدونالد منصب مدير تعاون مرصد سودبري للنيوترينو ، وشغل كرسي غوردون وباتريشيا غراي في فيزياء الجسيمات الفلكية بجامعة كوينز في كينغستون، أونتاريو، من عام 2006 إلى عام 2013. وقد مُنح جائزة نوبل في الفيزياء لعام 2015 مناصفةً مع الفيزيائي الياباني تاكاكي كاجيتا .

وُلد آرثر ماكدونالد في 29 أغسطس 1943، ^{[ 1 ]} في سيدني ، نوفا سكوتيا . ^{[ 2 ]} تخرج بدرجة بكالوريوس في الفيزياء عام 1964، ثم بدرجة ماجستير في الفيزياء عام 1965 من جامعة دالهاوزي في نوفا سكوتيا . ^{[ 3 ]} بعد ذلك، حصل على درجة الدكتوراه في الفيزياء عام 1969 من معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا . ^{[ 4 ]} أشار ماكدونالد إلى أن مُدرّس الرياضيات في المدرسة الثانوية وأستاذ الفيزياء في سنته الأولى بجامعة دالهاوزي كانا مصدر إلهامه لدخول مجال الفيزياء. ^{[ 5 ]}

عمل آرثر ماكدونالد كباحث في مختبرات تشوك ريفر النووية شمال غرب أوتاوا من عام 1969 إلى عام 1982. وأصبح أستاذاً للفيزياء في جامعة برينستون من عام 1982 إلى عام 1989، ثم غادر برينستون لينضم إلى جامعة كوينز حيث عمل أستاذاً من عام 1989 إلى عام 2013.

كان ماكدونالد عالماً زائراً في المنظمة الأوروبية للأبحاث النووية (CERN) في جنيف عام 2004. ^{[ 6 ]}

في عام 2013، أصبح ماكدونالد أستاذاً فخرياً في جامعة كوينز في كينغستون، كندا . ولا يزال نشطاً في الأبحاث الأساسية المتعلقة بالنيوترينوات والمادة المظلمة في مختبر SNOLAB تحت الأرض، وكان عضواً سابقاً في مجلس إدارة معهد بيريميتر للفيزياء النظرية . ^{[ 3 ] [ 7 ] [ 8 ]}

وشملت مناصبه الزائرة: سيرن ، وجامعة واشنطن (1978)، ومختبر لوس ألاموس الوطني (1981)، وجامعة هاواي (2004، 2009)، وجامعة أكسفورد (2003، 2009)، وجامعة كوينز (1988). ^{[ 9 ]}

يُجري الفيزيائيون أبحاثًا حول ما إذا كانت النيوترينوات تمتلك كتلة أم لا. منذ أواخر الستينيات، أشارت التجارب إلى احتمال امتلاكها كتلة. وتتوقع النماذج النظرية للشمس أن تُنتج النيوترينوات بأعداد كبيرة. إلا أن أجهزة كشف النيوترينوات على الأرض رصدت مرارًا وتكرارًا عددًا أقل من المتوقع. ولأن النيوترينوات تأتي في ثلاثة أنواع (نيوترينو الإلكترون، ونيوترينو الميون، ونيوترينو تاو)، ولأن أجهزة كشف النيوترينوات الشمسية كانت حساسة بشكل أساسي لنيوترينو الإلكترون فقط، فإن التفسير المُرجّح على مر السنين هو أن تلك النيوترينوات "المفقودة" قد تغيرت، أو تذبذبت، إلى نوع لا تتمتع أجهزة الكشف بحساسية تُذكر تجاهه. إذا تذبذب النيوترينو ، وفقًا لقوانين ميكانيكا الكم ، فلا بد أن تكون له كتلة. ^{[ 7 ]}

في عام 1984، اقترح هيرب تشين ، المتعاون مع ماكدونالد في جامعة كاليفورنيا في إرفاين، مزايا استخدام الماء الثقيل ككاشف للنيوترينوات الشمسية. ^{[ 10 ]} على عكس الكواشف السابقة، فإن استخدام الماء الثقيل يجعل الكاشف حساسًا لتفاعلين، أحدهما حساس لجميع أنواع النيوترينوات، والآخر حساس لنيوترينو الإلكترون فقط. وبالتالي، يمكن لهذا الكاشف قياس تذبذبات النيوترينو مباشرةً. شكّل تشين، والبروفيسور جورج إيوان، والبروفيسور ديفيد سنكلير، وماكدونالد، و12 عالمًا آخر، فريق مرصد سادبري للنيوترينو (SNO) الأصلي لاستغلال هذه الفكرة في عام 1984. ^{[ 6 ] [ 11 ]} كان من المقرر أن يكون مرصد سادبري للنيوترينو منشأة كاشفة تستخدم 1000 طن من الماء الثقيل، وتقع على عمق 2100 متر (6800 قدم) تحت الأرض في منجم خارج سادبري، أونتاريو. إلا أن تشين توفي بمرض اللوكيميا في نوفمبر 1987. 

في أغسطس/آب 2001، أعلن مرصد سادبري للنيوترينو ، بقيادة ماكدونالد منذ عام 1989، عن رصدٍ أشار مباشرةً إلى أن نيوترينوات الإلكترون القادمة من الشمس تتذبذب لتتحول إلى نيوترينوات الميون والتاو. وقد نال ماكدونالد جائزة بنجامين فرانكلين في الفيزياء عام 2007، وجائزة نوبل في الفيزياء عام 2015 ، وجائزة الاختراق في الفيزياء الأساسية عام 2016 لاكتشافه تذبذبات النيوترينو وإثباته أن للنيوترينوات كتلة. ^{[ 4 ] [ 12 ]}

يشارك البروفيسور ماكدونالد الآن في الأبحاث مع تجارب SNO+ وDEAP-3600 في SNOLAB، وهو مختبر تحت الأرض موسع في موقع SNO الأصلي تحت الأرض، ومع تعاون DarkSide-20k لتطوير تجربة في المختبر تحت الأرض بالقرب من غران ساسو ، إيطاليا.

تم تسمية معهد آرثر بي ماكدونالد الكندي لأبحاث فيزياء الجسيمات الفلكية في البداية باسم المركز الكندي لأبحاث فيزياء الجسيمات الفلكية قبل أن يغير اسمه إلى معهد آرثر بي ماكدونالد الكندي لأبحاث فيزياء الجسيمات الفلكية في مايو 2018، وذلك تقديراً لعمل الدكتور آرثر بي ماكدونالد الرائد في جعل كندا رائدة في فيزياء الجسيمات الفلكية.

في ربيع عام 2020، وسط جائحة كوفيد-19 وما ترتب عليها من نقص في الإمدادات، أصبح ماكدونالد أحد قادة مشروع إنتاج أجهزة التنفس الاصطناعي بكميات كبيرة وبتكلفة منخفضة. ^{[ 13 ]} وقد صرّح ماكدونالد بأن المشروع بدأه البروفيسور كريستيانو غالبياتي من جامعة برينستون، الذي كان يخضع للحجر الصحي في ميلانو بإيطاليا. ^{[ 14 ]} وقد ألهم غالبياتي زملاءه في تجربة فيزياء المادة المظلمة DarkSide-20k بعد أن لاحظ أوجه التشابه بين متطلبات جهاز التنفس الاصطناعي ومتطلبات تجارب فيزياء الجسيمات. ^{[ 15 ]} قاد ماكدونالد الفريق الكندي الذي ضم أعضاءً من مختبر TRIUMF، ومختبر CNL Chalk River، ومختبر SNOLAB، ومعهد ماكدونالد الكندي لأبحاث فيزياء الجسيمات الفلكية، وذلك بعد استجابة إيجابية قوية من مديري هذه المؤسسات. يعتمد تصميم جهاز التنفس الاصطناعي، المسمى جهاز التنفس الاصطناعي ميلانو، على جهاز مانلي، ولكنه يستخدم الإلكترونيات الحديثة كلما أمكن ذلك. ^{[ 16 ]} نُشرت التفاصيل لأول مرة في 23 مارس/آذار من قِبل حوالي 150 متعاونًا، بموجب ترخيص CERN للأجهزة مفتوحة المصدر . ^{[ 17 ]} حظي المشروع بدعم رئيس الوزراء جاستن ترودو الذي توقع طلبية أولية لـ 30,000 وحدة للمستشفيات الكندية من عدة موردين. ^{[ 18 ]} تم تقديم طلبية لـ 10,000 وحدة إلى شركة Vexos في ماركهام.

• 1983، زميل الجمعية الفيزيائية الأمريكية
• 1998، زمالة كيلام البحثية من مجلس كندا ^{[ 19 ]}
• 2003، جيرهارد هيرزبيرج، الميدالية الذهبية الكندية للعلوم والهندسة
• 2005، جائزة برونو بونتيكورفو في فيزياء الجسيمات، JINR، دوبنا
• 2006، ضابط في وسام كندا ^{[ 20 ]}
• 2007، ميدالية بنجامين فرانكلين في الفيزياء مع يوجي توتسوكا ^{[ 4 ]}
• 2009، زميل الجمعية الملكية (FRS) للمملكة المتحدة والكومنولث ^{[ 21 ]}
• 2009، عضو في قاعة مشاهير العلوم والهندسة الكندية
• 2010، جائزة كيلام من مجلس كندا للعلوم الطبيعية ^{[ 19 ]}
• 2011، ميدالية هنري مارشال توري من الجمعية الملكية الكندية ^{[ 22 ]}
• 2011، جائزة كوكوني من الجمعية الفيزيائية الأوروبية (بالاشتراك مع يويتشيرو سوزوكي) ^{[ 23 ]}
• 2012، عضو في وسام أونتاريو
• 2015، جائزة نوبل في الفيزياء (بالاشتراك مع تاكاكي كاجيتا ) ^{[ 24 ]}
• 2015، الترقية إلى رتبة رفيق في وسام كندا ^{[ 25 ]}
• 2016، الكويكب 229781 آرثر ماكدونالد ، الذي اكتشفه فينسينزو كاسولي في فاليماري دي بوربونا في عام 2008، تم تسميته على شرفه. ^{[ 26 ] [ 27 ]}
• 2016، جائزة الاختراق في الفيزياء الأساسية (بالتعاون مع SNO)
• 2016، عضو أجنبي في الأكاديمية الوطنية للعلوم ^{[ 28 ]}
• 2016، عضو في وسام نوفا سكوتيا ^{[ 29 ]}

• آرثر ب. ماكدونالد والنيوترينوات المتذبذبة
• اقتباسات آرثر ب. ماكدونالد مع صور
• آرثر ب. ماكدونالد على موقع جائزة نوبل