아서 B. 맥도널드
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1. 개요
아서 B. 맥도널드는 캐나다의 물리학자이다. 그는 달하우지 대학교에서 학위를 받았고, 캘리포니아 공과대학교에서 박사 학위를 취득했다. 맥도널드는 처크 리버 원자력 연구소, 프린스턴 대학교, 퀸스 대학교 등에서 연구 및 교육 활동을 했다. 서드베리 중성미자 관측소(SNO)를 이끌며 중성미자 진동을 발견하여 중성미자가 질량을 가지고 있음을 증명한 공로로 2015년 노벨 물리학상을 수상했다. 또한, 코로나19 팬데믹 당시 저비용 인공호흡기 개발 프로젝트를 이끌었다.
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| 아서 B. 맥도널드 - [인물]에 관한 문서 | |
|---|---|
| 기본 정보 | |
 | |
| 본명 | 아서 브루스 맥도널드 |
| 출생일 | 1943년 8월 29일 |
| 출생지 | 노바스코샤주 시드니, 캐나다 |
| 거주지 | 온타리오주 킹스턴 |
| 국적 | 캐나다 |
| 웹사이트 | www.queensu.ca/physics/arthur-b-mcdonald |
| 학문 분야 | |
| 분야 | 천체물리학 |
| 모교 | 댈하우지 대학교 (BSc, MSc) 캘리포니아 공과대학교 (PhD) |
| 박사 지도교수 | 찰스 A. 반스 |
| 학위 논문 제목 | 17O, 17F 및 21Na에서 T = 3/2 상태의 여기 에너지 및 붕괴 특성 |
| 학위 논문 발표 연도 | 1970년 |
| 학위 논문 URL | https://thesis.library.caltech.edu/9095/ |
| 주요 업적 | 태양 중성미자 문제 해결 |
| 소속 기관 | 프린스턴 대학교 퀸스 대학교 |
| 수상 | |
| 수상 내역 | 벤자민 프랭클린 메달 (2007년) 헨리 마셜 토리 메달 (2011년) 노벨 물리학상 (2015년) 기초물리학상 (2016년) |
| 훈장 | |
| 훈장 내역 | 캐나다 훈장 (2006년) 온타리오 훈장 (2012년) 캐나다 훈장 (2015년) |
2. 생애 및 학력
아서 B. 맥도널드는 1943년 8월 29일 노바스코샤주 시드니에서 태어났다.[1][2] 그는 달하우지 대학교에서 1964년 물리학 이학사 학위, 1965년 물리학 이학석사 학위를 취득했으며,[3] 1969년 캘리포니아 공과대학교에서 물리학 철학박사 학위를 받았다.[11] 맥도널드는 고등학교 수학 교사와 달하우지 대학교 1학년 물리학 교수를 물리학 분야 진출에 영감을 준 인물로 꼽았다.[4]
2. 1. 초기 생애
아서 B. 맥도널드는 1943년 8월 29일 노바스코샤주 시드니에서 태어났다.[1][2] 1964년 달하우지 대학교에서 물리학 이학사 학위를, 1965년에는 같은 대학교에서 물리학 이학석사 학위를 취득했다.[3] 이후 1969년 캘리포니아 공과대학교에서 물리학 철학박사 학위를 받았다.[11] 맥도널드는 고등학교 수학 교사와 달하우지 대학교 1학년 물리학 교수를 자신의 물리학 분야 진출에 영감을 준 인물로 꼽았다.[4]2. 2. 학력
아서 B. 맥도널드는 1964년 달하우지 대학교에서 물리학 이학사 학위를, 1965년 같은 대학교에서 물리학 이학석사 학위를 취득했다.[3] 1969년 캘리포니아 공과대학교에서 물리학 철학박사 학위를 받았다.[11]3. 학술 경력
아서 맥도널드는 처크 리버 원자력 연구소, 프린스턴 대학교, 퀸스 대학교 등에서 연구원으로 근무하며 물리학 연구에 기여했다. 특히 SNOLAB 지하 연구소에서 중성미자와 암흑 물질에 대한 기초 연구를 진행했으며, 페리미터 이론 물리학 연구소 이사를 역임했다. CERN, 워싱턴 대학교, 로스 알라모스 국립 연구소, 하와이 대학교, 옥스퍼드 대학교 등에서 객원 직책을 맡기도 했다.
3. 1. 주요 경력
아서 맥도널드는 1969년부터 1982년까지 오타와 북서쪽에 위치한 처크 리버 원자력 연구소에서 연구원으로 근무했다.[9] 1982년부터 1989년까지 프린스턴 대학교 물리학 교수로 재직했고, 1989년부터 2013년까지 퀸스 대학교 교수로 재직했다.[9]2004년에는 유럽 입자 물리 연구소(CERN) 제네바 객원 과학자였다.[9] 2013년에는 킹스턴에 있는 퀸스 대학교 명예 교수가 되었다.[3] 그는 SNOLAB 지하 연구소에서 중성미자와 암흑 물질에 대한 기초 연구를 계속하고 있으며, 과거 페리미터 이론 물리학 연구소 이사였다.[3][5][6]
그의 객원 직책으로는 CERN, 워싱턴 대학교(1978), 로스 알라모스 국립 연구소(1981), 하와이 대학교(2004, 2009), 옥스퍼드 대학교(2003, 2009), 퀸스 대학교(1988) 등이 있다.[7]
3. 2. 객원 직책
아서 맥도널드는 유럽 입자 물리 연구소(CERN) (제네바, 2004년)[9], 워싱턴 대학교 (1978년), 로스 알라모스 국립 연구소 (1981년), 하와이 대학교 (2004년, 2009년), 옥스퍼드 대학교 (2003년, 2009년), 퀸스 대학교 (1988년)에서 객원 직책을 역임했다.[7]4. 연구 업적
맥도널드는 서드베리 중성미자 관측소(SNO)에서의 연구를 통해 중성미자 진동 현상을 발견하고 중성미자가 질량을 가지고 있음을 증명하여, 2007년 벤저민 프랭클린 메달 물리학 부문, 2015년 노벨 물리학상, 2016년 돌파상을 공동 수상했다.[11][12]
맥도널드는 SNO의 연구결과를 피지컬 리뷰 레터스지에 게재하였고, 그 중요성은 널리 인정받게 되었다. 이후 SNO 지하 부지에 확장된 지하 실험실인 SNOLAB에서 SNO+ 및 DEAP-3600 실험과 그란 사소 근처의 지하 실험실에서 실험을 개발하는 DarkSide-20k 협력에 참여하고 있다.
4. 1. 중성미자 연구 배경
물리학자들은 중성미자가 질량을 가지고 있는지 여부를 연구해 왔다. 1960년대 후반부터 실험을 통해 중성미자가 질량을 가질 수 있다는 징후가 나타났다. 태양의 이론적 모델은 중성미자가 대량으로 생성될 것이라고 예측한다. 지구상의 중성미자 검출기는 예상보다 적은 수의 중성미자를 반복적으로 관측해 왔다. 중성미자는 세 가지 종류(전자 중성미자, 뮤온 중성미자, 타우 중성미자)로 나뉘며, 태양 중성미자 검출기는 주로 전자 중성미자에만 민감하기 때문에, 수년 동안 선호되는 설명은 "사라진" 중성미자가 검출기가 거의 또는 전혀 감지하지 못하는 종류로 변환, 즉 진동했다는 것이다. 중성미자 진동에 따르면, 양자역학의 법칙에 따라 중성미자는 질량을 가져야 한다.[5]
1984년, 맥도널드의 협력자인 어바인 캘리포니아 대학교의 허브 첸은 중수소를 태양 중성미자 검출기로 사용하는 것의 장점을 제시했다.[8] 이전의 검출기와 달리, 중수소를 사용하면 검출기가 두 가지 반응에 민감해지는데, 하나는 모든 중성미자 종류에 민감하고, 다른 하나는 전자 중성미자에만 민감하게 된다. 따라서 이러한 검출기는 중성미자 진동을 직접 측정할 수 있었다. 첸, 조지 유안 교수, 데이비드 싱클레어 교수, 맥도널드, 그리고 12명의 다른 과학자들은 1984년에 이 아이디어를 활용하기 위해 최초의 서드베리 중성미자 관측소(SNO) 협력을 결성했다.[9][10] SNO는 온타리오주 서드베리 외곽의 광산 지하 약 2072.64m에 위치한 1000톤의 중수소를 사용하는 검출기 시설이었다. 그러나 첸은 1987년 11월 백혈병으로 사망했다.
1989년부터 맥도널드가 이끌어온 서드베리 중성미자 관측소는 2001년 8월에 태양에서 온 전자 중성미자가 뮤온 및 타우 중성미자로 진동하고 있다는 것을 직접적으로 시사하는 관측 결과를 보고했다.
4. 2. 서드베리 중성미자 관측소 (SNO)
1984년, 맥도널드의 협력자인 어바인 캘리포니아 대학교의 허브 첸은 중수소를 태양 중성미자 검출기로 사용하는 것의 장점을 제시했다.[8] 이전의 검출기와 달리, 중수소를 사용하면 검출기가 두 가지 반응에 민감해지는데, 하나는 모든 중성미자 종류에 민감하고, 다른 하나는 전자 중성미자에만 민감하게 된다. 따라서 이러한 검출기는 중성미자 진동을 직접 측정할 수 있었다. 첸, 조지 유안 교수, 데이비드 싱클레어 교수, 맥도널드, 그리고 12명의 다른 과학자들은 1984년에 이 아이디어를 활용하기 위해 최초의 서드베리 중성미자 관측소(SNO) 협력을 결성했다.[9][10] SNO는 온타리오주 서드베리 외곽의 광산 지하 약 2072.64m에 위치한 1000톤의 중수소를 사용하는 검출기 시설이었다. 그러나 첸은 1987년 11월 백혈병으로 사망했다.1989년부터 맥도널드가 이끌어온 서드베리 중성미자 관측소는 2001년 8월에 태양에서 온 전자 중성미자가 뮤온 중성미자 및 타우 중성미자로 진동하고 있다는 것을 직접적으로 시사하는 관측 결과를 보고했다. 이 보고는 2001년 8월 13일 『피지컬 리뷰 레터스』지에 게재되었으며, 그 중요성은 널리 인정받게 되었다. 맥도널드는 중성미자 진동의 발견과 중성미자가 질량을 가지고 있음을 증명한 공로로 2007년 벤저민 프랭클린 메달 물리학 부문, 2015년 노벨 물리학상, 2016년 돌파상을 공동 수상했다.[11][12]
4. 3. 중성미자 진동 발견
물리학자들은 중성미자가 질량을 가지고 있는지 여부를 연구해 왔다. 1960년대 후반부터 실험을 통해 중성미자가 질량을 가질 수 있다는 징후가 나타났다. 태양의 이론적 모델은 중성미자가 대량으로 생성될 것이라고 예측한다. 지구상의 중성미자 검출기는 예상보다 적은 수의 중성미자를 반복적으로 관측해 왔다. 중성미자는 세 가지 종류(전자 중성미자, 뮤온 중성미자, 타우 중성미자)로 나뉘며, 태양 중성미자 검출기는 주로 전자 중성미자에만 민감하기 때문에, 수년 동안 선호되는 설명은 "사라진" 중성미자가 검출기가 거의 또는 전혀 감지하지 못하는 종류로 변환, 즉 진동했다는 것이다. 중성미자 진동에 따르면, 양자역학의 법칙에 따라 중성미자는 질량을 가져야 한다.[5]
1984년, 맥도널드의 협력자인 어바인 캘리포니아 대학교의 허브 첸은 중수소를 태양 중성미자 검출기로 사용하는 것의 장점을 제시했다.[8] 이전의 검출기와 달리, 중수소를 사용하면 검출기가 두 가지 반응에 민감해지는데, 하나는 모든 중성미자 종류에 민감하고, 다른 하나는 전자 중성미자에만 민감하게 된다. 따라서 이러한 검출기는 중성미자 진동을 직접 측정할 수 있었다. 첸, 조지 유안 교수, 데이비드 싱클레어 교수, 맥도널드, 그리고 12명의 다른 과학자들은 1984년에 이 아이디어를 활용하기 위해 최초의 서드베리 중성미자 관측소(SNO) 협력을 결성했다.[9][10] SNO는 온타리오주 서드베리 외곽의 광산 지하 약 2072.64m에 위치한 1000톤의 중수소를 사용하는 검출기 시설이었다. 그러나 첸은 1987년 11월 백혈병으로 사망했다.
1989년부터 맥도널드가 이끌어온 서드베리 중성미자 관측소는 2001년 8월에 태양에서 온 전자 중성미자가 뮤온 및 타우 중성미자로 진동하고 있다는 것을 직접적으로 시사하는 관측 결과를 보고했다. SNO의 보고는 2001년 8월 13일 『피지컬 리뷰 레터스』지에 게재되었으며, 그 중요성은 널리 인정받게 되었다. 맥도널드와 토츠카 요지는 "중성미자라는 알려진 3가지 유형의 소립자가 충분한 장거리를 이동하는 과정에서 서로 변화하며, 그들이 질량을 가짐을 보였다"는 이유로 2007년 벤저민 프랭클린 메달의 물리학 부문을 수상했다.[32][33] 맥도널드는 중성미자 진동의 발견과 중성미자가 질량을 가지고 있음을 증명한 공로로 2015년 노벨 물리학상을 공동 수상했다.[11]
4. 4. 추가 연구
물리학자들은 중성미자가 질량을 가지고 있는지 여부를 연구해 왔다. 1960년대 후반부터 실험을 통해 중성미자가 질량을 가질 수 있다는 징후가 나타났다. 태양의 이론적 모델은 중성미자가 대량으로 생성될 것이라고 예측한다. 지구상의 중성미자 검출기는 예상보다 적은 수의 중성미자를 반복적으로 관측해 왔다. 중성미자는 세 가지 종류(전자 중성미자, 뮤온 중성미자, 타우 중성미자)로 나뉘며, 태양 중성미자 검출기는 주로 전자 중성미자에만 민감하기 때문에, 수년 동안 선호되는 설명은 "사라진" 중성미자가 검출기가 거의 또는 전혀 감지하지 못하는 종류로 변환, 즉 진동했다는 것이다. 중성미자 진동에 따르면, 양자역학의 법칙에 따라 중성미자는 질량을 가져야 한다.[5]
1984년, 맥도널드의 협력자인 어바인 캘리포니아 대학교의 허브 첸은 중수소를 태양 중성미자 검출기로 사용하는 것의 장점을 제시했다.[8] 이전의 검출기와 달리, 중수소를 사용하면 검출기가 두 가지 반응에 민감해지는데, 하나는 모든 중성미자 종류에 민감하고, 다른 하나는 전자 중성미자에만 민감하게 된다. 따라서 이러한 검출기는 중성미자 진동을 직접 측정할 수 있었다. 첸, 조지 유안 교수, 데이비드 싱클레어 교수, 맥도널드, 그리고 12명의 다른 과학자들은 1984년에 이 아이디어를 활용하기 위해 최초의 서드베리 중성미자 관측소(SNO) 협력을 결성했다.[9][10] SNO는 온타리오주 서드베리 외곽의 광산 지하 약 2072.64m에 위치한 1000톤의 중수소를 사용하는 검출기 시설이었다. 그러나 첸은 1987년 11월 백혈병으로 사망했다.
1989년부터 맥도널드가 이끌어온 서드베리 중성미자 관측소는 2001년 8월에 태양에서 온 전자 중성미자가 뮤온 및 타우 중성미자로 진동하고 있다는 것을 직접적으로 시사하는 관측 결과를 보고했다. 이 보고는 피지컬 리뷰 레터스지에 게재되었으며, 그 중요성은 널리 인정받게 되었다. 맥도널드와 토츠카 요지는 중성미자 진동의 발견과 중성미자가 질량을 가지고 있음을 증명한 공로로 2007년 벤저민 프랭클린 메달 물리학 부문, 2015년 노벨 물리학상, 2016년 돌파상을 공동 수상했다.[11][12]
맥도널드 교수는 현재 SNO 지하 부지에 확장된 지하 실험실인 SNOLAB에서 SNO+ 및 DEAP-3600 실험을, 그리고 그란 사소 근처의 지하 실험실에서 실험을 개발하는 DarkSide-20k 협력에 참여하고 있다.
5. 아서 B. 맥도널드 캐나다 입자 천체물리 연구소
아서 B. 맥도널드 캐나다 입자 천체물리 연구소(Arthur B. McDonald Canadian Astroparticle Physics Research Institute)는 아서 B. 맥도널드 박사의 획기적인 연구를 통해 캐나다가 입자 천체물리학 분야의 선두 주자가 된 것을 기리기 위해 2018년 5월 명칭이 변경되었다. 이전에는 캐나다 입자 천체물리 연구 센터(Canadian Particle Astrophysics Research Centre)로 불렸다.
6. 사회 공헌 활동
2020년 봄, 코로나19 범유행과 그에 따른 공급 부족 사태 속에서 맥도널드는 저비용 기계식 인공호흡기 대량 생산 프로젝트의 리더 중 한 명이었다.[13] 이 프로젝트는 이탈리아 밀라노에 갇힌 프린스턴 대학교 교수 크리스티아노 갈비아티에 의해 시작되었다.[14] 그는 인공호흡기의 요구 사항과 입자 물리학 실험의 요구 사항 간의 유사성을 인식한 후, DarkSide-20k 암흑 물질 물리학 실험 동료들에게 영감을 주어 행동을 촉구했다.[15] 맥도널드는 TRIUMF 연구소, CNL 척 리버, SNOLAB 및 맥도널드 캐나다 우주 입자 물리학 연구소의 구성원들과 함께 캐나다 팀을 이끌었다. 이들 기관의 이사들로부터 긍정적인 반응을 얻은 후였다. 기계식 벤틸레이터 밀라노(Mechanical Ventilator Milano)라고 불리는 이 디자인은 맨리 인공호흡기를 기반으로 하지만 가능한 모든 부분에서 현대적인 전자 장치를 사용한다.[16] 2020년 3월 23일, 약 150명의 협력자가 처음 발표한 세부 사항은 CERN 오픈 하드웨어 라이선스에 따라 공개되었다.[17] 이 프로젝트는 저스틴 트뤼도 캐나다 총리의 지원을 받았으며, 여러 공급업체로부터 캐나다 병원에 3만 대의 초기 주문을 예상했다.[18] 마컴에 위치한 Vexos에 1만 대의 주문이 들어갔다.
7. 수상 및 영예
아서 B. 맥도널드는 노벨 물리학상, 벤자민 프랭클린 메달, 게르하르트 헤르츠버그 캐나다 과학 및 공학 금메달 등 다양한 상을 받았다. 캐나다 훈장 수훈, 영국 왕립학회 및 미국 국립 과학 아카데미 회원으로도 선정되었다. 그의 이름을 딴 소행성 229781 아서 맥도널드가 있다.
7. 1. 주요 수상
| 연도 | 수상 내역 |
|---|---|
| 1983년 | 미국 물리학회 회원 |
| 1998년 | 캐나다 위원회 킬람 연구 펠로우십[21] |
| 2003년 | 게르하르트 헤르츠버그 캐나다 과학 및 공학 금메달, 톰 W. 보너 핵물리학상 |
| 2004년 | 브루노 폰테코르보 상 |
| 2005년 | 브루노 폰테코르보 상 (입자 물리학), 두브나 JINR |
| 2006년 | 캐나다 훈장 장교[19][34] |
| 2007년 | 벤자민 프랭클린 메달 (물리학) 요지 토츠카와 공동 수상[11], 톰슨 로이터 인용 영예상 (요지 토츠카와 공동 수상) |
| 2009년 | 영국 왕립학회 회원 (FRS)[20][35], 캐나다 과학 및 공학 명예의 전당 회원 |
| 2010년 | 캐나다 위원회 킬람 자연 과학상[21] |
| 2011년 | 캐나다 왕립 학회 헨리 마셜 토리 메달[22][36] |
| 2012년 | 온타리오 훈장 회원 |
| 2015년 | 노벨 물리학상 (가지타 다카아키와 공동 수상)[23][37], 캐나다 훈장 동반자 승진[24] |
| 2016년 | 229781 아서 맥도널드 소행성 명명, 획기적인 물리학상 (SNO 협력 연구와 공동 수상), 미국 국립 과학 아카데미 외국인 준회원[25], 노바 스코샤 훈장 회원[26], 기초 물리학 브레이크스루상 |
7. 2. 훈장 및 회원
| 연도 | 수상 및 경력 |
|---|---|
| 1983년 | 미국 물리학회 회원 |
| 1998년 | 캐나다 위원회 킬람 연구 펠로우십[21] |
| 2003년 | 게르하르트 헤르츠버그 캐나다 과학 및 공학 금메달 |
| 2003년 | 톰 W. 보너 핵물리학상 |
| 2004년 | 브루노 폰테코르보 상 |
| 2005년 | 브루노 폰테코르보 상 (입자 물리학), 두브나 JINR |
| 2006년 | 캐나다 훈장 장교[19] [34] |
| 2007년 | 벤자민 프랭클린 메달 (물리학) 요지 토츠카와 공동 수상[11] |
| 2007년 | 톰슨 로이터 인용 영예상 (요지 토츠카와 공동 수상) |
| 2009년 | 영국 왕립학회 회원 (FRS)[20] [35] |
| 2009년 | 캐나다 과학 및 공학 명예의 전당 회원 |
| 2010년 | 캐나다 위원회 킬람 자연 과학상[21] |
| 2011년 | 캐나다 왕립 학회 헨리 마셜 토리 메달[22] [36] |
| 2012년 | 온타리오 훈장 회원 |
| 2015년 | 노벨 물리학상 (가지타 다카아키와 공동 수상)[23] [37] |
| 2015년 | 캐나다 훈장 동반자 승진[24] |
| 2016년 | 기초 물리학 브레이크스루상 |
| 2016년 | 2008년 발레마레 디 보르보나 천문대에서 빈첸초 카술리가 발견한 소행성 229781 아서 맥도널드가 그의 이름을 따서 명명됨. |
| 2016년 | 획기적인 물리학상 (SNO 협력 연구와 공동 수상) |
| 2016년 | 미국 국립 과학 아카데미 외국인 준회원[25] |
| 2016년 | 노바 스코샤 훈장 회원[26] |
참조
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2015-10-13
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[5]
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Interview with Arthur B. McDonald
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2007-11-02
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[14]
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https://phy.princeto[...]
2023-09-05
[15]
뉴스
Nobel laureate leads push for simple made-in-Canada ventilator
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マクドナルドと共に「ベンジャミン・フランクリン・メダル」を受賞した戸塚は、当然にノーベル物理学賞の受賞も有力視されていたが、戸塚は2008年にがんで亡くなり、ノーベル物理学賞の受賞は実現しなかった。ちなみに、2015年にマクドナルドと共にノーベル物理学賞を受賞した梶田は戸塚の後輩である。
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