阿瑟·麦克唐纳（Arthur McDonald）教授， 加拿大金斯顿女王大学工程物理和天文系教授，因“发现中微子震荡，并且因此证明中微子具有质量”，与日本科学家梶田隆章共同获得2015年的诺贝尔物理学奖。在本文中，他详细介绍了他关于宇宙中的“幽灵粒子”中微子的研究，并分享了职业选择的心得。他说，建议选择每天早上醒来感到开心的一些事情并进行尝试，然后看自己擅长哪些领域。
而在选择某个领域后，努力工作，保持与他人的友好关系，对于成功非常重要。
中微子：组成宇宙的幽灵粒子
在粒子天体物理学领域，科学家们试图理解宇宙是如何起源的，在基础层面上是如何运作的。利用来自天体物理源的粒子，我们在尽可能小的物质尺度上研究物理规律，并创造出数学公式，来描述基本粒子如何相互作用而构成出我们的宇宙。我和我的同事一直在研究中微子——宇宙的基本组成部分之一。这有助于理解宇宙自大约138亿年的大爆炸以来是如何演化的。
中微子是一种不同寻常的基本粒子，因为它们仅通过四种基本力中的两种来与物质相互作用，即引力和弱相互作用力。由于中微子几乎没有质量，它们自身的引力极小，几乎无法检测到。至于弱相互作用力，中微子必须与其他质子、中子或电子非常靠近才能与它们相互作用。这些特性使得中微子极难被检测到。中微子穿过一般物质，似乎它们就是透明的一样。
实际上，中微子只有在直接撞击原子核或绕核旋转的电子时才会与物质相互作用，而这种情况相当罕见，因为原子内部非常空旷。在其他所有情况下，中微子都能够毫不受阻地穿过物质——包括每秒钟穿过我们身体的数十亿个中微子！
尽管中微子很难被探测到，但它们在宇宙的形成中扮演着核心的角色。它们协助构建了恒星和星系等体系，还帮助创造了一些在大爆炸后形成的基本元素。中微子有三种类型，或味，分别是电子中微子、μ子中微子和τ中微子。每种味的中微子都只与相应的基本粒子（即电子、μ子和τ子）相互作用。我们不确定为什么只有三种类型的中微子，但这些是我们迄今为止发现的类型，而且它们符合标准模型的预测。
如何探测中微子？
当我们开始对中微子进行研究时，粒子天体物理学中存在一个悬而未决的问题，即太阳中微子问题。为了探测中微子，人们已经建造了特殊的探测器。结果表明，与基于对太阳燃烧的可靠计算相比，人们探测到的来自太阳的电子中微子的数量比预期值要低得多。
在我们的SNO实验中，我们用纯重水填满了一个大容器，并测量了太阳中微子与重水碰撞的效应。基本上，我们测量了中微子与重水碰撞时发生的两种反应。在第一种反应中，电子中微子与重水的氘原子相互作用。这种相互作用会将原子核中的中子变成质子和能产生光的快速运动的电子，我们测量了这个电子所产生的光。在第二种反应中，所有三种味的中微子（电子、μ子和τ子）与氘原子相互作用。
如上所述，我们面临的挑战是解决太阳中微子的问题，即为何到达地球的电子中微子数量仅为预期数量的三分之一。实验或理论（或两者）可能是不正确的，或者太阳发出的电子中微子可能在前往地球的过程中改变了味，从而逃脱了仅对（或主要对）电子中微子敏感的检测器。我们的实验表明，电子中微子在旅途中可以改变味——这就是太阳中微子问题的答案！
给年轻人的建议
选择职业时，我建议选择让你每天早上醒来都感到开心的一些事情，然后去尝试。然后，看看你擅长哪些领域——这就是我所做的！我认为这是选择职业的一个非常好的方法。选择了某个领域后，你需要一直努力工作，并与周围的人保持积极友好的关系——这对你的成功非常重要。同时，保持好奇心也非常重要，因为整个世界，特别是科学领域，一直在快速变化着。保持好奇心，学习新事物，并适应新的进展非常重要。
此外，请记住，你们年轻人最擅长使用和开发新技术，所以你们可以做出很多贡献！