阿瑟·麥克唐納（Arthur McDonald）教授，加拿大金斯頓女王大學(xué)工程物理和天文系教授，因“發(fā)現(xiàn)中微子震蕩，并且因此證明中微子具有質(zhì)量”，與日本科學(xué)家梶田隆章共同獲得2015年的諾貝爾物理學(xué)獎。圖源：Boardhead, CC BY-SA 3.0 , via Wikimedia Commons 2023年，Frontiers for Young Minds期刊網(wǎng)站再度邀請五位諾貝爾獎得主，專門為青少年撰寫關(guān)于他們的研究的科普文章。《賽先生》獲授權(quán)翻譯了這一系列文章。 阿瑟·麥克唐納（Arthur McDonald）教授因“發(fā)現(xiàn)中微子震蕩，并且因此證明中微子具有質(zhì)量”，與日本科學(xué)家梶田隆章共同獲得2015年的諾貝爾物理學(xué)獎。在本文中，他詳細(xì)介紹了他關(guān)于宇宙中的“幽靈粒子”中微子的研究，并分享了職業(yè)選擇的心得。他說，建議選擇每天早上醒來感到開心的一些事情并進(jìn)行嘗試，然后看自己擅長哪些領(lǐng)域。而在選擇某個領(lǐng)域后，努力工作，保持與他人的友好關(guān)系，對于成功非常重要。
Art McDonald ｜撰文
趙金瑜 ｜翻譯
陳曉雪 ｜審校
在粒子天體物理學(xué)領(lǐng)域，科學(xué)家們試圖理解宇宙是如何起源的，在基礎(chǔ)層面上是如何運作的。利用來自天體物理源的粒子，我們在盡可能小的物質(zhì)尺度上研究物理規(guī)律，并創(chuàng)造出數(shù)學(xué)公式，來描述基本粒子如何相互作用而構(gòu)成出我們的宇宙。我和我的同事一直在研究中微子——宇宙的基本組成部分之一。這有助于理解宇宙自大約138億年的大爆炸以來是如何演化的。在本文中，我將向你介紹被稱為中微子的“幽靈粒子”——它們是什么，我們?nèi)绾螠y量它們，以及為什么我們的發(fā)現(xiàn)要求對測量方法進(jìn)行重大改變。在這個過程中，你將了解到我們周圍最難以捉摸的東西，有時也是最重要的。宇宙是由什么構(gòu)成的，自大爆炸以來是如何演化的，這些是我們可以問自己的一些最有趣的問題。為了科學(xué)地回答這些問題，我們可以使用各種方法和途徑。我來自粒子天體物理學(xué)領(lǐng)域——這是一個相對較新的研究領(lǐng)域，研究在太空中游蕩的基本粒子，特別是那些到達(dá)地球的粒子。粒子物理學(xué)家試圖理解構(gòu)成物質(zhì)的基本粒子以及控制這些粒子之間相互作用的力。一般來說，我們試圖發(fā)展實驗方法來尋找最小的粒子，即所謂的基本粒子——不能再細(xì)分的粒子。然后，根據(jù)我們的發(fā)現(xiàn)，我們建立出所謂的理論模型，即思想和方程的集合，解釋物質(zhì)是如何從這些基本粒子中產(chǎn)生的。我們從不說我們的模型是最好的，因為每個模型都基于當(dāng)前對事物的理解水平，以及儀器的靈敏度或分辨率。隨著時間的推移，儀器會變得越來越敏感，關(guān)于物質(zhì)和我們所生活的宇宙的基本組成部分，我們因此會了解到很多新鮮而令人興奮的東西。長期以來，人們用標(biāo)準(zhǔn)模型來描述粒子和它們之間的相互作用力[1]。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)模型，所有物質(zhì)，包括構(gòu)建我們身體的原子、我們呼吸的空氣以及我們從太陽接收到的光，都由基本粒子組成的。這些粒子是在約138億年前的大爆炸以及隨后的宇宙演化過程中產(chǎn)生的。基本粒子包括電子、夸克和中微子（圖1A），以及你可能聽說過的其他粒子，如光子、玻色子、膠子和希格斯粒子。本文將重點介紹中微子。所有的基本粒子都通過四種基本力來相互作用，分別為強相互作用力、弱相互作用力、電磁力和引力?？淇藰?gòu)成了質(zhì)子和中子。質(zhì)子和中子則構(gòu)成了原子核，周圍環(huán)繞著電子（圖1B）。
圖1：基本粒子。（A）根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)模型，宇宙創(chuàng)生之初產(chǎn)生了被稱為夸克、電子和中微子的基本粒子?？淇擞袔追N類型，其中有上夸克（u）和下夸克（d），以及三種中微子（νx，其中ν表示中微子，x代表三種類型中的一種）。（B）夸克是質(zhì)子和中子的組成部分。中子和質(zhì)子構(gòu)成了原子核，而電子圍繞著原子核轉(zhuǎn)。（C）中微子有三種類型，或稱味，它們能與三種基本粒子相互作用：電子、μ子和τ子。中微子由天然放射性物質(zhì)放射出來，也可以通過在被稱為加速器的科學(xué)裝置中的某些反應(yīng)來產(chǎn)生。然而，（地球上檢測到的）中微子大部分來源于太陽，通過太陽內(nèi)部的核聚變產(chǎn)生。在核聚變中，兩個原子核結(jié)合成一個更重的原子，同時釋放出大量能量和包括中微子在內(nèi)的粒子。這些中微子需要2秒鐘才能離開太陽，大約需要8分鐘才能到達(dá)地球。它們的數(shù)量是驚人的——據(jù)估計，在1秒內(nèi)，地球表面的1平方厘米土地上，有650億個太陽中微子穿過！中微子是一種不同尋常的基本粒子，因為它們僅通過四種基本力中的兩種來與物質(zhì)相互作用，即引力和弱相互作用力（弱相互作用力可以使中微子將中子變成質(zhì)子和電子）。由于中微子幾乎沒有質(zhì)量，它們自身的引力極小，幾乎無法檢測到。至于弱相互作用力，中微子必須與其他質(zhì)子、中子或電子非?？拷拍芘c它們相互作用。這些特性使得中微子極難被檢測到[2]。中微子穿過一般物質(zhì)，似乎它們就是透明的一樣。實際上，中微子只有在直接撞擊原子核或繞核旋轉(zhuǎn)的電子時才會與物質(zhì)相互作用，而這種情況相當(dāng)罕見，因為原子內(nèi)部非常空曠。在其他所有情況下，中微子都能夠毫不受阻地穿過物質(zhì)——包括每秒鐘穿過我們身體的數(shù)十億個中微子！由于中微子與我們的探測器的相互作用極其微弱，因此極其難以觀察和測量它們的性質(zhì)。由于它們與物質(zhì)很少發(fā)生相互作用，因此有人將中微子稱為“宇宙中的幽靈”。盡管中微子很難被探測到，但它們在宇宙的形成中扮演著核心的角色。它們協(xié)助構(gòu)建了恒星和星系等體系，還幫助創(chuàng)造了一些在大爆炸后形成的基本元素。中微子有三種類型，或味，分別是電子中微子、μ子中微子和τ中微子。每種味的中微子都只與相應(yīng)的基本粒子（即電子、μ子和τ子）相互作用（圖1C）[3]。我們不確定為什么只有三種類型的中微子，但這些是我們迄今為止發(fā)現(xiàn)的類型，而且它們符合標(biāo)準(zhǔn)模型的預(yù)測。下面將要介紹的，我和梶田隆章教授共同獲得2015年諾貝爾物理學(xué)獎的重要發(fā)現(xiàn)，就與中微子從太陽核心到達(dá)地球時味的變化有關(guān)。當(dāng)我們開始對中微子進(jìn)行研究時，粒子天體物理學(xué)中存在一個懸而未決的問題，即太陽中微子問題[4]。
為了探測中微子，人們已經(jīng)建造了特殊的探測器。結(jié)果表明，與基于對太陽燃燒的可靠計算相比，人們探測到的來自太陽的電子中微子的數(shù)量比預(yù)期值要低得多。從太陽到達(dá)地球的中微子數(shù)目的測量值和預(yù)期值之間存在差異，這意味著要么我們需要修正基本粒子的標(biāo)準(zhǔn)模型并改變我們對中微子的理解方式，要么需要改變從太陽抵達(dá)的中微子數(shù)目的計算方式。不管是哪種情況，都對我們對宇宙的理解有重大影響。因此許多粒子天體物理學(xué)家一起，致力于設(shè)計一個能夠解決太陽中微子問題的實驗。正如前面提到的，我們難以通過與探測器的直接相互作用來測量中微子。不過，人們通常使用基本粒子在放射性過程中發(fā)射時產(chǎn)生的效應(yīng)來間接測量中微子。例如，可以使用稱為β衰變的放射性過程來測量電子中微子，該反應(yīng)過程會發(fā)射電子。我們可以測量發(fā)射出來的電子的能量，科學(xué)家們最初認(rèn)為在這個過程中只會發(fā)射電子，所以他們期望測量到所有發(fā)射電子的單一能量值。但實際上，他們得到了一系列低能量的發(fā)射電子（譯者注：即一個連續(xù)的能量譜，而非預(yù)期的尖銳單峰）！為了解釋這個能譜，他們假定另一種粒子（電子中微子）也被釋放出來。通過這種方式，他們利用β衰變時發(fā)射電子的“缺失能量”間接測量了電子中微子。在加拿大薩德伯里中微子天文臺（SNO）的實驗中（見圖2A和附錄），我們使用類似的方法，通過中微子對一種特殊的水（稱為重水）產(chǎn)生的效應(yīng)來間接測量中微子。如你所知，普通水（H2O）由1個氧原子（O）和2個氫原子（H）組成。氫原子核中有1個質(zhì)子。相比之下，重水（D2O）則包含1個氧原子和2個氘原子（D）。氘原子核中有1個質(zhì)子和1個中子（換句話說，它是一個帶有額外中子的氫原子）。這使得它的重量增加了10％，但化學(xué)性質(zhì)變化不大。重水是天然存在的，每6400個水分子中就有1個是D2O。
圖2：用于探測中微子的地下薩德伯里中微子天文臺。（A）SNO中微子實驗在地下約2.1千米處進(jìn)行。它的目的是通過太陽中微子與重水的相互作用來探測它們。這個天文臺里有一個潔凈室，科學(xué)家們可以從這里將設(shè)備放入測量區(qū)域，測量區(qū)域里充滿了高純度水，用來阻擋周圍巖石的放射性。中間放置了一個灌滿重水的丙烯酸球體，周圍環(huán)繞著一個裝有光電管的球體，用于測量中微子撞擊重水時的效應(yīng)（圖源：McDonald教授）。（B）我們測量了兩個反應(yīng)：（1）電子中微子與氘核的相互作用，以及（2）三種味的中微子與氘核的相互作用。在我們的SNO實驗中，我們用純重水填滿了一個大容器，并測量了太陽中微子與重水碰撞的效應(yīng)?；旧?，我們測量了中微子與重水碰撞時發(fā)生的兩種反應(yīng)。在第一種反應(yīng)中，電子中微子與重水的氘原子相互作用。這種相互作用會將原子核中的中子變成質(zhì)子和能產(chǎn)生光的快速運動的電子（圖2B，反應(yīng)1），我們測量了這個電子所產(chǎn)生的光。在第二種反應(yīng)中，所有三種味的中微子（電子、μ子和τ子）與氘原子相互作用。在這種相互作用中，氘原子的原子核會分裂成一個質(zhì)子和一個游離的中子。游離的中子穿過重水，在實驗裝置的三個階段以不同的方式被探測到。在第一階段，中子被另一個氘原子俘獲，產(chǎn)生了與反應(yīng)1不同特性的光（圖2B，反應(yīng)2）。因此，我們有了兩種中微子與重水反應(yīng)發(fā)光的方式，我們可以使用光傳感器（稱為光電管）來測量這些反應(yīng)，因此我們可以間接地檢測中微子的存在。為確保我們只測量到中微子，而沒有其他輻射源的影響，我們付出了大量的努力。我們必須將來自外太空的放射線屏蔽，這就是我們要將探測器放置在被巖石環(huán)繞的地下約2公里處的原因（圖2A）。我們還必須確保沒有測量到巖石本身的輻射。具體來講，我們必須將重水區(qū)域與巖石中存在的兩種放射性元素（鈾和釷）隔離開來。為此，我們將重水容器浸泡在高純度水中——就放射性元素而言，這種水比自來水干凈數(shù)十億倍。這種超潔凈的水捕獲了來自巖石的放射性產(chǎn)物。我們還使用精心挑選的低放射性材料制造了探測器，并配備了超潔凈的空氣和工人，他們每次都要淋浴并要穿著無塵服。為了測量中微子與重水相互作用時發(fā)出的光，我們在重水容器周圍放置了許多光電管。建造這個實驗裝置非常具有挑戰(zhàn)性——它既是一項重要的工程任務(wù)，也是一項復(fù)雜的物理實驗。（要了解有關(guān)項目工程方面的更多信息，請參閱附錄）。如上所述，我們面臨的挑戰(zhàn)是解決太陽中微子的問題，即為何到達(dá)地球的電子中微子數(shù)量僅為預(yù)期數(shù)量的三分之一。實驗或理論（或兩者）可能是不正確的，或者太陽發(fā)出的電子中微子可能在前往地球的過程中改變了味，從而逃脫了僅對（或主要對）電子中微子敏感的檢測器。
在我們的實驗中，我們想要探究中微子是否在到達(dá)地球之前就改變了味。我們知道，太陽核心中只會產(chǎn)生電子中微子（μ子和τ子比電子重，因此產(chǎn)生它們及相關(guān)的中微子需要比太陽更多的能量）。這意味著，如果一些來自太陽的中微子不是電子中微子，那么它們在從太陽核心到地球的過程中一定改變了味。（中微子可以通過一種稱為中微子振蕩的量子現(xiàn)象周期性地改變味。）通過將我們的探測器調(diào)整到一個特定能量范圍，便可以檢測到來自太陽的中微子產(chǎn)生的效應(yīng)，而不受其他發(fā)射源（如能發(fā)射更高能量中微子的宇宙射線）的影響。在我們研究的能量范圍內(nèi)，太陽是目前到達(dá)地球的中微子的主要來源。在我們探測器的一次測量中，我們觀察到電子中微子與氘原子相互作用，并釋放出一個高速運動的自由電子，如上所述。在另一次測量中，我們觀察到三種味的中微子與氘原子相互作用，并釋放出一個自由運動的中子。換句話說，第一個測量告訴我們有多少個來自太陽的電子中微子，而第二個測量告訴我們來自太陽的所有中微子總數(shù)。將兩者進(jìn)行比較，我們發(fā)現(xiàn)來自太陽的中微子中僅有三分之一是電子中微子。因此，三分之二的中微子從電子中微子變成了μ中微子和τ中微子（圖3）[2,5]。我們的實驗表明，電子中微子在旅途中可以改變味——這就是太陽中微子問題的答案！
圖3：中微子在從太陽內(nèi)核發(fā)射到地球時會改變味。作為基本粒子標(biāo)準(zhǔn)模型的一部分內(nèi)容，人們最初假定中微子沒有質(zhì)量并以光速行進(jìn)。根據(jù)愛因斯坦的相對論，中微子振蕩的發(fā)現(xiàn)意味著中微子具有質(zhì)量。至于中微子通過空間改變味意味著它們具有質(zhì)量的詳細(xì)解釋，已經(jīng)超出了本文的討論范圍。但總的來說，愛因斯坦的狹義相對論決定了：味的周期性變化表明，從中微子的角度看，時間在流逝。會經(jīng)歷時間意味著中微子的速度比光速慢，因此具有質(zhì)量（譯者注：以光速運動的粒子，時間會停止，因此不會經(jīng)歷時間）。我們的實驗以及與我們共享諾貝爾獎的日本超級神岡實驗所做的測量，為超越標(biāo)準(zhǔn)模型的物理學(xué)提供了第一個證據(jù)。標(biāo)準(zhǔn)模型的擴展將使我們在非常基本的層面上對我們的宇宙有更完整的了解。大量人員付出了長期的努力，才使得這一偉大成就成為可能。我深深感激參與這個重要項目的每個人，我很幸運能夠參與其中。被授予諾貝爾獎，我認(rèn)為自己代表了所有使這個項目成功的技術(shù)高超、恪盡職守的同事。我在加拿大一個很小的鋼鐵制造城市長大。雖然那里的人們都很重視教育，但沒有人會預(yù)料到當(dāng)?shù)氐木用駮@得諾貝爾獎。這意味著，如果你努力工作并與真正優(yōu)秀的人合作，任何一個人都可能在生活中做出非常重要的貢獻(xiàn)，甚至可能會獲得像諾貝爾獎這樣的獎項。
選擇職業(yè)時，我建議選擇讓你每天早上醒來都感到開心的一些事情，然后去嘗試。然后，看看你擅長哪些領(lǐng)域——這就是我所做的！我認(rèn)為這是選擇職業(yè)的一個非常好的方法。選擇了某個領(lǐng)域后，你需要一直努力工作，并與周圍的人保持積極友好的關(guān)系——這對你的成功非常重要。同時，保持好奇心也非常重要，因為整個世界，特別是科學(xué)領(lǐng)域，一直在快速變化著。說出來你可能不信，當(dāng)我在1964年上大學(xué)時，學(xué)校才有了第一臺電腦。它又大又重，必須用起重機吊起來，然后從屋頂降到物理樓里！如今，你們中的很多人可能都擁有比那些早期電腦更強大、更小的便攜式電腦甚至是手機（圖4）。這是我的職業(yè)生涯中科學(xué)發(fā)生巨大變化的一個例子，我認(rèn)為這種驚人的趨勢將會持續(xù)下去。因此，保持好奇心，學(xué)習(xí)新事物，并適應(yīng)新的進(jìn)展非常重要。此外，請記住，你們年輕人最擅長使用和開發(fā)新技術(shù)，所以你們可以做出很多貢獻(xiàn)！因此，請不要猶豫，盡可能地了解最新的技術(shù)，并嘗試將這些知識傳授給其他人，甚至包括年長的同事。
圖4：保持好奇心，因為世界正在迅速變化。自從我在20世紀(jì)60年代當(dāng)學(xué)生以來，科技已經(jīng)有了飛躍式的發(fā)展，我相信這種高速發(fā)展將持續(xù)到未來。阿瑟·麥克唐納（Art McDonald）教授是來自加拿大的一位天體物理學(xué)家，1943年出生于加拿大新斯科舍省的悉尼市——布雷頓島上一座有大約3萬人口的城市。悉尼是一個很棒的城市，安全、有著豐富的社交生活、給予人支持，有許多樂于助人的老師。麥克唐納教授特別記得他的數(shù)學(xué)老師Bob Chafe先生。青少年時期，麥克唐納教授加入了一個俱樂部，這個俱樂部每周六晚上在YMCA舉辦社區(qū)舞會。在那里，他遇見了未來的妻子珍妮特。麥克唐納教授在加拿大的達(dá)爾豪斯大學(xué)獲得了物理學(xué)士和碩士學(xué)位，在美國加州理工學(xué)院獲得了物理學(xué)博士學(xué)位。從加州理工學(xué)院之后，他接受了加拿大原子能公司（AECL）Chalk River核實驗室的研究職位，在加速器設(shè)施上進(jìn)行基礎(chǔ)研究。1982年，麥克唐納教授搬到了美國新澤西州的普林斯頓大學(xué)，成為一名教授。在上世紀(jì)80年代，他加入了在加拿大安大略省建造薩德伯里中微子天文臺（SNO）的項目，旨在研究太陽中微子問題。1989年，他成為加拿大安大略省金斯頓女王大學(xué)的教授，并成為SNO設(shè)施的主任。1999年，SNO天文臺開始探測中微子，這使麥克唐納教授及其團隊得出結(jié)論，中微子會改變它們的“味”，這意味著它們也具有一定的質(zhì)量。這與標(biāo)準(zhǔn)模型的預(yù)測相矛盾。在其職業(yè)生涯中，麥克唐納教授獲得了許多獎項，包括本杰明·富蘭克林獎?wù)拢?007年）、亨利·馬歇爾·托里獎?wù)拢?011年）、諾貝爾物理學(xué)獎（2015年）和基礎(chǔ)物理學(xué)突破獎（2016年）。目前，麥克唐納教授是加拿大皇后大學(xué)的名譽教授。他繼續(xù)從事關(guān)于中微子和暗物質(zhì)的基礎(chǔ)研究。在2020年春季的COVID-19大流行期間，麥克唐納成為以低成本批量生產(chǎn)供不應(yīng)求的機械呼吸機項目的負(fù)責(zé)人之一。麥克唐納教授和他的妻子珍妮特有四個孩子和九個孫輩。1. Cottingham, W. N., and Greenwood, D. A. 2007. An Introduction to the Standard Model of Particle Physics. New York, NY: Cambridge University Press.2. McDonald, A. B. 2016. Nobel lecture: the Sudbury Neutrino Observatory: observation of flavor change for solar neutrinos. Rev. Modern Phys. 88:030502. doi: 10.1103/RevModPhys.88.0305023. Acker, A., and Pakvasa, S. 1997. Three neutrino flavors are enough. Phys. Lett. B 397:209–15. doi: 10.1016/S0370-2693(97)00174-34. Haxton, W. C. 1995. The solar neutrino problem. Annu. Rev. Astron. Astrophys. 33:459–503.5. Ahmad, Q. R., Allen, R. C., Andersen, T. C., Anglin, J. D., Barton, J. C., Beier, E. W., et al. 2002. Direct evidence for neutrino flavor transformation from neutral-current interactions in the Sudbury Neutrino Observatory. Phys. Rev. Lett. 89:011301. doi: 10.1103/PhysRevLett.89.0113011. 基本粒子：構(gòu)成所有其他粒子的最小粒子。
2. 基本粒子標(biāo)準(zhǔn)模型：描述基本粒子及其通過自然力相互作用的模型。
3. 中微子：通過引力和弱相互作用力相互作用的基本粒子。
4. 放射性：原子核分解導(dǎo)致的高能粒子的自發(fā)發(fā)射。
5. 中微子的味：定義中微子類型的特征。中微子有三種不同的味——電子中微子，μ子中微子和τ子中微子。
6. 重水：含有氘原子而非氫原子的水。氘核中有一個質(zhì)子和一個中子，而氫原子只有一個質(zhì)子。它的化學(xué)性質(zhì)類似氫。
7. 光電倍增管：幫助我們測量中微子與重水相互作用時產(chǎn)生的光的光傳感器。
SNO實驗是一個偉大的協(xié)作項目，用于測量中微子及其味。在任何時候，都有超過150人參與實驗，每個人負(fù)責(zé)特定的部分。首先，我們必須在加拿大薩德伯里的一座廢棄礦山地下2公里的地方挖一個巨大的洞穴。施工隊不得不在洞穴地面上鉆孔并放置炸藥。然后他們必須將所有設(shè)備吊出洞穴，并引爆炸藥以加深和擴大空腔。之后，他們必須清除由爆炸產(chǎn)生的碎片。這個34米高（相當(dāng)于10層樓高），22米寬的空腔耗時兩年半，進(jìn)行了8輪爆破才得以建造完成。
在建造了空腔之后，我們需要建造一個能容納重水的丙烯酸球體。這個球體由120個小部件構(gòu)成，每個部件都足夠小，可以使用電梯將其放入到地下礦井中。接下來，我們需要在丙烯酸球體周圍建造一個圓頂，用于安置光電探測器，用來測量中微子與重水反應(yīng)的效應(yīng)?？傮w而言，我們使用升降機在球體上安裝了1萬個光電探測器。
附圖2：放置前60個（共120個）包含重水的丙烯酸球體。
附圖3：在安裝用來檢測中微子的光電傳感器之前，在丙烯酸球體周圍建造一個圓頂。
最終，我們用1000噸純重水（D2O）填滿了丙烯酸球體。這種水的純度非常高，每噸水每天只有不到一次自發(fā)性放射性衰變，比自來水的純度高出十億倍。盡管已經(jīng)用了巨量的純重水，我們每小時還是只能探測到1個來自太陽的中微子的效應(yīng)，因為中微子很少與物質(zhì)發(fā)生相互作用。如你所見，這個項目既是一項復(fù)雜的工程任務(wù)，也是一項基礎(chǔ)物理實驗。許多技術(shù)嫻熟、敬業(yè)的人們通力合作，朝著一個他們認(rèn)為具有重大意義的目標(biāo)而努力。我們經(jīng)常不得不選擇如何進(jìn)行實驗，我們通過詳細(xì)交流探討各種備選方案，直到小組一致贊成一種備選方案為止。幸運的是，在充分的討論后我們總能夠達(dá)成意見一致。通過以這種合作的方式一起工作，我們的實驗取得了成功，因此，我們學(xué)到了一些關(guān)于宇宙基本組成部分的新的和重要的東西。
附圖4：俯視丙烯酸球體（紅色）底部的廣角照片，周圍環(huán)繞著1萬個用于檢測中微子存在的光電傳感器。譯名對照表：
Art McDonald 阿瑟·麥克唐納
Takaaki Kajita 梶田隆章
Sudbury Neutrino Observatory (SNO) 薩德伯里中微子天文臺
Super-Kamiokande experiment 超級神岡實驗
Sydney, Nova Scotia 新斯科舍省悉尼市
Breton Island 布雷頓島
Dalhousie University 達(dá)爾豪斯大學(xué)
Queen’s University in Kingston 金斯頓女王大學(xué)
Benjamin Franklin Medal 本杰明·富蘭克林獎?wù)?/span>
Henry Marshall Tory Medal 亨利·馬歇爾·托里獎?wù)?/span>
注：本文封面圖來自Flickr。
關(guān)于Frontiers for Young Minds
Frontiers for Young Minds 創(chuàng)刊于2013年，是瑞士Frontiers出版社專為孩子們創(chuàng)辦的科學(xué)期刊，也是Frontiers花費多年心血培育的純公益項目。
它的運作模式和科技期刊完全相同，旨在從青少年時代即培養(yǎng)孩子們的科學(xué)思維，并提供與世界一流科學(xué)家交流的機會。截至目前，有5,250名青少年審稿人參與評審，790位科學(xué)導(dǎo)師來指導(dǎo)他們的審稿流程。
Frontiers for Young Minds的1,000多篇文章已獲得2,700多萬次瀏覽和下載，擁有英語、希伯來語和阿拉伯語三個版本。期刊編輯委員會目前由來自64多個國家的科學(xué)家和研究人員組成。
Frontiers for Young Minds 的內(nèi)容包含了天文學(xué)和物理、生物多樣性、化學(xué)和材料、地球及其資源、人類健康、數(shù)學(xué)、神經(jīng)科學(xué)和心理學(xué)——以及即將推出的工程和技術(shù)相關(guān)學(xué)科。雖然期刊的讀者是青少年，但 Frontiers for Young Minds 中發(fā)表的所有研究都基于堅實的循證科學(xué)研究。
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