位于日本岐阜縣飛驒市神岡町地下一千米的超級(jí)神岡探測(cè)器（Super-Kamiokande），正利用約5萬(wàn)立方米（5000萬(wàn)升）超純水和近1.3萬(wàn)個(gè)光電倍增管，持續(xù)捕捉幾乎不與物質(zhì)發(fā)生作用的中微子信號(hào)，協(xié)助科學(xué)家研究宇宙基本粒子與物理規(guī)律。該設(shè)施由東京大學(xué)運(yùn)營(yíng)，是目前全球規(guī)模Zui大的在運(yùn)水面切倫科夫中微子觀測(cè)站。

探測(cè)器內(nèi)部圓柱形不銹鋼罐直徑39.3米、高41.4米。系統(tǒng)通過(guò)連續(xù)循環(huán)過(guò)濾去除水中的微米級(jí)灰塵、離子、細(xì)菌和氡氣等雜質(zhì)，以維持極高的光學(xué)透明度并降低傳感器噪聲。值得注意的是，超純水因離子濃度極低，對(duì)部分材料具有輕微浸出溶解傾向，但這并非傳統(tǒng)意義上的強(qiáng)酸腐蝕。自2020年起，SK-Gd項(xiàng)目向水中添加了釓，以提升中子識(shí)別能力，尤其針對(duì)古代超新星爆發(fā)產(chǎn)生的中微子探測(cè)。

探測(cè)器內(nèi)壁與外壁共分布約1.3萬(wàn)個(gè)光電倍增管，其中內(nèi)部為11129個(gè)20英寸主傳感器，外部為1885個(gè)輔助傳感器。這些傳感器并不直接探測(cè)中微子，而是記錄中微子與水中原子核或電子發(fā)生罕見(jiàn)相互作用后，產(chǎn)生的帶電粒子在水中超光速運(yùn)動(dòng)時(shí)激發(fā)的切倫科夫輻射光錐。通過(guò)分析各傳感器的受光量、觸發(fā)時(shí)序與空間分布，研究人員可重建事件方向、能量、相互作用位置及粒子類型。

將探測(cè)器深埋于山體之下并非出于美觀考量，而是為了利用厚達(dá)千米的花崗巖層作為天然屏蔽體，大幅削弱地表宇宙射線產(chǎn)生的背景噪聲。在淺地表環(huán)境中，密集的宇宙射線會(huì)淹沒(méi)極其稀有的中微子相互作用信號(hào)；而中微子本身穿透力極強(qiáng)，能幾乎不受阻礙地穿過(guò)地層直達(dá)地下實(shí)驗(yàn)室，使該環(huán)境成為開展此類研究的理想場(chǎng)所。

超級(jí)神岡探測(cè)器在現(xiàn)代粒子物理學(xué)史上具有里程碑意義。1998年，梶田隆章與科研團(tuán)隊(duì)在此首次提供確鑿證據(jù)，證實(shí)大氣中微子在傳播過(guò)程中會(huì)發(fā)生“振蕩”現(xiàn)象，即在不同“味”態(tài)之間轉(zhuǎn)換。該現(xiàn)象表明中微子具有非零質(zhì)量，修正了標(biāo)準(zhǔn)模型中將其視為無(wú)質(zhì)量粒子的原始設(shè)定?；诖隧?xiàng)發(fā)現(xiàn)，梶田隆章于2015年與加拿大薩德伯里中微子天文臺(tái)的阿瑟·麥克唐納共同獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

除基礎(chǔ)物理研究外，該觀測(cè)站長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)太陽(yáng)中微子、大氣中微子以及約295公里外J-PARC加速器產(chǎn)生的人工中微子束。同時(shí)，它保持對(duì)超新星爆發(fā)中微子的實(shí)時(shí)預(yù)警，并致力于尋找理論預(yù)言但尚未被實(shí)驗(yàn)證實(shí)的質(zhì)子衰變信號(hào)。質(zhì)子衰變的發(fā)現(xiàn)將為統(tǒng)一自然界基本力的理論提供關(guān)鍵實(shí)證。

日本正在神岡地區(qū)建造規(guī)模更大的繼任者——神岡二期探測(cè)器（Hyper-Kamiokande）。新裝置總水箱容量約26萬(wàn)立方米，科學(xué)分析有效體積約19萬(wàn)立方米，約為超級(jí)神岡的8.4倍。其結(jié)構(gòu)直徑約68米、水深71米，計(jì)劃安裝約2萬(wàn)個(gè)大型光電倍增管及近千個(gè)多傳感器模塊。地下巨大空腔的挖掘工程已于2025年7月31日竣工，2026年轉(zhuǎn)入水箱建造與探測(cè)器系統(tǒng)安裝階段。

根據(jù)Zui新官方日程，新探測(cè)器預(yù)計(jì)于2027年底啟動(dòng)注水與調(diào)試工作，大規(guī)?？茖W(xué)數(shù)據(jù)采集計(jì)劃于2028年正式開始。相較于此前2027年運(yùn)營(yíng)的預(yù)測(cè)，當(dāng)前時(shí)間表已作調(diào)整。新一代觀測(cè)站將重點(diǎn)研究中微子與反中微子行為差異（CP破壞），以探索宇宙物質(zhì)多于反物質(zhì)的成因，同時(shí)以更高分辨率搜尋質(zhì)子衰變，并在地球附近發(fā)生大質(zhì)量恒星坍縮時(shí)，捕獲數(shù)以萬(wàn)計(jì)的中微子以追蹤恒星內(nèi)核演化過(guò)程。