众所周知，地球表面71%的面积被水覆盖，但其中97.5%是海水，无法直接饮用。人类赖以生存的淡水资源仅占地球总水量的2.5%，且分布不均，加之人口增长、环境污染等因素的影响，水资源日益紧缺已成为全球面临的重大问题。
在这样的背景下，日本却在地下储存了5万吨淡水，这不禁引发了许多人的疑惑。难道日本真的像一些人猜测的那样，为了应对未来可能出现的资源危机，提前囤积淡水吗？
答案其实并非如此。日本储存5万吨淡水，并非出于什么不可告人的目的，而是为了进行一项名为“超级神冈探测器”的科学实验。
超级神冈探测器位于日本岐阜县的一个废弃矿山地下1000米处，是一座巨大的圆柱形水箱，内部储存了5万吨超纯水。该探测器的主要目标是研究中微子，一种极其微小的粒子，它们无时无刻不在宇宙中飞驰，却很少与其他物质发生作用。它们可以穿透地球、太阳、甚至整个银河系，而不留下任何痕迹。它们是太阳和恒星的能量源，也是超新星爆发和宇宙大爆炸的见证者。
要探测这种难以捉摸的粒子，就需要极其精密和巨大的设备，以及深入地下的环境。
神冈探测器的历史可以追溯到1983年，当时东京大学的小柴昌俊教授在神冈矿山的地下1000米处建造了一个直径为16米，高为15.6米，装满3000吨纯水的圆柱形水槽，作为中微子探测器的原型。水槽的内壁上安装了948个直径为50厘米的光电倍增管，用来检测水中带电粒子发出的切伦科夫辐射光。根据切伦科夫辐射光的强度和时间，可以确定带电粒子的能量和方向，从而推断出中微子的信息。
神冈探测器的第一个重大成就发生在1987年2月23日，当时它成功地观测到了来自大麦哲伦星云中的超新星爆发的中微子。这是人类历史上首次直接探测到超新星爆发的中微子，也是首次证实了中微子可以穿越整个银河系而不衰减。这一壮举为小柴昌俊赢得了2002年的诺贝尔物理学奖。
神冈探测器的升级版是超级神冈探测器，它于1996年开始运行，位于神冈矿山的地下1000米处，距离神冈探测器约300米。超级神冈探测器的水槽直径为39.3米，高度为41.4米，可容纳5万吨水，是神冈探测器的16倍。水槽的内壁上安装了11200个直径为50厘米的光电倍增管，是神冈探测器的12倍。超级神冈探测器的目的是通过观测太阳中微子、大气中微子、人造中微子等，来研究中微子的所有信息，包括它们的质量、振荡、相互作用和起源。
超级神冈探测器的第一个重大成就发生在1998年，当时它首次发现了中微子振荡的证据。中微子振荡是指中微子在传播过程中，会不断地在三种类型（电子型、μ型和τ型）之间转变。这一现象表明中微子不是无质量的，而是有非常小的质量，这与标准模型的预测不符。这一发现为梶田隆章赢得了2015年的诺贝尔物理学奖。
超级神冈探测器的第二个重大成就发生在2013年，当时它首次观测到了来自地球对面的大气中微子。这些中微子在穿过地球的过程中，会受到地球物质的影响，从而改变它们的振荡行为。这一现象被称为中微子物质效应，是中微子和反中微子之间的不对称性的证据，也是探索物质和反物质不对称之谜的重要途径。
超级神冈探测器的第三个重大成就发生在2020年8月，当时它完成了提高灵敏度的改造工程，并开始了新的观测。改造工程的主要内容是将水槽内壁上的光电倍增管全部更换为新型的光电倍增管，这些光电倍增管的直径为40厘米，数量为40000个，是原来的4倍。这样，水槽的有效光电面积增加了1.4倍，探测效率提高了1.6倍，背景噪声降低了一半。
改造后的超级神冈探测器将继续探索中微子的奥秘，以及质子衰变的可能性。质子衰变是指质子会自发地分裂为其他粒子，这是一种违反质量守恒的过程，如果被观测到，将是一个革命性的发现。
超级神冈探测器的未来版是顶级神冈探测器，它是一个将超级神冈探测器的能力提升20倍的项目，目前正在神冈矿山的地下建设。顶级神冈探测器的水槽直径为68米，高度为71米，可容纳26万吨水，是超级神冈探测器的5倍。水槽的内壁上将安装4万个直径为50厘米的光电倍增管，以及8万个直径为20厘米的光电倍增管，总数是超级神冈探测器的10倍。顶级神冈探测器的目的是通过观测更多的中微子，来探索中微子的新物理现象，以及质子衰变的概率。
