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超級神岡探測器(英語:Super-Kamiokande,可縮寫為Super-K或SK;日語:スーパーカミオカンデ),全名為超級神岡中微子探測實驗(Super-Kamioka Neutrino Detection Experiment),是日本東京大學在岐阜縣飛驒市神岡町的茂住礦山一個深達1000米的廢棄砷礦中建造的大型中微子探測器。其目標是探測質子衰變以及被設計來尋找太陽、地球大氣的中微子,並觀測銀河系內超新星爆發。[1]

成果

在1987年2月,一場超新星爆發SN1987A出現在大麥哲倫星系。在此次事件中,超級神岡探測器第一次偵測到超新星中微子。超級神岡探測器對這些中微子偵測到了11場事件。這次觀測證實了超新星爆發理論的正確性,並開啟了中微子天文學。 1998年,超級神岡探測器首次發現了中微子震盪的強烈證據,其觀測到了μ子中微子轉變為τ子中微子的現象,這顯示中微子具有質量。梶田隆章在該年的「中微子物理學・宇宙物理學國際會議」上發表該結果,並因此研究獲得2015年的諾貝爾物理學獎[2]

歷史

這台探測器最初名為「神岡核子衰變實驗」(KamiokaNDE),於1982年開始建造,1983年完工,圓柱形容器高16米,直徑15.6米,裝有3000噸水和大約1000隻光電倍增管,目的是探測粒子物理學中的一個基本問題——質子衰變。1985年,探測器開始進行擴建,名為神岡核子衰變實驗II期(KamiokaNDE-II),靈敏度大大提高。1987年2月,神岡探測器與美國的探測器共同發現了大麥哲倫雲中超新星1987A爆發時產生的中微子,這是人類首次探測到太陽系以外的天體產生的中微子。 儘管神岡探測器最初探測質子衰變的目標始終沒有實現,但卻可以接收來自太陽的中微子,並且測量其入射的方向,研究太陽中微子缺失問題。20世紀90年代,神岡觀測台耗資一億美元建造了更大的探測器,名為超級神岡探測器(Super-KamiokaNDE),它的探測物質增加到了 50000 噸高度純淨的水。一句話總結,探測器在各方面都有了長足的改進。超級神岡探測器於1996年開始觀測,其後自1998年起,超級神岡探測器開始發布探測結果。1998年,超級神岡探測器的領導者、日本科學家小柴昌俊發表了測量結果,給出中微子振盪的首個確切證據,認為中微子在三種不同「味」之間是可以相互轉換的,這也表明中微子是有質量的,而不是粒子物理標準模型中預言的零質量粒子。2002年,超級神岡探測器證實反應堆中產生的中微子發生了振盪。這個探測結果在中微子天文學和粒子物理學中具有里程碑式的意義,小柴昌俊因此獲得2002年的諾貝爾物理學獎。 2001年11月12日,超級神岡探測器數千隻光電倍增管由於連鎖反應突然爆裂,隨後工作人員重新排列了未損壞的光電倍增管,使其恢復了一部分工作能力,並加上了聚甲基丙烯酸甲酯保護殼,防止其進一步損壞。2005年7月到2006年6月,超級神岡探測器重新安裝了6000隻光電倍增管

參考來源