1982年，在一座廢棄多年的礦山之下1000米，日本斥資1億美元，耗時多年建造了一個直徑和高度大約為40米的圓柱體不鏽鋼容器，裡面裝著5萬噸的超純水，其純度高達99。999999%。

2020年，日本又斥資6億美元，在地下1800米的地方，開始建造更為龐大的圓柱體不鏽鋼容器，計劃7年建成。新容器的直徑和高度大約為70米，其中能夠裝下多達26萬噸的超純水。

那麼，日本在地下深處存放這麼多的超純水，到底想要幹什麼呢？

事實上，日本建造的容器是一種尖端的科學儀器，用於探測宇宙中極為神秘的中微子，該儀器被稱為超級神岡中微子探測器。未來要建成的是世界上最大的中微子探測器——頂級神岡探測器。至於為什麼要用到這麼多超純水，這與中微子的特性有關。

根據粒子物理標準模型，中微子是一種電中性的基本粒子。中微子的靜質量接近於零，這意味著它們的運動速度可以足夠趨於光速。那麼，中微子該如何探測呢？為什麼又要這樣大動干戈地去尋找中微子呢？

就目前所知，自然界中的一切力的相互作用，都可以歸結為四種基本自然力——強核力、弱核力、電磁力與引力。當粒子之間出現這四種基本相互作用時，就能探測到它們的存在。

然而，中微子不參與電磁力和強核力的作用，它們本身非常輕，引力作用極弱，而且弱核力的力程又極短，所以中微子極難被直接探測到。中微子可以直接穿透物體，而不會引起什麼變化。

在宇宙中，中微子主要來自於太陽。太陽內部進行氫核聚變，每秒能夠產生200萬億億億億（2×10^38）箇中微子，其能量佔太陽總輸出能量的1%。每秒鐘都會有9萬億億億（9×10^28）箇中微子穿過地球，穿過人類身體的中微子每秒可達95萬億個。

雖然每秒有大量的中微子穿過地球和我們的身體，但它們只是穿過去，幾乎不會產生什麼反應，所以我們根本無法感知到。只有藉助超級神岡這樣極其靈敏的中微子探測器，才能捕捉到零星幾個中微子。

在超級神岡探測器的內壁，裝有1。12萬個光電倍增管。探測器中注入了5萬噸的超純水，水中的各種雜質都被一一除去，使其幾乎只有水分子。另外，空氣也被淨化過。只有這樣，才能確保雜質不會干擾到中微子產生的微弱效應。

中微子幾乎都是直接穿透超級神岡探測器，但偶然有零星的中微子會撞上水分子中的氫和氧原子，由此產生速度極高的粒子，它們在水中的傳播速度快於水中的光速，這就會產生短波長的切倫科夫輻射。光電倍增管可以把這種十分微弱的光訊號轉換成電訊號，這樣就能探測到中微子。

1987年，大麥哲倫星系中爆發了一顆超新星——SN1987A，它能釋放出多達10^57箇中微子。超級神岡探測器捕捉到了11箇中微子，這是人類史上首次接收到了超新星產生的中微子。

超級神岡探測器的發現不僅在於開啟了一門全新的天文學分支——中微子天文學，而且還能為預警超新星爆發提供了可能。雖然中微子的速度略慢於光速，但它們先被釋放出來，早於伽馬射線暴3小時抵達地球。

研究中微子，還有助於探測極為神秘的暗物質，因為中微子有可能是一種暗物質粒子。超級神岡探測器已經取得了一系列重大發現，多位物理學家因此而獲諾貝爾物理學獎。有了超級神岡的經驗，日本正在建造更為靈敏的中微子探測器，也就是頂級神岡探測器，它能為我們揭開更多的前沿物理學之謎。