遠在日本岐阜縣廢棄礦山中，深達1000米的地下隱藏著一處世間人造奇蹟。不知情的話你恐怕會以為這裡是科幻世界，它就是傳說中的超級神岡探測器（Super-Kamiokande，簡稱Super-K）。用科學的語言來講，它是大型中微子探測器。中微子是一種能夠穿越空間和固體物質的亞原子粒子，其神奇的穿透特性令人難以想像。

通過研究這些粒子，科學家得以檢測瀕臨滅亡的恆星，並進一步了解宇宙。這龐大的科學機器內部究竟是什麼結構呢，其巨型金色容器內蘊藏著怎樣的工作原理，有何危險？讓我們了解一下。

揭開亞原子世界

中微子很難被發現，以至於美國著名天文學家兼科普工作者尼爾·德格拉塞·泰森將它們稱為「宇宙中最難以捉摸的獵物」。

檢測室被深埋在地球內部，以便阻止其他顆粒進入。

物質對於中微子來說無法構成任何障礙。打個形象的比方，中微子能夠穿越100光年厚度的鋼，並且幾乎不會減速。

那麼人類到底為什麼要尋找中微子呢？

舉例來說，如果在我們的星系中存在一顆超新星，它坍縮並演變成一個黑洞，我們該如何探測？像超級神岡探測器這樣的裝置使我們有能力探測到從超新星中釋放出來的中微子。

在一顆恆星崩潰之前，它會發射出中微子，所以Super-K這樣的探測器就可以起到預警系統的功能。它會提示我們應該在什麼時候注意那些令人眼花繚亂的宇宙事件。

據粗略計算，在人類打造的探測器觀測範圍內，大約每30年就會出現一次超新星爆炸。如果你錯過了一次，那麼將不得不再等上幾十年才能看到下一個。

貫穿日本的中微子發射

超級神岡探測器不僅僅捕捉從太空中飛來的中微子。

在日本另一側的東海附近，T2K實驗能夠發射穿透地球295公里的中微子束，這正好被位於日本西部的超級神岡探測器捕獲。

研究中微子在通過物質時變化（即所謂的「中微子振蕩」）的方式，能夠讓我們了解更多關於宇宙起源的信息，比如物質和反物質之間的關係。

根據大爆炸模型的預測，物質和反物質應該是均等的。但是現在大部分反物質都以不可名狀的方式消失了。而研究中微子則可能讓科學家參透其中的奧秘。

如何捕捉中微子

超級神岡探測器埋在地下1000米深處，這相當於15層樓高的建築物。

在其巨大的水箱內裝滿了50000噸超純水。其意義是什麼？由於中微子在水中的運動速度比光速更快。所以當中微子在水中行進時，會產生光線，這就像協和式飛機產生聲爆那樣。

如果一架飛機速度非常快，超越了聲速，那麼它會產生聲音。這是一種巨大的衝擊波，慢速物體是無法實現的。同樣，如果一顆粒子穿越水，如果它比光在水中的速度更快，那麼也會產生光的衝擊波。

在檢測室內，裝配有11000個金色的燈泡。這些非常靈敏的光探測器叫做光電倍增管，能夠捕捉這些衝擊波。簡單地講，這些燈泡可以檢測到極少量的光線，並將其轉化為電流，進而被觀察和記錄。

可怕的超純水

為了保證這些衝擊波發出的光線能夠到達感測器，水必須要超乎尋常地乾淨。 超級神岡探測器不斷地對水進行過濾並重新凈化，甚至還使用紫外線來殺死任何可能出現的細菌。

這聽起來乾淨衛生，但實際上它可以說令人毛骨悚然。

因為，超純水等待著溶解任何進入其中的物質！它可以說是非常非常可怕的東西，同時具有酸和鹼的屬性。

如果人要在這種超純度的水中浸泡，恐怕會遭受相當程度的表皮脫落。

當超級神岡探測器需要維護時，研究人員需要乘坐橡膠小艇前去修理或更換感測器，就像圖上這樣。

在某一天工作結束後，他們的小艇 「壞掉」了。研究人員馬萊克和同事躺在小艇上聊天時，沒有留意自己的頭髮浸在了超純水中，被浸泡的長度也就不超過3厘米。由於當時他們正在為探測器排水，所以大家並不擔心污染問題。

但是，當馬萊克半夜3點醒來，他意識到發生了什麼。用他的話說，那是此生中從未有過的發癢感，比小時候出水痘還嚴重很多，奇癢無比，令人無法入睡。

他意識到，超純水已經通過浸透發梢把營養物質吸走，而這種營養素的缺乏已經在他的頭皮上顯現了作用。他趕緊跑去淋浴，花了半個小時努力地調理頭髮。

另一個故事更為驚悚。據說在2000年，探測器水池被完全排干時，研究人員在水池底部發現了一個扳手的輪廓。顯然，在1995年裝填超純水的時候有人落下了一個扳手。短短几年的時間，扳手已經被溶解了。

Super-K 2.0

超級神岡探測器已經很大了，不過目前科學家們已經提出建造更大的中微子探測器 「Hyper-Kamiokande」。

如果提案獲得批准，那麼2.0版本的超級神岡探測器將在2026年左右開始運轉。它的體積比現在的超級神岡探測器大20倍，光檢測器的數量相比目前的11000個，則升級到了99000個。

讓我們拭目以待。

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