超级神冈探测器（1983年在日本建造的探测器）
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更新时间：2023-05-16
超级神冈探测器
1983年在日本建造的探测器
描述
探测器
超级神冈（SK）是用来研究从不同的来源中微子切连科夫辐射的一个探测器，包括太阳，超新星，大气，和加速器的质子衰变。实验开始于1996年4月，并于2001年7月停车检修，这一段时期被称为“SK-I”阶段。由于在维修过程中发生意外事故，实验在2002年10月继续，只有原来一半数量的光电倍增管。为了防止再发生意外事故，所有的光电倍增管都被覆盖的纤维增强塑料（FRP）与丙烯酸的前窗。这一阶段是从2002年10月到2005年10月为整个重建而做另一次关闭的阶段，被称为“SK-II”阶段。2006年7月，实验恢复了光电倍增管的完整数目，并在2008年9月停止实验而做电子设备的升级。这一时期被称为“SK-III”阶段。2008年后的时期被称为“SK-IV”阶段。所有阶段和它们的主要特性汇总于表1。
表1 | |||||
阶段 | SK-I | SK-II | SK-III | SK-IV | |
时期 | 开始 | 1996年4月 | 2002年10月 | 2006年7月 | 2008年9月 |
结束 | 2001年7月 | 2005年10月 | 2008年9月 | (运行中) | |
光电倍增管数量 | ID | 11146 (40%) | 5182 (19%) | 11129 (40%) | 11129 (40%) |
OD | 1885 | ||||
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历史
这台探测器最初名为“神冈核子衰变实验”（KamiokaNDE），于1982年开始建造，1983年完工，圆柱形容器高16米，直径15.6米，装有3000吨水和大约1000只光电倍增管，目的是探测粒子物理学中的一个基本问题——质子衰变。1985年，探测器开始进行扩建，名为神冈核子衰变实验II期（KamiokaNDE-II），灵敏度大大提高。1987年2月，神冈探测器与美国的探测器共同发现了大麦哲伦云中超新星1987A爆发时产生的中微子，这是人类首次探测到太阳系以外的天体产生的中微子。
尽管神冈探测器最初探测质子衰变的目标始终没有实现，但却可以接收来自太阳的中微子，并且测量其入射的方向，研究太阳中微子缺失问题。20世纪90年代，神冈观测台耗资一亿美元建造了更大的探测器，名为超级神冈探测器（Super-KamiokaNDE），它的探测物质增加到了 50000 吨高度纯净的水。一句话总结，探测器在各方面都有了长足的改进。超级神冈探测器于1996年开始观测，其后自1998年起，超级神冈探测器开始发布探测结果。1998年，超级神冈探测器的领导者、日本科学家小柴昌俊发表了测量结果，给出中微子振荡的首个确切证据，认为中微子在三种不同“味”之间是可以相互转换的，这也表明中微子是有质量的，而不是粒子物理标准模型中预言的零质量粒子。2002年，超级神冈探测器证实反应堆中产生的中微子发生了振荡。这个探测结果在中微子天文学和粒子物理学中具有里程碑式的意义，小柴昌俊因此获得2002年的诺贝尔物理学奖。
2001年11月12日，超级神冈探测器数千只光电倍增管由于连锁反应突然爆裂，随后工作人员重新排列了未损坏的光电倍增管，使其恢复了一部分工作能力，并加上了聚甲基丙烯酸甲酯保护壳，防止其进一步损坏。2005年7月到2006年6月，超级神冈探测器重新安装了6000只光电倍增管。
诺贝尔物理学奖
大众文化中的超级神冈探测器
成果
参考资料
[1]
《科学》展望2020年十大科学头条：中国建造E级超算入榜[引用日期2020-01-03]
