综述
水是生命之源。纵观整个地质史，所有动物的祖先都来自*大海于**。到现在，万物也都依赖水而存活。在 中东地区 ，甚至出现了 水比油贵 的现象。他们总是不断为争夺水资源而战。而生活在和平年代，拥有充足水资源的我们，更应该懂得 珍惜和节约 。
日本是一个自然资源贫乏的小国，却并不缺少水资源。而他们 20年多来 ，于 地下1000米的地方 ， 储存了5万吨的超纯水 。
日本储存超级纯水
什么是超纯水？为什么要埋在地下1000米的地方？日本人这样做是何居心？
超纯水与超级神冈探测器
我们平常总会见到很多类型的水。非常适合煮稀饭的井水、川流不息的河水、蕴藏丰富的地下水、热卖了十多年的山泉水、我们生活里经常用到的自来水、中国人喜欢喝的白开水、化学范畴之内的蒸馏水。但是你听说过 超纯水 吗？
顾名思义，超纯水就是非常纯净的水。这样的水就真的 只含有H2O ， 再也不会有别的杂质 ，它们不会有细菌、也不会有人体所需的微量元素。这种水纯净程度，在25℃的情况下到 电阻率可以达到18 MΩ*cm 。人如何不小心喝了它，身体会出现 细渗透压变化 ，严重的会引起 细胞破裂 ，对身体伤害极大。不过别担心，我们日常生活中根本不会遇到这样的超纯水，它 只会出现在实验室里面 。
水的奥秘也不少
日本人储存超纯水既然不是为了喝，那是为了什么？其实，这是日本人 用于科学研究的探测器 。因为超纯水不含有任何其他的元素，所以有着极强的探测能力。
1982年的时候，日本为了 研究中微子 ，进行了 神冈核子衰变实验 。当时的探测器的容量大概是 3000吨超纯水 。它坐落在日本岐阜县的一个废弃矿山的矿井中，是一个圆柱形的探测器， 直径有15.6米 。
后来发现这样的灵敏度用于观测中微子真的是天方夜谭，所以在1985年的时候他们开始对探测器进行 扩建 。扩建之后的探测器显然强大得多，1987年，他们 通过这个装置观测到了大麦哲伦云一颗超新星爆发产生的中微子 。这一发现对日本来说无疑是巨大的鼓舞。他们更不会只满足于这样的成绩。
超新星爆炸
于是在1996年， 超级神冈探测器 就这样建成了。日本为了它能拥有5000吨超纯水的规模， 投入了一亿美元 。当然超级深港探测器的进步不仅仅是容量。还有光电倍增管等数量的增多和技术的加强。它拥有了 更强的业务能力 ，从一开始只能探测 质子的衰变 ，飞跃到了可以轻易观测飘散 在地球大气的中微子 。
超级神冈探测器模型内景
什么是中微子？
你是否会疑惑，别的探测器都是在地面上进行观测的，而这又不是地质探测器，为什么要埋在地下1000米的地方？我们先来了解一下 什么是中微子 。
我们都知道，是 粒子构成了世间万物 ，中微子其实也是也是宇宙中无处不在的粒子。但是它和别的粒子又有许多不一样的地方。
中微子
能量守恒定律 是一条世界范围内被公认的定律，自然界的一草一木都离不开质量守恒定律。我们的能量一定不会想当然地出现，也 不会没有理由地消失 。它只会随着环境的变化而 不断转换形态 。
但是匈牙利物理学家泡利在做 原子衰变 的时候，发现 能量“不守恒“了 。他并没有因为实验的结果去质疑能量守恒定律，而是坚信不见的那一部分能量变成了他所不知道的某一种形势。
他推测这种所不知道形式的粒子之所以不能被探测，就是因为它的 质量比电子更小 ，它不带有电，所以和物质的 相互作用非常弱 。这种假想的粒子被他命名为小中子，也就是现在被证明 真实存在的中微子 。
中微子穿透力极强
这些中微子大多 来源于太阳 ，那个巨大的 热核反应堆 在进行核聚变反应的同时也在不断地 向宇宙各处散射中微子 ，数量庞大到我们无从估量。
中微子属于一种中性的粒子 质量非常小 ，基本 不和其他的物质发生相互作用 ，它可以 无障碍地穿过所有的物质 ，我们的身体每秒钟都会有几十亿的中微子穿过，但是我们浑然不觉。
它可以直接无障碍 穿过地球的地质构造 。我们都知道宇宙各处随时都在进行放射，所以将它埋在地下1000米的地方既不会影响对中微子的观测，也大大削弱了宇宙射线对观测的干扰。
地球也挡不住中微子
中微子的研究史
因为中微子是属于一种比较特殊的中性粒子，所以想要直接观测到它非常困难。从泡利的猜想到1956年美国加利福尼亚大学的科研团队真正发现它，整整花费了26年。
在莱茵斯教授的带领下，他们 把400升醋酸镉水溶液放入了核反应堆中 ，真的直接观测到了 中微子的产生 ，并且测算出 每个小时大概有2.8个中微子 。这样的科研成果让莱茵斯成为了 诺贝尔奖 得主。
观察中微子的产生
而后科学家们还提出了一个理论，太阳产生的中微子数量还会有一定规律： 太阳每产生三个光子就会有两个中微子出现 。但是科学家们 实际观测到的中微子数量总是会少于理论上的数量 。因此这样的理论在很长的时间内都被质疑。
直到1987年那一场 超新星爆炸 。这场超新星爆炸产生的中微子数量几乎和理论一致。于是科学家们不再拘泥于纠结数量，而是开始质疑中微子的 种类 。这就是著名的“中微子振荡”猜想。这由日本小柴昌俊提出，他认为可能存在三种中微子，并且可以 互相转换 。后来在大量的试验也证实这一个观点是正确的。
超新星爆炸
除此之外。科学家们还发现中微子虽然 接近光速 ，但是实际上 又和光子在速度上有些不一样 。比如说 光子在进入水 这个介质的时候， 速度会减慢四分之一 ，但是当 中微子 到水里，它的速度会 更快 。并且中微子虽然为中性物质，但是有一定的概率和水中的氧原子、氢原子发生反应。在这样的反应和速度下，中微子经过水就会发出一种辐射光，我们把这种辐射光叫做 切伦科夫辐射光 。
切伦科夫辐射光
日本也正是利用这一原理在地下打造了这样的探测器。除了大量的超纯水，他们将1万多个光电倍增管设置在了探测器中。这个数量的光电倍增管可以敏锐地捕捉到中微子在水中的微小反应，将切伦科夫辐射光信号 放大到一亿倍。
超级神冈探测器内部
除此之外，南极还设有目前世界上最大的中微子探测器，它有一个很好听的名字， 冰立方 。它 把整整一立方公里的南极冰作为探测器 。中微子会南极的冰相互作用，通过这个探测器，我们也可以知道中微子的起源位置。
中微子对我们观察世界的帮助
全世界投入了这么多精力时间和金钱去研究中微子，到底是为了什么呢？
中微子的性质就决定了它 极高的研究价值 。我们可以利用中微子更好地去研究地球和观测宇宙。
中微子极富价值又十分神秘
因为中微子几乎可以穿透所有物质。利用这一点，我们可以对地下比较深层的地方进行探测。我们利用加速器让中微子以更高的速度穿透底层，因为中微子的能量得到了迅猛的提高，所以它和物质产生作用的横截面也会增大，这样我们就可以通过地下的局部震动来 对地质进行探测 。
在这一方面的研究，我国可以说是 走在了世界前列 。2013年，由我国主导的大亚湾中微子实验完善了人类对中微子转换的了解，并且发现了全新的 中微子振荡模式 。中国对中微子的研究在国际上被广泛认可，获得了2015年 基础科学突破奖 。这样的成就跟我国科学家的呕心沥血是分不开的。
中微子震荡
中微子除了可以从外到内，也可以从内到外。加上它的数量比一般粒子多太多，充斥在整个宇宙，所以我们通过它 对整个宇宙以及宇宙中的星宿进行观测研究 。我们地球也会自发地产生中微子，我们研究从地球内部产生的中微子就可以知晓地球的内部的一些奥秘，比如说 地球的演化规律 。
科学家们还发现，恒星形成的粒子数量会随着恒星的老去而减弱，我们可以检测一颗恒星发射的中微子数量来 估量恒星的年龄 。
加上中微子本身就会诞生在核反应堆，所以我们可以通过核反应堆产生的中微子进行观测和计算，达到监测核反应堆的目的。
核反应堆CG图
中微子用途展望
我们除了可以通过中微子去观察世界，还可以利用中微子去改变世界。
1970年，美国科学家提出利用中微子 实现现代通讯 。这个设想疯狂而让人向往。我们都知道中微子可以用极小的损耗去穿透整个地球，如果中微子作为通信的载体，我们就不必依赖信号塔。
再也不怕没信号了
在地球的任何地方，无论是深层的地下，还是海底，无论是高山还是沙漠，我们都可以 轻松接收到信号 。这对通信的成本是大大的缩减，也无疑是众多探险爱好者的福音。再加上中微子本身的性质， 不会对人产生辐射 ，因此具有非常好的前景。
从国家安全这一方面，我们也会发现对中微子的研究是有必要的。比如我们可以通过对中微子的检测来 探测地下或者海底是否有核*器武** ，并且进行 精确的定位 。中微子产生于核*器武**，也可以毁灭核*器武**，我们可以通过对中微子的加速来达到销毁核材料的目的。
人类对核*器武**的使用应当慎之又慎
结论
从一开始的关于中微子的猜想，到现在的小有成就，我们花了差不多一个世纪的时间。最开始中微子的发现也会被人们不看好，因为人们觉得这样的物质没有用。有太多的新兴的事物一开始被贴上没有用的标签而在后来大放光彩。一个世纪的风雨兼程，人们也 逐渐意识到中微子的重要性 。
日本在2019年宣布储存了5万吨超纯水的探测器，还会继续升级，到时候它们会超过现在的超级神冈探测器将近几倍的实力。同样的我国也不会落后，我国将在地下700米的地方开展了 江门中微子试验 ，据相关报道，我们会在2022之后开始收集数据，这个项目对宇宙起源的研究和物质微观的研究有着有着非常重要的意义。
江门中微子实验