'nın Gifu eyaletinde, Hida şehrindeki Kamioka madeninin 1.000 metre derinliğinde yer alan , 50 milyon litre ultra saf su içeren dev bir rezerv barındırıyor. Bu tesis, evrenin en gizemli parçacıklarını ve yıldız patlamalarını incelemek amacıyla dev bir sıvı teleskop olarak işlev görüyor. 1996 yılından bu yana fiziği ve evrenin temel yapı taşları üzerine araştırmalar gerçekleştiren bu tesis, Tokyo Üniversitesi tarafından işletilmektedir.

Ultra Saf Su ile Dolu Dev Yapı

Super-Kamiokande, 39,3 metre çapında ve 41,4 metre yüksekliğinde silindirik bir tanktan oluşmaktadır. İçerisinde 50.000 ton (yaklaşık 50 milyon litre) ultra saf su bulunmaktadır. Tesisin iç ve dış duvarlarında yaklaşık 13.000 fotoçoğaltıcı tüp (PMT) yer almaktadır. Bu son derece saf su, iyon yoğunluğunun düşüklüğü sayesinde temas ettiği malzemeler üzerinde çözünme süreçlerini hızlandırıcı bir etki yaratmaktadır. 2020 yılında başlatılan SK-Gd projesi kapsamında, ortama eklenen gadolinyum sülfat bileşiği ile nötron tespit kapasitesini artıran sirkülasyon ve filtreleme işlemleri devam etmektedir.

Nötrinoların Tespiti

Doğrudan gözlemlenemeyen nötrinoların tespiti, su atomlarıyla girdiği nadir etkileşimler üzerinden gerçekleştirilmektedir. Bu etkileşim sonucunda, sudaki ışık hızını aşan yüklü parçacıkların oluşturduğu Cherenkov radyasyonu, duvarlardaki PMT sensörleri tarafından kaydedilmektedir. Elde edilen verilerle olayın yönü, enerjisi ve parçacık türü hesaplanmaktadır. Tesisin yerin 1.000 metre altında konumlandırılması, kozmik ışınların yüzeyde oluşturduğu arka plan gürültüsünü engellemeyi amaçlamaktadır. Dağ kütlesi, kozmik ışınları engellerken, maddelerle etkileşimi son derece düşük olan nötrinolar engelden geçerek dedektöre ulaşmaktadır.

Nobel Ödüllü Keşif

Super-Kamiokande'de 1998 yılında yapılan gözlemler, atmosferik nötrinoların yolculuk sırasında "çeşit" (flavor) değiştirdiğini ortaya koymuştur. Bu buluş, nötrinoların kütlesiz olduğunu varsayan klasik Standart Model ile çelişmekte ve bu parçacıkların kütleye sahip olduğunu kanıtlamaktadır. Bu keşif, Takaaki Kajita ve Arthur B. McDonald'a 2015 Nobel Fizik Ödülü'nü kazandırmıştır. Tesis, ayrıca J-PARC hızlandırıcısından gönderilen parçacıkları ve süpernova patlamalarını da izlemeye devam etmektedir.

Yeni Nesil Tesis

Super-Kamiokande'nin ardından aynı bölgede daha büyük kapasiteli gözlemevinin inşası sürmektedir. 68 metre çapında ve 71 metre derinliğinde planlanan yeni tesis, toplamda 260.000 ton su kapasitesine sahip olacaktır. Kazı çalışmaları 31 Temmuz 2025 tarihinde tamamlanmıştır. Resmi takvime göre, 2026 yılında tank inşası ve sensör kurulumlarına geçilecek; tankın doldurulması ve devreye alınması 2027 sonunda gerçekleşecektir. Geniş çaplı bilimsel veri toplama sürecinin ise 2028 yılında başlaması planlanmaktadır. Hyper-Kamiokande, nötrino ve karşıt-nötrino davranışlarındaki CP ihlali farklarını inceleyerek evrendeki madde-antimadde dengesizliğini araştırmayı, proton bozunmasını aramayı ve yakın süpernova patlamalarındaki nötrino akışını izlemeyi hedeflemektedir. Bu tesis, nötrino fiziği alanında önemli bir merkez olmayı sürdürecektir.