L'expérience Super-Kamiokande, situé au Japon près de la ville de Mozumi, consiste en un immense cylindre de 40m de haut et 40m de diamètre rempli de plus de 50 000 tonnes d'eau ! Son emplacement dans une mine, en-dessous d'une montagne (Une montagne est une structure topographique significative en relief positif, située à la...), lui fournit une bonne protection au bruit de fond (Dans son sens courant, le mot de bruit se rapproche de la signification principale du mot son....) que constitue les rayons cosmiques (en majorité des muons au niveau du sol) qui sont arrêtés par cette grande quantité de matière (La quantité de matière est une grandeur de comptage d'entités chimiques ou physiques...). Le but de cette expérience est d'étudier des particules élémentaires appelés neutrinos et les oscillations qui les gouvernent. En 1987, l'expérience précurseuse Kamiokande s'était mise en évidence par la détection de neutrinos provenant de l'explosion (Une explosion est la transformation rapide d'une matière en une autre matière ayant un...) d'une étoile (Une étoile est un objet céleste émettant de la lumière de façon autonome, semblable à une...) (la supernova (Une supernova est l'ensemble des phénomènes conséquents à l'explosion d'une...) 1987A, SN1987A), confirmant de façon magistrale la théorie (Le mot théorie vient du mot grec theorein, qui signifie « contempler, observer,...) gouvernant les explosions de supernovae. Son nom provient de Kamioka, le village (Un village est, à la campagne ou à la montagne, un ensemble d'habitations, de...) montagnard où se situe l'expérience, et de NDE, signifiant tour à tour Nucleon Decay Experiment (expérience de désintégration du nucléon) puis Neutrino (Le neutrino est une particule élémentaire du modèle standard de la physique des...) Detection Experiment (expérience de détection du neutrino). Pour l'anecdote, ce changement de nom intervint seulement quelques mois (Le mois (Du lat. mensis «mois», et anciennement au plur. «menstrues») est une période de temps...) avant cette explosion, tel un clin d'oeil du destin.
Ces particules ont la particularité de très peu interagir avec la matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses...). C'est pourquoi une grande quantité (La quantité est un terme générique de la métrologie (compte, montant) ; un scalaire,...) de matière est nécessaire pour permettre de les détecter efficacement. Ainsi, 50 000 tonnes d'eau purifiée constituent la cible de ce détecteur (Un détecteur est un dispositif technique (instrument, substance, matière) qui change...). Le neutrino va interagir avec un nucléon (Le terme nucléon désigne de façon générique les composants du noyau...) du noyau d'oxygène (L’oxygène est un élément chimique de la famille des chalcogènes, de...). Un nucléon et un lepton (En physique des particules, un lepton est une particule élémentaire de spin 1/2 qui n'est...) seront produits selon une désintégration β. Ce dernier correspondra au type de neutrino incident. S'agissant d'une particule chargée allant plus vite que la lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil...) dans l'eau, il produira un cône de lumière Çérenkov qui donnera des informations sur l'énergie, le type et la direction du neutrino incident. Cette lumière sera recueillie par des Tubes Photo-Multiplicateurs (PMT) qui amplifieront ce signal ( Termes généraux Un signal est un message simplifié et généralement codé. Il existe...) et le transformeront en signal électrique.
C'est en 1998 que Super-Kamiokande (L'expérience Super-Kamiokande, situé au Japon près de la ville de Mozumi, consiste en un immense...) acquit sa renommée internationale en prouvant le phénomène d'oscillation du neutrino, et donc que ces particules possèdent une masse non nulle. Les neutrinos créés dans le soleil (Le Soleil (Sol en latin, Helios ou Ήλιος en grec) est l'étoile...) changent de nature en se propageant jusqu'à la Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance...). C'est d'ailleurs pour cette découverte que Masatoshi Koshiba (Masatoshi Koshiba (19 septembre 1926 à Toyohashi, préfecture d'Aichi, Japon) est un...) reçut le prix Nobel de physique (Le prix Nobel de physique est une récompense gérée par la Fondation Nobel, selon les...) 2002. Jusqu'en 2005, ce détecteur constituait un élément de l'expérience K2K (K2K (pour KEK to Kamioka) est une expérience japonaise de physique des particules, qui concerne...) qui mesura plus précisément les paramètres d'oscillation de ces particules fantômes. Mais ce sont cette fois des neutrinos créés et donc contrôlés par l'homme (Un homme est un individu de sexe masculin adulte de l'espèce appelée Homme moderne (Homo...) grâce à un accélérateur de particules (Les accélérateurs de particules sont des instruments qui utilisent des champs...) qui furent étudiés.
A noter qu'en 2001, un incident provoqua l'explosion de la moitié des PMTs de l'expérience (soit plus de 5000). Des échaffaudages placés dans le détecteur vidé pour nettoyer les parois avaient provoqué une fragilisation du verre (Le verre, dans le langage courant, désigne un matériau ou un alliage dur, fragile...) d'un PMT. Lorsque l'on remplit de nouveau le détecteur, à 20m de pression (La pression est une notion physique fondamentale. On peut la voir comme une force rapportée...) d'eau au-dessus de lui, ce dernier implosa. L'onde de choc (Une onde de choc est un type d'onde, mécanique ou d'une autre nature, associé à...) provoqua la casse de tous les PMTs qui étaient sous le niveau de l'eau, une vraie catastrophe (Une catastrophe est un événement brutal, d'origine naturelle ou humaine, ayant généralement la...) pour l'expérience. Par la suite, on redisposa les PMTs survivants dans le cylindre (Un cylindre est une surface dans l'espace définie par une droite (d), appelée...) mais en se contentant d'une surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a...) de détection deux fois plus faible (20% de la surface totale au lieu de 40%). Aujourd'hui, en juin 2006, la couverture initiale du détecteur en PMTs a été rétablie, ouvrant ainsi la troisième période d'acquisition (En général l'acquisition est l'action qui consiste à obtenir une information ou à acquérir un...) de l'expérience. Elle servira également de détecteur lointain à l'expérience à faisceau de neutrinos T2K, qui débutera en 2009.