New Atlas報導稱，日本“超級神岡”（Super-Kamiokande）中微子觀測站剛剛迎來了一次相對簡單的升級。這座位於地下的巨大設施，在水中添加了一種名為钆（Gadolinium，簡稱Gd）的稀土元素，使之能夠對來自遙遠古老超新星的中微子更加敏感。

Super-kamiokande內景（圖自：ICRR / 東京大學）

作為一種相當輕質的基本粒子，中微子很少與常規物質發生相互作用，因而能夠不受阻礙地穿過大多數物體。以人體為例，每秒就有約數十億個中微子穿過你的身體。

不過在偶爾的情況下，中微子也會撞擊原子中的電子。通過適當的觀測，科學家們有機會研究這些碰撞。這也是Super-K 之類的觀測站最適合被埋在岩石或冰下，以避開其它輻射的一個主要原因。

據悉，位於日本池野山山下方1 公里（0.6 英里）的Super-K，自1996 年以來就一直在靜待探測中微子。

該設施主要擁有一個高40 米（130 英尺）的巨大水箱，裡面裝有約5000 萬升（1300 萬加侖）的超純水，壁上襯有13000 根光電倍增管。

當中微子進入水箱並撞擊水分子時，就會產生微小的閃光。經由光電倍增管的放大，有助於光學傳感器拾取相關信息。

值得一提的是，根據起源的不同，這些中微子也具有不同的閃爍“指紋”，包括太陽、超新星爆炸、人工實驗、核反應堆、或質子的衰變。

遺憾的是，儘管超新星特別令人著迷，但這些事件並不經常發生。若將搜索範圍擴大到其它星系（而不是僅限於我們所處的銀河系內），即可增加可拾取的中微子數量。

此事的難點在於，距離越遠的信號就越微弱，甚至難以將之與背景噪聲區別開來。好消息是，本次Super-K 升級添加的Gd 稀土元素，有助於顯著放大那些來自遙遠超新星的中微子信號。

7 月份的時候，研究團隊已將約13 噸的Gd 化合物添加到了檢測液中，使之達到了約0.01% 的濃度。

通過與一些中微子相互作用而產生中子，Gd 可與這些粒子相互作用而產生伽馬射線閃光，使得光學傳感器能夠更容易地發現它們。更重要的是，這不會對其它中微子事件的監測產生負面影響。

項目負責人masakauki Nakahata 表示：“在0.01% 的濃度下，Super-K 檢測中微子碰撞中子的效率有約50% ”。後續幾年，他們還計劃進一步提升效率，以期觀察到來自遙遠古老超新星的中微子信號。

研究團隊補充道，這項升級有助於Super-K 探測到距今已有100 億年的超新星所產生的中微子，讓我們有機會更好地了解粒子物理學、以及遙遠的宇宙歷史。