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1953年，小柴昌俊在东京大学获得硕士学位，然后申请到奖学金，来到罗彻斯特大学读博士。丰厚的奖学金为小柴昌俊专心做研究提供了坚实的物质基础，另一方面，一事无成的紧迫感也驱动他专心治学。1955年，小柴昌俊获得博士学位，前后只用了2年。 博士毕业之后，小柴昌俊先是当了3年研究助理——相当于博士后[1]。然后，因为不习惯英语世界，小柴昌俊回到了东京大学，任原子能研究所副教授。但从1959年11月到1962年8月，他又担任了芝加哥大学的高能物理与宇宙辐射实验室当资深研究助理与执行主任。然后他又回到东京大学。1970年，他成为东京大学教授。 此后，小柴昌俊担任了多个与实验室领导有关的职务。这些实验室中，最重要的是位于神冈的那个实验室。 神冈探测器：质子会衰变吗？
1967年，苏联物理学奖、“苏联氢弹之父”萨哈罗夫 （Andrei Sakharov） 提出一个猜想：质子会衰变。 此后的整个70年代，许多物理学奖投身研究各种各样的“大统一理论”，这个理论认为：大自然中四种基本作用力——引力、电磁力、弱力、强力——中的后三种在能量非常高的时候是同一个力。大统一理论有很多种，比较有名的有SU（5）理论，等。 大统一理论的核心之一就是“质子会衰变”。一些小组开始设计实验，来探测质子衰变时发出的粒子。虽然质子衰变的“半衰期”比宇宙的年龄还长得多，但只有观察足够多的质子，就有可能观测到其中的一两个发生衰变。这也就意味着实验用到的质子的总数要足够多。 小柴昌俊负责的项目组是探测质子衰变信号的项目组之一。经过考察，小柴昌俊将实验室的地址确定在神冈町 （Kamioka） 的一个巨大的地下矿井。将装置放在地下矿井中，可以有效地屏蔽掉来自大气的众多粒子的污染。 按照计划，这个探测器是一个“核子衰变实验” （Nucleon Decay Experiment） 探测器。核子只有两大类：质子与中子。自由中子会衰变，每15分钟衰变掉一半，即半衰期为15分钟。所以用不着验证中子是否会衰变。所以，这个实验的名称表明它就是验证质子会不会衰变的装置，实际上可以改名为“质子衰变实验”。
这个探测器的全称因此就是“神冈核子衰变实验”，英文缩写为KamiokaNDE，或Kamiokande。以下，我们简称这个探测器为“神冈”或“神冈探测器”。 神冈探测器于1982年开始建设。按照设计，它是一个巨大的地下水罐，罐子里装着2140吨高度纯净的水，里面自然包含着大量质子。这个水罐内表面放置大约1000个“光电倍增管”。如果水分子里的质子确实会发生衰变，产生的高速粒子在水中又会激发出新的粒子，光电倍增管探测到这些粒子的信号——“切伦科夫辐射”——并将其放大。 当时，世界上最大的光电倍增管的直径只有12.5厘米。如果神冈也使用这么大的探测器，就无法与当时最强的竞争对手——美国的尔湾-密歇根-布鲁克海文 （IMB） 探测器——对抗，后者对方的探测器有大约6800吨水。 |
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