由于神冈探测器会受到来自宇宙的粒子——“宇宙射线”的影响，所以利用神冈矿山的废矿井，在地下1千米处建造了储水器。储水器的内壁安装了约1000个由滨松光子学股份公司制造的光学传感器，里面装满了纯水。
神冈探测器从1986年开始运作，自那以后人们一直严密监视着水的光反应（实际上该实验于1983年就已经开始，但装置升级的神冈探测器是1986年才开始运作）。
在没有光线的地下1千米的矿井中，虽然人的眼睛所看到的是一片漆黑，但敏锐的光学传感器能准确捕捉到光子并发出信号。只不过大多数都是被称作噪音的无意义信号。
去除噪音后，还是有部分粒子在通过储水器时发生了反应。这些高能量的粒子约以每2秒1次的频率通过储水器，在光传感器上留下了痕迹。如果这些都是质子衰变所产生的粒子反应的话，确实会令人振奋，但遗憾的是全都与质子衰变无关。
这些高能量粒子大多是μ子和地下放射性物质所产生的辐射线。
从宇宙而来的“宇宙射线”与地球大气发生碰撞后产生μ子，然后如同暴雨一般降落地表，我们日日夜夜都沐浴其中。虽然落到地下1千米的μ子较少，但每两秒也有1个左右被神冈探测器捕捉到。
除了μ子和辐射线的信号之外，中微子与储水器内的电子或核子发生反应后也会留下信号。中微子质量接近零，无电荷，反应性低，是很容易穿过地球的粒子。每1秒有约1万亿个中微子穿透我们的身体。
中微子的来源多种多样，有从太阳内部生成后飞向地球的，也有从附近的原子反应堆产生后到达神冈矿山的，也有宇宙射线与地球大气发生反应后产生的，还有从宇宙某处超新星爆发中生成的，等等。
穿过神冈探测器和我们身体的中微子数量极其庞大，但与1030个核子中的某个发生反应并被检测到的数量则极其稀少，每一两天只有1个左右。
根据神冈探测器的测定显示，从太阳飞到地球的中微子只有我们所预想的太阳核融合反应量的三分之一左右。这意味着什么呢？（后文将会介绍，这是名为“中微子振荡”的新物理现象的表现。）
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