你可能听说过蒸馏水、纯净水、矿泉水等不同类型的水，但你知道吗，世界上还有一种比这些水都要纯净的水，叫做超纯水。超纯水是一种只由氢原子和氧原子组成的水，没有任何其他元素和杂质，具有独特的物理和化学性质。

超纯水并不直接存在于自然界中，需要通过复杂的工艺制取而成。那么超纯水有什么用途呢？为什么日本要在地下1000米深处，储存了5万吨超纯水，并且持续了20多年呢？

超纯水是一种比蒸馏水还要纯净的水，它不仅去除了水中的无机物、有机物、微生物等杂质，还去除了溶解在水中的空气和离子。超纯水的电阻率高达18.2兆欧姆·厘米，是一种极好的绝缘体。超纯水还有极强的溶解能力，可以溶解任何与之接触的物质，甚至包括金属和玻璃。制取超纯水并不容易，需要经过多个步骤和设备。

预处理：将自来水或其他来源的原始水进行初步过滤和消毒，去除大颗粒杂质和细菌。

反渗透：利用半透膜将原始水中的溶解物、胶体、微生物等分离出来，得到低盐度的渗透水。

电去离子：利用阳极树脂和阴极树脂交换渗透水中的阳离子和阴离子，得到去离子水。

混床：利用混合树脂进一步去除去离子水中残留的微量离子和有机物，得到高纯度的混床水。

超滤：利用微孔滤膜去除混床水中可能存在的微生物、胶体、颗粒等杂质，得到无菌无颗粒的超滤水。

超声波：利用高频声波将超滤水中溶解的空气振出来，得到无气泡无空气的超声波水。

紫外线：利用紫外线照射超声波水，杀灭可能残存的微生物，并分解可能残留的有机物，得到无菌无有机物的紫外线水。

超级混床：利用特殊设计的混合树脂再次去除紫外线水中可能存在的极微量离子和有机物，得到最终的超纯水。

制取超纯水是一个非常复杂和昂贵的过程，需要大量的设备、能源和人力。一般来说，制取一升超纯水的成本在10元左右，而一升自来水的成本不到0.01元。因此超纯水并不适合用于日常生活，而是用于特殊的科学和工业领域。

超纯水由于其极高的纯度和特殊的性质，被广泛应用于各种高科技领域，如电子、医药、化工、航空、核能等。其中，最重要的应用之一就是用于中微子探测。

中微子是一种幽灵般的粒子，它是自然界最基本的粒子之一，体积极小，质量极轻，不带电，几乎不与其他物质相互作用。中微子可以自由地穿透地球和其他天体，运动速度极快，几乎接近光速。

中微子产生于宇宙大爆炸、恒星核反应、超新星爆发等天文现象中，携带了宇宙的信息和秘密。研究中微子有利于人类更好地了解宇宙的起源、结构和演化。

正因为中微子很难与其他物质相互作用，所以也很难被探测到。目前，人类探测中微子的主要方法是利用超纯水作为探测介质。当中微子与超纯水中的氧原子发生反应时，会产生一种叫做切伦科夫辐射的光。

这种光非常微弱，只有在黑暗和安静的环境下才能被捕捉到。因此，人类需要在地下深处建造巨大的超纯水容器，并在内壁上安装数千个光电倍增管来记录切伦科夫辐射光。

日本是世界上最早也最成功地利用超纯水探测中微子的国家之一。日本在岐阜县的神冈矿山地下1750米处建造了一个直径39.3米，高41.4米的圆柱形不锈钢容器，内部装满了5万吨超纯水，并在内壁上安装了11000个光电倍增管。这个容器就是著名的超级神冈探测器。

超级神冈探测器于1996年开始运行，并在2001年首次发现了太阳中微子。这一发现使得日本物理学家小柴昌俊获得了2002年诺贝尔物理学奖。

除了太阳中微子外，超级神冈探测器还发现了大气中微子、超新星遗迹中微子等多种类型的中微子，并对中微子的性质和行为进行了深入研究。这些研究使得日本物理学家梶田隆章获得了2015年诺贝尔物理学奖。

日本利用超纯水探测中微子的技术也面临着一些挑战和困难。一方面，超纯水的制取和维护需要大量的资金和人力，而且容易受到外界的干扰和污染。另一方面中微子的探测和分析需要高度的精确度和灵敏度，而且需要与其他国家和机构进行合作和交流。

超纯水在各个领域都有着重要的作用和价值，是一种非常珍贵的资源。日本在地下1000米深处，储存了5万吨超纯水，并且持续了20多年，目的就是为了利用超纯水探测中微子，以便进一步认识宇宙。