实验动机

早于1960年代，就已有实验获得关于太阳中微子抵达地球的测量数据。在SNO实验之前，所有实验都只观测到大约为标准太阳模型所预测的中微子数量的1/3至1/2。这效应被称为太阳中微子问题。几十年来，很多理论被提出来解释这效应。其中一个是中微子振荡假说。

1984年，尔湾加州大学物理学教授赫伯特·陈最先指出，重水是制作太阳中微子探测器的优良材料。与其它先前探测器不同，使用重水为材料的探测器能够感受到两种反应，一种会感受到所有风味的中微子，另一种只会感受到电中微子，因此，这探测器可以直接测量中微子振荡。萨德伯里的科瑞顿矿井是全世界最深的矿之一，背景辐射非常低，因此很快地就被确认为安置赫伯特·陈所提议的实验的理想地点。同年，SNO团队举行第一次会议。1990年，实验计划正式被批准。

在这实验里，当中微子与重水相互作用时，会出现相对论性电子以高速度移动经过重水，因切连科夫效应而产生蓝色光锥。中微子探测器可以直接探测到这蓝色光波。

探测器细节

SNO探测器的主要部分是一个直径12米的球形容器，里面装有1000吨重水，容器壁用丙烯酸脂制成，厚度为5厘米，在容器的外面有一个直径17米的测地球，在测地球里面安装了9600个光电倍增管，用于探测切连科夫辐射。为了给予浮力与辐射屏蔽，整个探测器浸泡在直径22米34米高的装满普通水的圆柱形腔中，在全世界里，这么深的地下腔之中，这是最大的地下腔，为了预防岩爆，需要使用高功能锚杆支护技术。安装在安大略省萨德伯里的科瑞顿矿井里，深度达到2100米，这样做的目的是利用地层对宇宙线进行屏蔽，以减轻干扰。

SNO的控制室与设备室都维持在洁净室状况。整个设施大部分维持在级别 3000标准的洁净度，即尺寸不小于1 μm的粒子少于3000个每1 m3空气；载有探测器的圆柱形腔维持在级别 1000标准的洁净度。

电性流相互作用

在电性流相互作用里，中微子将重氢里的中子变为质子，并且释出一个电子：

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其中，是电中微子，是重氢，是质子，是电子。

太阳中微子的能量小于μ子与τ子的质量，因此只有电中微子能够参与反应。释出的电子会带走中微子的大部分能量，由于这能量相当强大，电子会以相对论性速度被发射出来。由于这速度大于光子移动于水中的速度，因此会产生切连科夫辐射，可以被光电倍增管探测到，而辐照度则与入射中微子的能量呈正比。释出的电子朝着所有方向发射，但它们稍微比较青睐朝着中微子源的方向发射。标准太阳模型预言，SNO实验每日大约会发生30个电性流事件。

中性流相互作用

在中性流相互作用里，中微子离解了重氢，将其分裂成中子、质子：

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其中，是任意一种中微子，是中子。

中微子因此会失去一些能量，但仍旧继续存在。三种中微子参与这相互作用的可能性都相同。中子的捕获截面会随着中子的慢化而增加。随着中子接连地散射于重水，中子的能量会降低，速度越来越慢，最终会被水的原子核捕获，同时发射出伽马射线，其与电子发生散射，传输能量给电子，从而产生可被探测的切连科夫辐射。慢化过程摧毁了所有能量信息与方向信息。SNO实验发展出两种方法来改善探测效率。一种方法使用氦-3正比计数器，另一种方法使用氯盐。标准太阳模型预言，SNO实验每日大约会发生30个中性流事件。

电子弹性散射

在电子弹性散射里，中微子与束缚于原子里的电子发生碰撞：