揭开中微子天文学的序幕神冈探测器投入工作几个月后，小柴教授确认此设备得到的数据比预想的要好，这也是R1449高性能带来的效果。1984年1月5日，一个疑似质子衰变的信号被捕捉，但是通过验证发现只是类似，而非真正的质子衰变信号。
为了进一步降低宇宙射线和岩壁产生的背景噪声，同年5月，滨松公司接到小柴教授的提案，希望在纯水容器的外侧设外水槽，并于该部位再装配一些光电倍增管（Photomultiplier Tubes，简称PMT）。因此在9月25日，新增的110支20英寸PMT也投入到了“神冈实验”中。此外，实验团队也通过提高纯水的纯度来降低射线的影响。诸多改进之下，明显降低了背景噪声。
而这样一来，神冈探测器凭借其对切伦科夫辐射的高探测灵敏度，除了可以胜任质子衰变观测之外，还显示出了观测太阳中微子的能力。于是，小柴教授马上推进了设备的改进计划，追加和强化了数据分析设备，以对这一千多个20英寸“大眼睛”捕捉到的切伦科夫辐射进行更精准的解析。改造工作于1986年末完成，从次年1月开始，神冈探测器在原来质子衰变观测基础上，增加了观测太阳中微子的任务。
中微子除了由太阳核聚变发出外，星体寿命将尽时引起的大爆炸也会放出大量的中微子，这是解开宇宙诞生和进化之谜的关键，一直备受关注。虽然中微子的穿透能力很强，极难对它进行观测，但也可以反过来利用它的这一特性。为了避开各种宇宙线的噪音的神冈探测器潜伏在地底深处，也只有中微子和μ粒子能穿过岩壁到达进而被探测。
除了神冈探测器外，世界上也设有几处中微子的观测所，出于同样的原因，也全部是利用矿山和隧道，设在地底深处。神冈探测器在持续等待质子衰变瞬间的同时，也以9天1次的频率探测到了太阳中微子。这样的日子一直持续着，直到有一天令人激动的事情发生了。1987年2月23日下午4点35分，神冈探测器捕捉到距离地球17万光年的大麦哲伦星系超新星1987A爆炸发出的中微子。
超新星爆炸可以说是百年难得一遇，上一次有观测记载还是在1604年。虽然每平方厘米就有一百亿个中微子落下，进而推测出整体有2×10^16个中微子会落在水槽里，但实际与水的电子发生碰撞激起契伦科夫辐射的，仅有11个。可以说，神冈探测器非常漂亮地抓住了这罕见的瞬间，成为世界超新星中微子观测的首个成功案例，敲响了通过基本粒子探测宇宙“中微子天文学”的晨晓之钟。
而这一消息，对于滨松研制20英寸PMT的团队来说，无疑是一个巨大的喜讯，也是1000余个20英寸的“大眼睛”们历经数年的持续工作给世人交出的一份满意答卷，并在担起打开天文学新篇章的历史壮举中，留下了自己的身影。小柴教授和滨松20英寸PMT
那时，再过一个月，小柴教授就要迎接自己的退休了，恰好这个时候成功地观测到了超新星中微子，也正是因为这一成果，教授获得了2002年的诺贝尔物理学奖。相信这也让教授以及团队的每一个人都有更深的感慨吧！
“超级神冈探测器”开启二代20英寸PMT的开发
神冈探测器虽然没有实现预期的质子衰变观测，但成功完成人类首次中微子的观测。在那以后，质子衰变观测也告一个段落，而该实验设备也继续在中微子观测中发挥威力。正式名称也从“神冈质子衰变实验（KAMIOKA Nucleon Decay Experiment）”改为了“神冈中微子探测实验（KAMIOKA Neutrino Detection Experiment）”。
同年8月，东京大学发表了“超级神冈探测器”计划，准备将神冈探测器的性能提高10~100倍，目标在1995年完成整体设备的建设，总预算约为87亿日元。本次计划由负责神冈实验的东京大学理学部户塚洋二教授（已故，原为高能加速器研究机构长兼东京大学宇宙射线研究所所长）担任主要负责人。
“超级神冈探测器”位于距离神冈探测器约900m的神冈矿山地下1000m左右的地方。探测器水槽的直径为39.2m、高为41.4m，整体规模约是神冈探测器的16倍。新探测器需要用5万吨的纯水来注满，而水槽的体积变大，也意味着到达壁面的光子将大幅度的减少。另外，为了得到相当于20英寸PMT直径的50cm的位置分辨率，不仅需要契伦科夫辐射图样的信息，还需要更多的时间信息。为此，时间特性须保持在3ns以下。
随着光子数量的减少，噪声也会更加突出，为了可充分区分入射光子的信号和噪声，提高光子脉冲幅度分辨率是十分必要的。为了满足这些要求，20英寸PMT需要拥有更大面积的倍增极。首先，为改善时间特性，研发团队将倍增极的厚度缩减了一半，薄至2.5mm。另外，电子倍增部的口径从原来的75mm扩大到90mm，进而减少了电磁的影响。
此外，为了提高光电子入射至第1倍增极的效率，不仅要找出第1电极和第2电极之间的最佳位置关系，还需在第1倍增极前设置分别与百叶窗型倍增极百叶相对应的栅极。光子在半球状玻壳内壁的光电面碰撞出电子，通过玻壳的曲率半径聚焦到具有较大面积的第1倍增极上，进而汇聚到栅极的各个百叶上。通过这样的改良，时间特性的问题可获改善，并可同时得到了更好的单光子分辨能力。
改进的过程也充满艰辛，但研发团队并没有懈怠，凭借之前的开发经验和创新精神，不仅最后克服难题，交付了改良型的20英寸PMT R3600，更是在该过程中发明了3项专利技术。而这次，“超级神冈实验”对20英寸PMT的数量要求是11200支，比之前的“神冈探测器”增加了数倍。为此，滨松公司也新建了一栋制造楼，专为20英寸PMT的生产，即如今丰冈工厂第7栋制造楼。
1992年9月，R3600开始交货，历经近4年时间，直至1996年1月，滨松公司完成了所有货品的交付。而新的探测器在1995年就开始了PMT的安装。新的PMT拥有1000万倍的增益，哪怕是一个光子也可准确地测出。响应时间精度在2.5ns，这段时间内光在水中大约可前进60cm，契伦科夫辐射产生的位置也可通过时间来精密探测。
而所谓可以探测出单光子，可以通过这样的比喻来了解，假定在没有其他光的情况下，在月球表面用电筒朝地球照射，而利用该探测器则可在地球捕捉到这个光，“超级神冈探测器”的灵敏度就相当于这样的程度。
又一次的诺奖荣誉
1996年4月，“超级神冈探测器”正式开启了探测工作，在同年5月就成功观测到了太阳中微子，对于中微子新的讨论也慢慢开始浮出水面了。1998年，在日本高山市举行了“中微子和宇宙物理国际会议”。根据“超级神冈探测器”长达2年的观测结果，小柴教授的学生，东京大学宇宙射线研究所教授（后为所长）梶田隆章发表了“中微子有质量”的报告，顿时获得了界内的高度关注，并引发了世界范围内的热烈讨论。
为了进一步证明这一点，该团队找到了位于筑波市的高能加速器研究机构（KEK）。该机构内的质子加速器制作了大量的人工中微子，研究团队设计了一个将大量人工中微子朝着距离约250km的超级神冈探测器进行地下飞行的实验（K2K），从而使用人工中微子来验证。通过十几个月的探测，在2001年，根据K2K的实验数据，中微子质量存在的概率提高到了99%，通过进一步的理论验证和整理，该实验结果在次年得以发表。
而这一珍贵的结果，也为梶田隆章教授以及他的团队迎来了2015年诺贝尔物理学奖的荣誉。
从“滨松电视大人”到“IEEE里程碑”
20世纪50年代，日本国内对PMT的需求日渐强烈时，一个客户对滨松的工程师说：“如果滨松电视（滨松公司曾用名）能生产PMT，那我们将尊称它为‘滨松电视大人’（浜松テレビ様，“様”是日本人对高地位人的敬称）”。这一席看似玩笑的话，却揭开了滨松PMT的研发序幕。经过多年的研制经验和技术的积累，才最终成就了中微子探测的20英寸PMT，同时也践行了“探索未知未涉”的滨松精神。
20英寸PMT在超新星、中微子探索中做出的卓越贡献受到了世界范围内的认可。为此，世界著名电子、信息、通信领域的专业学会IEEE（美国电气与电子工程师学会，总部：美国纽约）在2014年授予了它“IEEE里程碑”*1的荣誉。注*1 “IEEE里程碑”是IEEE用于认可在某个其涵括的科技领域里的“科技创新和对人类探知发现有卓越贡献的独立产品、服务，影响重大的论文、专利”。
滨松20英寸PMT所获的“IEEE里程碑”
IEEE会长de Marca先生于授奖式表示，自己非常荣幸可以为这一具有跨时代意义的科技成就授奖，并说道：“开发20英寸PMT是一个非常具有挑战，且艰难到足以让人却步的任务。但是滨松时任社长昼马辉夫先生对该任务的接受以及获得的成果，则推动了世纪性的科技进步。”
“IEEE里程碑”授奖式
（左为IEEE会长de Marca，右为滨松现任社长昼马明）
纪念碑揭幕式
授奖的纪念碑设置在丰冈工厂主大门的入口处，为了表示对伟大实验的纪念，纪念碑的碑体使用了来自飞弹市神冈矿洞的片麻岩。滨松现任社长昼马明先生说：“每次在丰冈工厂看到这块授奖牌，我都备受鼓舞。滨松的每一个成员都应以创造造福人类、推动光子科技发展的新产业为目标，秉承挑战者的精神，不断推进光子技术发展的新边缘。”
纪念碑
如今，纪念碑正对着神冈矿洞的方向庄重地站立着，仿佛它在时时刻刻地注视着、等待着下一个新的发现。