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由於中微子「神出鬼沒」的特性，加上宇宙萬物都有可能產生中微子，使得計劃捕捉和研究特定中微子的科學家大傷腦筋。中微子觀測站大多設在地底深處，以阻隔宇宙射線和周圍環境的影響，雖然此舉無法百分百篩走多餘的中微子，因為地底空氣或是探測器材料都有可能釋放中微子，但已是目前最可靠的方法。
梶田利用的超級神岡探測器(Super-Kamiokande)，位於日本岐阜縣一個深達1,000米的廢棄礦坑內，內有一個40米高和闊的觀測槽，存有5萬噸純水及逾1.1萬個光感應器，用以偵測通過純水的微弱光線。當中微子跟水中的原子核或電子碰撞，便會產生不同的帶電荷粒子，透過偵測這些粒子發出的切連科夫輻射，研究團隊便能得知進入水槽的是哪種中微子。
研究團隊發現，從接近地面一方飛來的「μ中微子」，要較從相反方向、穿透整個地球後飛來的「μ中微子」數量為多。由於理論上地球不會對「μ中微子」造成影響，兩方向飛來的數量應該相若，因此研究員認為「μ中微子」在抵達探測器前所途經的距離，可能對其數量造成影響。
差不多同一時間，麥克唐納利用加拿大安大略省地底2,100米的薩德伯里中微子觀測站(SNO)，觀測從太陽飛來的「電中微子」。SNO跟超級神岡探測器設計概念相似，但以重水代替純水，以增加發生碰撞的機會。研究團隊發現檢測到的3種中微子總量符合預測，但「電中微子」數量卻少過預期，意味「電中微子」在進入探測器前，很可能轉變成另外兩種中微子「μ中微子」和「τ中微子」。
科學家綜合這兩項觀測結果後，得出中微子具有「變身」能力，能夠在空間傳播期間變換種類，而這同時證明中微子具有質量，打破以往認知。雖然科學家目前對這種神秘粒子的認知仍然十分有限，但梶田和麥克唐納的發現已被認定為粒子物理學上一次里程碑。 ■諾貝爾獎網站
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