ニュートリノは1930年にパウリがβ崩壊のエネルギー不一致を説明するために仮定した粒子です。ライネスとカーワンはサバンナリバー原子炉を利用し、反電子ニュートリノが陽子と反応して陽電子と中性子を生む“逆β崩壊”を狙いました。陽電子は直ちに消滅し0.511MeVのガンマ線を2本放ち、中性子は遅れてGdに捕獲され数MeVのガンマ線列を放出します。この時間差コインシデンスが背景を強力に排除し、ニュートリノ存在を確実に証明しました。検出法は後の太陽・大気ニュートリノ実験、さらにはニュートリノ振動研究の基盤となりました。

逆β崩壊 ν̄_e + p → e⁺ + n では閾値1.8MeVを超える反電子ニュートリノが必要で、商用原子炉は約2×10²⁰ ν̄_e/s の源となります。ライネスらは液体スキャリンティレータ約200リットルを4タンクに分割し、フォトマルチプライヤでガンマ線シグナルを読み出しました。0.3µs以内の二重511keVピークを“prompt”として記録し、5–200µs後の複数MeVガンマを“delayed”として一致条件を課すことで、1 時間あたり数個のイベントを抽出しました。検出率は理論断面積 ~10⁻⁴³ cm² と一致し、レプトン数保存則やV–A理論の検証に直結しました。

検出システムはCd‐Cl塩を溶解したオーガニック液体シンチレータで高Z捕獲核を強化し、Gd濃度0.1%によりn捕獲効率≈88%を実現。三重コインシデンスの総背景は12 h⁻¹未満に抑えられ、ニュートリノ候補は24 h⁻¹で5.7σの統計優位を確立。測定された平均断面積 (3.1±0.6)×10⁻⁴³ cm² は当時のβ崩壊スペクトルとFermi理論からの予想に合致した。後続のKamiokande, Daya Bay, JUNO などの大型検出器はReines流の同時計数に水チェレンコフや液体シンチレータ技術を組み合わせ、θ₁₃測定や質量階層決定へ展開している。