Masatoshi Koshiba (小柴 昌俊, Koshiba Masatoshi; 19 de setembro de 1926 - 12 de novembro de 2020) foi um físico japonês e um dos fundadores da astronomia de neutrinos. Seu trabalho com os detectores de neutrinos Kamiokande e Super-Kamiokande foi fundamental para detectar neutrinos solares, fornecendo evidência experimental para o problema dos neutrinos solares.
Koshiba ganhou o Prêmio Nobel de Física em 2002, em conjunto com Raymond Davis Jr., "por contribuições pioneiras à astrofísica, em particular pela detecção de neutrinos cósmicos". Koshiba foi o primeiro laureado japonês do Nobel a possuir dois títulos de doutorado. Além disso, foi o segundo japonês a receber tanto o Prêmio Nobel quanto o Prêmio Wolf. Seu mentor, Sin-Itiro Tomonaga, e seu aluno, Takaaki Kajita, também foram vencedores do Prêmio Nobel de Física.
Ele foi conselheiro sênior do International Center for Elementary Particle Physics (ICEPP) e professor na Universidade de Tóquio.
Koshiba nasceu em Toyohashi, no centro do Japão, em 19 de setembro de 1926, filho de Toshio e Hayako Koshiba. Seu pai era oficial militar. Sua mãe morreu quando ele tinha três anos, levando seu pai a se casar com a irmã mais velha de sua esposa. Ele cresceu em Yokosuka e concluiu o ensino médio em Tóquio. Menciona-se que seu interesse inicial era estudar literatura alemã, mas acabou estudando física, incentivado por comentários depreciativos de um professor.
Ele se formou na Universidade de Tóquio em 1951 e recebeu um PhD em física pela Universidade de Rochester, Nova York, em 1955.
Koshiba começou sua carreira como pesquisador associado no Departamento de Física da Universidade de Chicago de julho de 1955 a fevereiro de 1958, e foi professor associado no Instituto de Estudos Nucleares da Universidade de Tóquio de março de 1958 a outubro de 1963. Durante uma licença de novembro de 1959 a agosto de 1962, atuou como diretor interino do Laboratório de Física de Altas Energias e Radiação Cósmica, Departamento de Física, Universidade de Chicago.
Na Universidade de Tóquio, tornou-se professor associado em março de 1963 e depois professor em março de 1970 no Departamento de Física da Faculdade de Ciências, e professor emérito lá em 1987. De 1987 a 1997, Koshiba lecionou na Universidade Tokai.
Em 2002, ele ganhou em conjunto o Prêmio Nobel de Física por "contribuições pioneiras à astrofísica, em particular pela detecção de neutrinos cósmicos". (As outras partes do Prêmio daquele ano foram concedidas a Raymond Davis Jr. e Riccardo Giacconi, dos EUA.)
A pesquisa inicial de Koshiba foi em raios cósmicos. Em 1969, ele passou para a física de colisores elétron-pósitron e envolveu-se com o detector JADE na Alemanha, que ajudou a confirmar o Modelo Padrão. Junto com Masayuki Nakahata e Atsuto Suzuki, Koshiba projetou o experimento Kamiokande para detectar decaimento de próton, uma previsão das teorias de grande unificação. Nenhum decaimento de próton foi detectado, mas Koshiba percebeu que o detector poderia ser adaptado para detectar neutrinos, e adaptou o projeto de acordo, seguindo o trabalho pioneiro norte-americano de Davis.
No início da década de 1970, Koshiba colaborou com Gersh Budker (1918–1977), pioneiro do resfriamento de elétrons em aceleradores de partículas na União Soviética. Essa colaboração foi interrompida por razões desconhecidas, mas Budker morreu de ataque cardíaco alguns anos depois.
Por meio desse experimento, ele (e Davis nos EUA) conseguiram confirmar a previsão de que neutrinos são gerados durante a reação de fusão nuclear no sol. No entanto, esses experimentos detectaram menos neutrinos do que o esperado. Esse déficit foi chamado de problema dos neutrinos solares. O déficit acabaria sendo explicado pelas "oscilações de neutrinos", cuja existência foi confirmada por uma versão ampliada do Kamiokande, conhecida como Super-Kamiokande, operada sob a direção do aluno de Koshiba, Takaaki Kajita.
Em 1987, o detector experimental Kamiokande detectou neutrinos da explosão de supernova (designada SN 1987A) fora da Via Láctea, na Grande Nuvem de Magalhães. Sua pesquisa foi pioneira no estabelecimento da astronomia de neutrinos como campo de estudo.
Em 1996, com os resultados promissores do Kamiokande, a equipe operacionalizou um detector maior e mais sensível chamado Super-Kamiokande. Com esse detector, os cientistas conseguiram demonstrar fortes evidências de que os neutrinos mudavam de um tipo para outro dos três tipos durante o voo. Essa demonstração resolveu o problema dos neutrinos solares, com o raciocínio de que os primeiros detectores podiam detectar um tipo de neutrino em vez de todos os três tipos.
Em 2003, o Prêmio Koshiba foi criado em sua homenagem.
Koshiba era membro do Conselho de Patrocinadores do Bulletin of the Atomic Scientists, e também membro estrangeiro da Bangladesh Academy of Sciences. Ele foi membro fundador do comitê diretivo do Edogawa NICHE Prize.
O mentor de Koshiba, Sin-Itiro Tomonaga, também atuou como cupido para Koshiba e sua esposa. O professor Toshi Koshiba (小柴 俊) da Faculdade de Engenharia da Universidade de Kagawa é filho de Masatoshi Koshiba.
Koshiba certa vez observou: "Entre os discípulos que herdaram meu trabalho, dois são dignos de receber o Prêmio Nobel." Acredita-se geralmente que ele se referia a Yoji Totsuka e Takaaki Kajita. Em 2015, Kajita recebeu oficialmente o Prêmio Nobel e agradeceu explicitamente a Koshiba e Totsuka em sua Nobel Lecture por suas contribuições fundamentais.
Em 10 de julho de 2008, Yoji Totsuka morreu devido a câncer de cólon. Na edição de setembro de 2008 da Bungeishunjū, Koshiba escreveu um artigo memorial intitulado "The Regret of Reading a Disciple’s Eulogy", no qual lamentou: "Se Totsuka tivesse vivido apenas mais 18 meses, ele certamente teria ganhado o Prêmio Nobel." Para homenagear seu falecido discípulo, Koshiba estabeleceu o "Shuji Orimoto Prize" e o "Yoji Totsuka Prize" em 2010, premiando indivíduos que fizeram contribuições notáveis à pesquisa de aceleradores e física de partículas, respectivamente.