Masatoshi Koshiba (japanisch 小柴 昌俊, Koshiba Masatoshi; * 19. September 1926 in Toyohashi, Aichi, Japan; † 12. November 2020 in Tokio) war ein japanischer Physiker, der 2002 mit dem Nobelpreis für Physik „für bahnbrechende Arbeiten in der Astrophysik, insbesondere für den Nachweis kosmischer Neutrinos“, ausgezeichnet wurde.
Koshiba studierte an der Universität Tokio. Nach dem Abschluss 1951 begann er in Tokio mit seiner Promotion und wechselte 1953 an die University of Rochester in Rochester, New York. 1955 erhielt er den Ph.D. für seine Arbeit über ultrahochenergetische Phänomene der kosmischen Strahlung.
Koshiba wurde im März 1970 zum Professor an der Universität Tokio ernannt. Nach einem Gastsemester an der Universität Hamburg 1987 wechselte er an die Tōkai-Universität.
Koshiba beschäftigte sich in den 1950er- und 60er-Jahren mit der hochenergetischen kosmischen Strahlung und die hierdurch ausgelösten Wechselwirkungen in der oberen Atmosphäre. Dies führte ihn in den 1970ern zur Myonen- und Neutrinophysik sowie zur Teilchenphysik selbst. Nach einer Beteiligung am japanisch-deutsch-englischen Experiment JADE, einem Teilchendetektor an der Positron-Elektron-Tandem-Ring-Anlage (PETRA) bei DESY in Hamburg, konzipierte er den Kamiokande-Detektor zum Nachweis des von einigen Theorien postulierten Protonenzerfalls. Da dieser Nachweis nicht möglich war, baute er den Detektor zu einem Neutrinodetektor um und konnte im Februar 1987 erstmals kosmische Neutrinos nachweisen: Im Verlauf der Supernova 1987A konnten im Kamiokande-Detektor zwölf Neutrinos nachgewiesen werden, davon neun innerhalb der ersten zwei Sekunden. Dies war die erste direkte experimentelle Bestätigung der Theorien über die Prozesse beim Kollaps eines Sterns, insbesondere der Neutrinokühlung.
Er wurde 2002 zusammen mit Raymond Davis Jr. mit der Hälfte des Nobelpreises für Physik ausgezeichnet, die andere Hälfte ging an Riccardo Giacconi.
Großes Verdienstkreuz der Bundesrepublik Deutschland, 1985
Nishina-Preis der Nishina Foundation, 1987
Asahi-Preis stellvertretend für das Kamioka Neutrino Observatory, 1987
Ernennung zum Bunka Kōrōsha, zur Person mit besonderen kulturellen Verdiensten 1988
Academy Award der Japanischen Akademie der Wissenschaften, 1989
Bruno-Rossi-Preis der Amerikanischen Physikalischen Gesellschaft, 1989
Spezialpreis der Europäischen Physikalischen Gesellschaft, 1996
Humboldt-Forschungspreis der Alexander-von-Humboldt-Stiftung, 1997
Fujiwara-Preis der Fujiwara Foundation of Science, 1997
Kulturorden der japanischen Regierung, 1997
Diploma di Perfezionamento honoris causa in Fisica von der Scuola Normale Superiore, Pisa, 1999
Doktor der Naturwissenschaften ehrenhalber von der Universität Hamburg, 1999
Rochester’s Distinguished Scholar Award von der University of Rochester, 2000