Okazuje się jednak, że sto kilometrów od Moskwy, w pobliżu naukowego miasta Protvino, w lasach obwodu moskiewskiego, zakopano skarb o wartości kilkudziesięciu miliardów rubli. Nie można jej wykopać i ukraść - na zawsze ukryta w ziemi ma wartość tylko dla historii nauki. Mowa o kompleksie akceleratorowo-magazynowym (UNK) Instytutu Fizyki Wysokich Energii Protvino - podziemnym obiekcie z kulą mola, prawie wielkości Wielkiego Zderzacza Hadronów.
Długość podziemnego pierścienia akceleratora wynosi 21 km. Główny tunel o średnicy 5 metrów układany jest na głębokości od 20 do 60 metrów (w zależności od ukształtowania terenu). Ponadto wybudowano wiele pomieszczeń pomocniczych, połączonych z powierzchnią pionowymi szybami. Gdyby zderzacz protonów w Protvino został dostarczony na czas przed LHC, w świecie fizyki fundamentalnej pojawiłby się nowy punkt przyciągania.
Dalej - o historii głównego radzieckiego zderzacza, na którym można by wykuć fizykę przyszłości.
Największy projekt
Parafrazując żart "A mówiłem ci - to miejsce jest przeklęte!" można powiedzieć, że zderzacze nie pojawiają się od zera - muszą istnieć odpowiednie warunki. Na wiele lat przed podjęciem strategicznej decyzji o budowie największego ośrodka naukowego w ZSRR w 1960 r. Powstała tajna wioska Serpukhov-7, będąca siedzibą Instytutu Fizyki Wysokich Energii (IHEP). Miejsce zostało wybrane ze względów geologicznych - w tej części regionu moskiewskiego gleba, która jest dnem starożytnego morza, pozwala na umieszczenie dużych podziemnych obiektów chronionych przed aktywnością sejsmiczną.
Protvino z wysokości 325 metrów:
Film promocyjny:
W 1965 r. Uzyskano status osady o charakterze miejskim i nową nazwę - Protvino - pochodzi od nazwy miejscowego potoku Protva. W 1967 roku w Protvino wystrzelono największy akcelerator swoich czasów - synchrotron protonowy U-70 70 GeV (109 elektronowoltów). Nadal działa i pozostaje najbardziej energochłonnym akceleratorem w Rosji.
Budowa U-70.
Wkrótce zaczęli opracowywać projekt nowego akceleratora - zderzacza proton-proton o energii 3 TeV (1012 eV), który stałby się najpotężniejszym na świecie. Pracami nad teoretycznym uzasadnieniem UNC kierował akademik Anatolij Logunow, fizyk teoretyczny, dyrektor naukowy Instytutu Fizyki Wysokich Energii. Planowano wykorzystać synchrotron U-70 jako pierwszy „stopień wspomagający” dla akceleratora UNK.
W projekcie UNK zakładano dwa etapy: jeden polegał na odebraniu wiązki protonów o energii 70 GeV z U-70 i podniesieniu jej do wartości pośredniej 400–600 GeV. W drugim pierścieniu (drugi stopień) energia protonu wzrośnie do maksymalnej wartości. Oba stopnie UNK miały znajdować się w jednym tunelu pierścieniowym o wymiarach większych niż obwodnica moskiewskiego metra. Podobieństwa z metrem dodaje fakt, że budowę prowadzili budowniczowie metra z Moskwy i Ałma-Aty.
Plan eksperymentu
1. Akcelerator U-70. 2. Kanał wtrysku - wstrzyknięcie wiązki protonów do pierścienia akceleratora UNK. 3. Kanał antyprotonów. 4. Ciało kriogeniczne. 5. Tunele do kompleksów hadronów i neutronów.
We wczesnych latach osiemdziesiątych na świecie nie było akceleratorów o porównywalnej wielkości i energii. Ani Tevatron w Stanach Zjednoczonych (długość pierścienia 6,4 km, energia we wczesnych latach osiemdziesiątych - 500 GeV), ani Supercollider z laboratorium CERN (długość pierścienia 6,9 km, energia zderzenia 400 GeV) nie były w stanie zapewnić fizyce niezbędnych narzędzi do przeprowadzenia nowych eksperymentów …
Nasz kraj miał duże doświadczenie w rozwoju i budowie akceleratorów. Synchrofasotron, zbudowany w Dubnej w 1956 roku, stał się wówczas najpotężniejszym na świecie: energia 10 GeV, długość około 200 metrów. Fizycy dokonali kilku odkryć na synchrotronie U-70 zbudowanym w Protvino: najpierw zarejestrowali jądra antymaterii, odkryli tzw. „Efekt Serpukhova” - zwiększenie całkowitych przekrojów oddziaływań hadronowych (wielkości, które określają przebieg reakcji dwóch zderzających się cząstek) i wiele więcej.
Dziesięć lat pracy
W 1983 r. Rozpoczęto prace budowlane na miejscu metodą górniczą przy użyciu 26 pionowych szybów.
Pełnowymiarowy model tunelu UNK.
Przez kilka lat budowa toczyła się leniwie - przeszliśmy tylko półtora kilometra. W 1987 r. Wydano dekret rządowy o intensyfikacji prac, aw 1988 r., Po raz pierwszy od 1935 r., Związek Radziecki zakupił za granicą dwa nowoczesne kompleksy drążące tunele Lovat, przy pomocy których Protontonnelstroy zaczął budować tunele.
Dlaczego trzeba było kupić osłonę tunelu, skoro przed pięćdziesięcioma latami w kraju udało się zbudować metro? Faktem jest, że 150-tonowe maszyny Lovat nie tylko wierciły z bardzo dużą dokładnością penetracji do 2,5 centymetra, ale również pokryły dach tunelu 30-centymetrową warstwą betonu z izolacją metalową (zwykłe bloczki betonowe, z blachą izolacji spawaną od wewnątrz) … Znacznie później, w moskiewskim metrze, mały odcinek na odcinku Bulwaru Trubnaja-Sretenskiego zostanie wykonany z bloków z metalową izolacją.
Kanał wtryskowy. Szyny dla lokomotywy elektrycznej są zatopione w betonowej podłodze.
Pod koniec 1989 roku przeszło około 70% głównego tunelu pierścieniowego i 95% kanału wtryskowego, czyli tunelu o długości ponad 2,5 km, przeznaczonego do przenoszenia belki z U-70 do UNK. Zbudowaliśmy trzy budynki (z planowanych 12) zaplecza inżynieryjnego, rozpoczęliśmy budowę obiektów naziemnych na całym obwodzie: ponad 20 obiektów przemysłowych z wielokondygnacyjnymi budynkami przemysłowymi, do których doprowadzono ciągi wodociągowe, grzewcze, sprężonego powietrza, linie wysokiego napięcia.
W tym samym okresie projekt zaczął mieć problemy z finansowaniem. W 1991 roku, wraz z upadkiem ZSRR, UNK mogła zostać natychmiast porzucona, ale koszt konserwacji niedokończonego tunelu byłby zbyt wysoki. Zniszczony, zalany wodami gruntowymi, mógłby zagrozić ekologii całego regionu.
Kolejne cztery lata zajęło zamknięcie podziemnego pierścienia tunelu, ale część przyspieszająca została beznadziejnie w tyle - wykonano tylko około ¾ konstrukcji przyspieszającej dla pierwszego etapu UNK i tylko kilkadziesiąt magnesów konstrukcji nadprzewodzącej (potrzeba było 2500, każdy z nich ważył około 10 ton) …
Stanowisko do testowania magnesów.
Oto spacer po tej nieruchomości z blogerem samnamosem:
Spacer rozpoczniemy od miejsca, w którym w ostatniej turze prowadzono tunel osłon.
Jest tu dużo błota, miejscami są miejsca dość zalane.
Oddział do pnia.
Moja klatka.
W niektórych miejscach występują skrzyżowania z zamkniętymi wyrobiskami awaryjnymi.
Pokój wyposażenia.
Układarka do rur.
Następnie szyny są osadzane w betonie.
Neptun - „Największa hala z systemem”.
To południowa część wielkiego pierścienia. Tunel jest tutaj prawie całkowicie gotowy - zamontowano nawet wbudowane wkładki dla wejść zasilania, a także stojaki na sam akcelerator.
W trakcie robienia zdjęć.
A ta hala prowadzi do działającego małego pierścienia akceleratora, gdzie badania już trwają, więc pójdziemy dalej wzdłuż dużego koła.
Wkrótce czysty tunel się skończył i poszedł ostatni odcinek tunelu, gdzie znajduje się kopalnia, od której zaczęliśmy.
Głębokość wynosi około 60 metrów. Po spędzeniu 19 godzin pod ziemią opuszczamy podziemia …
Układ magnetyczny jest jednym z najważniejszych w akceleratorze. Im wyższa energia cząstek, tym trudniej jest je przesłać po kołowej ścieżce, a zatem silniejsze powinny być pola magnetyczne. Ponadto cząsteczki muszą być zogniskowane, aby nie odpychały się podczas lotu. Dlatego oprócz magnesów, które obracają cząstki po okręgu, potrzebne są również magnesy skupiające. Maksymalna energia akceleratorów jest w zasadzie ograniczona wielkością i kosztem układu magnetycznego.
Tunel wtryskowy był jedyną częścią kompleksu, która była w 100% ukończona. Ponieważ płaszczyzna orbity UNK jest o 6 m niższa niż w U-70, kanał wyposażono w wydłużony odcinek magnesów, który zapewniał obrót wiązki o 64 °. Układ jonowo-optyczny dopasował objętość fazową wiązki wydobywanej z U-70 do struktury zwojów tunelu.
W momencie, gdy stało się jasne, że „pieniędzy nie ma i trzeba się trzymać”, opracowano i odebrano całe wyposażenie próżniowe kanału wtryskowego, układy pompowe, zasilacze, systemy sterowania i monitoringu. Podstawą akceleratora jest rura próżniowa wykonana ze stali nierdzewnej, której ciśnienie nie przekracza 10 (do potęgi -7) mm Hg, po którym poruszają się cząsteczki. Całkowita długość komór próżniowych kanału wtryskowego i dwóch stopni akceleratora, czyli kanałów do wyciągania i wyrzucania wiązki przyspieszonych protonów powinna wynosić około 70 km.
Powstała hala „Neptun” o wymiarach 15 x 60 m2, w której miały znajdować się cele akceleratora i urządzenia sterujące.
Drobne tunele technologiczne.
Rozpoczęła się budowa unikalnego kompleksu neutronów - cząstki rozproszone w UNK byłyby wyrzucane do ziemi oddzielnym tunelem w kierunku Bajkału, na dnie którego zainstalowany jest specjalny detektor. Teleskop neutrinowy na jeziorze Bajkał nadal istnieje i znajduje się 3,5 km od wybrzeża, na kilometrowej głębokości.
W całym tunelu co półtora kilometra budowano podziemne hale, aby pomieścić duży sprzęt.
Oprócz tunelu głównego zbudowano kolejny, techniczny (na zdjęciu powyżej), przeznaczony na kable i rury.
Tunel posiadał prostoliniowe sekcje do umieszczania układów technologicznych akceleratora, oznaczone na schemacie jako „SPP-1” (w tym miejscu wchodzi wiązka cząstek z U-70) i „SPP-4” (stąd cząstki są usuwane). Były to rozbudowane hale o średnicy do 9 metrów i długości około 800 metrów.
Szyb wentylacyjny o głębokości 60 m (jest też na KDPV).
Śmierć i perspektywy
W 1994 roku budowniczowie wykonali ostatni i najtrudniejszy ze względu na wody gruntowe odcinek 21-kilometrowego tunelu pod względem hydrogeologicznym. W tym samym okresie pieniądze praktycznie wyschły, ponieważ koszty projektu były współmierne do budowy elektrowni atomowej. Niemożliwe stało się zamówienie sprzętu lub wypłata wynagrodzenia pracownikom. Sytuację pogorszył kryzys z 1998 roku. Po podjęciu decyzji o wzięciu udziału w uruchomieniu Wielkiego Zderzacza Hadronów UNK została ostatecznie opuszczona.
Aktualny stan tuneli, które nadal są monitorowane.
LHC, który został oddany do użytku w 2008 roku, okazał się nowocześniejszy i potężniejszy, ostatecznie niszcząc pomysł reanimacji rosyjskiego zderzacza. Nie sposób jednak po prostu wyjść z gigantycznego kompleksu i teraz jest to „walizka bez uchwytu”. Każdego roku z budżetu federalnego wydawane są pieniądze na utrzymanie straży i pompowanie wody z tuneli. Środki przeznaczane są również na betonowanie wielu hal, które przyciągają miłośników industrialnej egzotyki z całej Rosji.
W ciągu ostatnich dziesięciu lat pojawiły się różne pomysły na renowację kompleksu. Tunel mógłby pomieścić nadprzewodzący magazyn indukcyjny, który pomógłby utrzymać stabilność sieci elektrycznej w całym regionie moskiewskim. Albo można by tam zrobić pieczarkarnię. Pomysłów jest wiele, ale wszystkie opierają się na braku pieniędzy - nawet zakopanie kompleksu i całkowite wypełnienie go betonem jest zbyt kosztowne. W międzyczasie nieodebrane jaskinie nauki pozostają pomnikiem niespełnionego marzenia radzieckich fizyków.
Obecność LHC nie oznacza eliminacji wszystkich innych zderzaczy. Akcelerator U-70 Instytutu Fizyki Wysokich Energii jest nadal największym działającym w Rosji. Akcelerator ciężkich jonów NIKA powstaje w Dubnej pod Moskwą. Jego długość jest stosunkowo niewielka - NIKA będzie obejmowała cztery 200-metrowe pierścienie - jednak obszar, w którym będzie działał zderzacz, powinien zapewnić naukowcom obserwację stanu „granicznego”, w którym jednocześnie istnieją jądra i cząstki uwolnione z jąder atomowych. W fizyce ten obszar jest uważany za jeden z najbardziej obiecujących.
Do podstawowych badań, które zostaną przeprowadzone przy użyciu zderzacza NIKA, należy modelowanie mikroskopowego modelu wczesnego Wszechświata. Naukowcy zamierzają wykorzystać zderzacz do poszukiwania nowych metod leczenia raka (naświetlanie guza wiązką cząstek). Dodatkowo instalacja służy do badania wpływu promieniowania na działanie elektroniki. Zakończenie budowy nowego akceleratora planowane jest na 2023 rok.
Ale czytelnicy od razu zauważyli, że w tym kierunku rozwijała się Wielka Moskwa:
Chociaż nadal istnieją informacje, że gdzieś jest ISF (składowanie wypalonego paliwa jądrowego).