Bet izrādās, simts kilometru attālumā no Maskavas, netālu no zinātniskās pilsētas Protvino, Maskavas apgabala mežos, tika apglabāts desmitiem miljardu rubļu dārgums. Jūs to nevarat izrakt un nozagt - mūžīgi paslēpts zemē, tas nes vērtību tikai zinātnes vēsturei. Mēs runājam par Protvino Augstās enerģijas fizikas institūta akseleratora-glabāšanas kompleksu (UNK) - paugurainu pazemes objektu, kura izmērs ir gandrīz lielais hadronu sadursme.
Akseleratora pazemes gredzena garums ir 21 km. Galvenais tunelis ar diametru 5 metri ir novietots 20 līdz 60 metru dziļumā (atkarībā no reljefa). Turklāt tika uzceltas daudzas palīgtelpas, kuras ar virsmu savienoja vertikālas vārpstas. Ja Proton Collider Protvino būtu piegādāts savlaicīgi pirms LHC, fundamentālās fizikas pasaulē būtu parādījies jauns pievilcības punkts.
Tālāk - par galvenā padomju sadursmes vēsturi, uz kuras varētu kalt nākotnes fizika.
Lielākais projekts
Pārfrāzējot joku "Un es tev teicu - vieta ir sasodīta!" mēs varam teikt, ka sadursmes nespēj parādīties no nulles - ir jābūt piemērotiem apstākļiem. Daudzus gadus pirms tika pieņemts stratēģiskais lēmums par PSRS lielākās zinātniskās būves izveidi, 1960. gadā slepenā ciemata Serpukhov-7 tika nodibināts par bāzi Augstās enerģijas fizikas institūtam (IHEP). Vietne tika izvēlēta ģeoloģisku iemeslu dēļ - šajā Maskavas reģiona daļā augsne, kas ir senās jūras dibens, ļauj izvietot lielus pazemes objektus, kas ir aizsargāti no seismiskās aktivitātes.
Protvino no 325 metru augstuma:
Reklāmas video:
1965. gadā tika iegūts pilsētvides tipa apmetnes statuss, un no vietējās upes Protva nosaukuma tika iegūts jauns nosaukums - Protvino. 1967. gadā Protvino tika palaists lielākais sava laika paātrinātājs - 70 GeV (109 elektronu voltu) protonu sinhrotrons U-70. Tas joprojām darbojas un joprojām ir visvairāk enerģijas paātrinātājs Krievijā.
U-70 konstrukcija.
Drīz viņi sāka izstrādāt jaunu paātrinātāja projektu - protonu-protonu sadursmi ar enerģiju 3 TeV (1012 eV), kas kļūs par visspēcīgāko pasaulē. Darbu pie UNC teorētiskā pamatojuma vadīja akadēmiķis Anatolijs Logunovs, teorētiskais fiziķis, Augstās enerģijas fizikas institūta zinātniskais direktors. Kā pirmo UNK paātrinātāja "pastiprinātāja posmu" tika plānots izmantot U-70 sinhrotronu.
UNK projektā bija paredzētas divas pakāpes: viena bija uztvert protona staru ar enerģiju 70 GeV no U-70 un paaugstināt to līdz starpposma vērtībai 400–600 GeV. Otrajā gredzenā (otrajā posmā) protona enerģija pieaugs līdz maksimālajai vērtībai. Abiem UNK pakāpieniem bija jāatrodas vienā riņķa tunelī, kura izmēri bija lielāki par Maskavas metro gredzena līniju. Līdzības ar metro pievieno fakts, ka būvniecību veica Maskavas un Alma-Ata metro celtnieki.
Eksperimenta plāns
1. Paātrinātājs U-70. 2. Injekcijas kanāls - injicējot protona staru UNK paātrinātāja gredzenā. 3. Antiprotonu kanāls. 4. Kriogēns ķermenis. 5. Tuneli uz hadronu un neitronu kompleksiem.
Astoņdesmito gadu sākumā pasaulē nebija salīdzināma izmēra un enerģijas paātrinātāju. Ne Tevatron Amerikas Savienotajās Valstīs (gredzena garums 6,4 km, enerģija astoņdesmito gadu sākumā - 500 GeV), ne CERN laboratorijas Supercollider (gredzena garums 6,9 km, sadursmes enerģija 400 GeV) nespēja nodrošināt fiziku ar nepieciešamajiem instrumentiem jaunu eksperimentu veikšanai. …
Mūsu valstij bija liela pieredze akseleratoru izstrādē un būvēšanā. Sinhofasotrons, kas uzcelts Dubnā 1956. gadā, tajā laikā kļuva par visspēcīgāko pasaulē: enerģija 10 GeV, garums aptuveni 200 metri. Fiziķi veica vairākus atklājumus U-70 sinhrotronā, kas celts Protvino: viņi vispirms reģistrēja antimatērijas kodolus, atklāja tā saukto "Serpukhov efektu" - hadronic mijiedarbības kopējo šķērsgriezumu palielināšanos (daudzumi, kas nosaka divu sadursmju daļiņu reakcijas gaitu) un daudz ko citu.
Desmit gadu darbs
1983. gadā būvlaukumā sākās būvniecības darbi, izmantojot kalnrūpniecības metodi, izmantojot 26 vertikālas šahtas.
UNK tuneļa pilna mēroga modelis.
Vairākus gadus būvniecība tika veikta lēnā režīmā - mēs gājām tikai pusotru kilometru. 1987. gadā tika izdots valdības dekrēts par darba intensificēšanu, un 1988. gadā pirmo reizi kopš 1935. gada Padomju Savienība ārzemēs iegādājās divus modernus Lovat tuneļa urbšanas kompleksus, ar kuru palīdzību Protontonnelstroy sāka būvēt tuneļus.
Kāpēc jums vajadzēja iegādāties tuneļa vairogu, ja pirms tam piecdesmit gadus valstī veiksmīgi uzbūvēja metro? Fakts ir tāds, ka 150 tonnu Lovat mašīnas ne tikai urbās ar ļoti augstu iespiešanās precizitāti līdz 2,5 centimetriem, bet arī izklāja tuneļa jumtu ar 30 centimetru betona slāni ar metāla izolāciju (parastie betona bloki, ar metāla izolācijas loksni, kas metināta no iekšpuses). … Daudz vēlāk Maskavas metro nelielā Trubnaja-Sretensky bulvāra posma daļa tiks izgatavota no metāla izolācijas blokiem.
Injekcijas kanāls. Sliedes elektriskajai lokomotīvei ir iegrimušas betona grīdā.
1989. gada beigās tika nodoti apmēram 70% no galvenā gredzena tuneļa un 95% no iesmidzināšanas kanāla, tuneļa, kura garums pārsniedz 2,5 km, un kas bija paredzēts, lai pārnestu gaismu no U-70 uz UNK. Mēs uzcēlām trīs ēkas (no plānotajām 12) no inženiertehniskā atbalsta, sākām zemes ierīkošanu visā perimetrā: vairāk nekā 20 rūpniecības objektus ar daudzstāvu rūpniecības ēkām, uz kurām tika ierīkota ūdens apgāde, apkure, saspiesta gaisa ceļi, augstsprieguma elektrolīnijas.
Tajā pašā laika posmā projektam bija problēmas ar finansējumu. 1991. gadā līdz ar PSRS sabrukumu UNK varēja nekavējoties pamest, bet nepabeigtā tuneļa saglabāšanas izmaksas būtu bijušas pārāk augstas. Iznīcināts, appludināts ar gruntsūdeņiem, tas varētu radīt draudus visa reģiona ekoloģijai.
Tuneļa pazemes gredzena aizvēršanai bija nepieciešami vēl četri gadi, bet paātrinošā daļa bija bezcerīgi aiz muguras - tika izgatavoti tikai aptuveni ¾ no paātrināšanas struktūras UNK pirmajam posmam un bija nepieciešami tikai daži desmiti supravadošas struktūras magnētu (un bija nepieciešami 2500, un vajadzēja 2500, katrs no tiem sverot apmēram 10 tonnas). …
Statīvs magnētu pārbaudei.
Piedāvājam pastaigu pa šo īpašumu ar emuāru autori samnamosu:
Mēs sāksim savu gājienu no vietas, kur pēdējā pagriezienā tika veikts vairoga tunelis.
Šeit ir daudz dubļu, dažviet ir diezgan applūdušas vietas.
Filiāle pie stumbra.
Mīnu būris.
Dažās vietās notiek krustojumi ar slēgtiem ārkārtas gadījumiem.
Aprīkojuma istaba.
Cauruļu krāvējs.
Un tad sliedes ir iestrādātas betonā.
Neptūns - "lielākā zāle ar sistēmu."
Šī ir lielā gredzena dienvidu daļa. Tunelis šeit ir gandrīz pilnībā gatavs - ir uzstādīti pat iegultie ieliktņi enerģijas ievadīšanai, kā arī paša akseleratora statīvi.
Fotografēšanas procesā.
Un šī zāle ved uz akseleratora strādājošo mazo gredzenu, kur jau notiek izpēte, tāpēc mēs dosimies tālāk pa lielo apli.
Drīz tīrais tunelis beidzās un devās pēdējais tuneļa posms, kur atrodas mīna, no kuras mēs sākām.
Dziļums ir aptuveni 60 metri. Pēc 19 stundu pavadīšanas pazemē mēs atstājam pazemes pasauli …
Magnētiskā sistēma ir viena no vissvarīgākajām paātrinātājā. Jo augstāka ir daļiņu enerģija, jo grūtāk tās nosūtīt pa apļveida ceļu, un attiecīgi, jo spēcīgākiem jābūt magnētiskajiem laukiem. Turklāt daļiņas ir jākoncentrē tā, lai tās lidojuma laikā neatgrūž viena otru. Tāpēc, līdztekus magnētiem, kas rotē daļiņas pa apli, ir nepieciešami arī fokusējošie magnēti. Paātrinātāju maksimālo enerģiju principā ierobežo magnētiskās sistēmas lielums un izmaksas.
Injekcijas tunelis bija vienīgā kompleksa daļa, kas bija pilnībā pabeigta. Tā kā UNK orbītas plakne ir par 6 m zemāka nekā U-70, kanāls tika aprīkots ar pagarinātu magnētu sekciju, kas nodrošināja staru pagriešanos par 64 °. Jonu-optiskā sistēma sakrita no U-70 iegūtā starojuma fāzes tilpumam ar tuneļa pagriezienu struktūru.
Brīdī, kad kļuva skaidrs, ka “naudas nav un mums ir jātur pie naudas”, tika izstrādātas un saņemtas visas iesmidzināšanas kanāla vakuuma iekārtas, sūknēšanas sistēmas, barošanas ierīces, vadības un uzraudzības sistēmas. Nerūsējošā tērauda vakuuma caurule, kuras spiediens ir mazāks par 10 (līdz 7) mm Hg, ir akseleratora pamats, daļiņas pārvietojas pa to. Iesmidzināšanas kanāla vakuuma kameru un divu akseleratora pakāpju kopējam garumam, paātrinātu protonu staru kūļa izvadīšanas un izmešanas kanāliem, bija jābūt apmēram 70 km.
Tika uzcelta “Neptune” zāle 15 x 60 m2 platībā, kur bija jāatrodas akseleratora mērķiem un vadības iekārtām.
Nelieli tehnoloģiskie tuneļi.
Ir sākusies unikāla neitronu kompleksa būvniecība - UNK izkliedētās daļiņas tiks novadītas zemē caur atsevišķu tuneli virzienā uz Baikāla ezeru, kura apakšā ir uzstādīts īpašs detektors. Joprojām pastāv neitrīno teleskops uz Baikāla ezera, un tas atrodas 3,5 km no krasta kilometra dziļumā.
Visā tunelī ik pēc pusotra kilometra tika uzceltas pazemes zāles, lai izvietotu lielu aprīkojumu.
Papildus galvenajam tunelim tika uzbūvēts vēl viens tehniskais tunelis (attēlā iepriekš), kas paredzēts kabeļiem un caurulēm.
Tunelim bija taisnas sekcijas akseleratora tehnoloģisko sistēmu izvietošanai, kas diagrammā apzīmētas kā "SPP-1" (tas ir, no kurienes iekļūst daļiņu stars no U-70) un "SPP-4" (daļiņas no šejienes tiek noņemtas). Tās bija paplašinātas zāles līdz 9 metriem diametrā un apmēram 800 metrus garas.
Ventilācijas vārpsta ar dziļumu 60 m (tā ir arī KDPV).
Nāve un izredzes
1994. gadā celtnieki salika pēdējo un visgrūtāko hidroģeoloģisko apstākļu (gruntsūdeņu dēļ) 21 km garā tuneļa posmu. Tajā pašā laika posmā nauda praktiski izjuka, jo projekta izmaksas bija samērīgas ar atomelektrostacijas celtniecību. Kļuva neiespējami pasūtīt aprīkojumu vai maksāt algas strādniekiem. Situāciju pasliktināja 1998. gada krīze. Pēc tam, kad tika pieņemts lēmums piedalīties Lielā hadronu sadursmes atklāšanā, UNK beidzot tika pamesta.
Pašreizējais tuneļu stāvoklis, kas joprojām tiek uzraudzīts.
LHC, kas tika pasūtīts 2008. gadā, izrādījās modernāks un jaudīgāks, beidzot nogalinot ideju reanimēt krievu sadursmi. Tomēr nav iespējams vienkārši atstāt milzu kompleksu, un tagad tas ir "čemodāns bez roktura". Katru gadu no federālā budžeta tiek tērēta nauda sargu uzturēšanai un ūdens sūknēšanai no tuneļiem. Līdzekļi tiek tērēti arī daudzu zāļu betonēšanai, kas piesaista industriālās eksotikas cienītājus no visas Krievijas.
Pēdējo desmit gadu laikā ir ierosinātas dažādas idejas par kompleksa atjaunošanu. Tunelī varētu atrasties supravadoša indukcijas krātuve, kas palīdzētu saglabāt visa Maskavas reģiona elektrotīkla stabilitāti. Vai arī tur varētu uztaisīt sēņu fermu. Ideju ir daudz, taču tās visas balstās uz naudas trūkumu - pārāk dārgi ir pat apglabāt kompleksu un pilnībā to piepildīt ar betonu. Tikmēr nepieprasītās zinātnes alas joprojām ir piemineklis padomju fiziķu nepiepildītajam sapnim.
LHC klātbūtne nenozīmē visu citu sadursmju novēršanu. Lielākās enerģijas fizikas institūta U-70 paātrinātājs joprojām ir lielākais, kas darbojas Krievijā. Smagais jonu paātrinātājs NIKA tiek būvēts Dubnā netālu no Maskavas. Tā garums ir salīdzinoši īss - NIKA ietvers četrus 200 metru gredzenus, tomēr zonai, kurā darbosies sadursme, būtu jāsniedz zinātniekiem novērojums par "robežas" stāvokli, kad kodoli un daļiņas, kas izdalās no atomu kodoliem, pastāv vienlaicīgi. Fizikai šī joma tiek uzskatīta par vienu no daudzsološākajām.
Starp fundamentālajiem pētījumiem, kas tiks veikti, izmantojot NIKA sadursmi, ir agrīnā Visuma mikroskopiskā modeļa modelēšana. Zinātnieki plāno izmantot kollidu, lai meklētu jaunas vēža ārstēšanas metodes (audzēja apstarošana ar daļiņu staru). Turklāt instalācija tiek izmantota, lai izpētītu starojuma ietekmi uz elektronikas darbību. Jaunā akseleratora būvniecību plānots pabeigt 2023. gadā.
Bet lasītāji uzreiz pamanīja, ka tieši šajā virzienā Maskava paplašinājās:
Lai gan joprojām ir informācija, ka kaut kur ir ISF (izlietotās kodoldegvielas glabāšana).