A izkazalo se je, da je bilo sto kilometrov od Moskve, blizu znanstvenega mesta Protvino, v gozdovih moskovske regije, pokopan zaklad v višini več milijard rubljev. Ne morete je izkopati in ukrasti - za vedno skrita v tleh, ima vrednost le za zgodovino znanosti. Govorimo o pospeševalno-shranjevalnem kompleksu (UNK) Inštituta za visoko energijsko fiziko Protvino - motbalnem podzemnem objektu, skoraj v velikosti velikega hadronskega trkalnika.
Dolžina podzemnega obroča pospeševalnika je 21 km. Glavni predor s premerom 5 metrov je položen v globini od 20 do 60 metrov (odvisno od terena). Poleg tega je bilo zgrajenih veliko pomožnih prostorov, ki so bili na površino povezani z navpičnimi gredi. Če bi bil protonski trkalnik v Protvinu dostavljen pravočasno pred LHC, bi se v svetu temeljne fizike pojavila nova privlačna točka.
Nadalje - o zgodovini glavnega sovjetskega trkalnika, na katerem bi lahko kovali fiziko prihodnosti.
Največji projekt
Če parafraziram šalo "In sem vam rekel - kraj je preklet!" lahko rečemo, da se trkarji ne pojavijo iz nič - obstajati morajo ustrezni pogoji. Mnogo let, preden je bila sprejeta strateška odločitev o gradnji največjega znanstvenega objekta v ZSSR, je bila leta 1960 ustanovljena tajna vasica Serpukhov-7 kot podlaga za Inštitut za visoko energijsko fiziko (IHEP). Mesto je bilo izbrano iz geoloških razlogov - v tem delu moskovske regije tla, ki so dno starodavnega morja, omogočajo postavitev velikih podzemnih predmetov, zaščitenih pred potresno dejavnostjo.
Protvino z višine 325 metrov:
Promocijski video:
Leta 1965 je status naselja mestnega tipa pridobil in novo ime - Protvino - izhajalo iz imena lokalne reke Protva. Leta 1967 so v Protvinu lansirali največji pospeševalnik svojega časa - protonski sinhrotron U-70 s 70 GeV (109 elektronov-voltov). Še vedno deluje in ostaja najbolj visokoenergetski pospeševalnik v Rusiji.
Gradnja U-70.
Kmalu so začeli razvijati projekt za nov pospeševalnik - trkalnik protonov-protonov z energijo 3 TeV (1012 eV), ki bi postal najmočnejši na svetu. Delo na teoretični utemeljitvi UNC je vodil akademik Anatolij Logunov, teoretični fizik, znanstveni direktor Inštituta za visoko energijsko fiziko. Načrtovano je bilo, da bi sinhrotron U-70 uporabili kot prvo "stopnjo ojačevalnika" za pospeševalnik UNK.
V projektu UNK naj bi predvideli dve stopnji: ena je prejela protonski žarek z energijo 70 GeV iz U-70 in ga dvignila na vmesno vrednost 400–600 GeV. V drugem obroču (druga stopnja) bi se protonska energija dvignila na svojo največjo vrednost. Obe stopnici UNK naj bi se nahajali v enem obročnem tunelu z dimenzijami, večjimi od obročne črte moskovskega metroja. Podobnosti metroju dodaja dejstvo, da so gradnjo izvedli graditelji metroja iz Moskve in Alma-Ate.
Načrt eksperimentiranja
1. Akcelerator U-70. 2. kanal injekcije - vbrizgavanje protonskega snopa v obroč pospeševalnika UNK. 3. Kanal antiprotonov. 4. Kriogeno telo. 5. Predori v hadronske in nevtronske komplekse.
V začetku osemdesetih let na svetu ni bilo pospeševalnikov primerljive velikosti in energije. Niti Tevatron v Združenih državah Amerike (dolžina obroča 6,4 km, energija v začetku osemdesetih let prejšnjega stoletja - 500 GeV), niti Supercollider laboratorija CERN (dolžina obroča 6,9 km, energija trka 400 GeV) niso mogli fiziki zagotoviti potrebnih orodij za izvajanje novih poskusov …
Naša država je imela bogate izkušnje pri razvoju in gradnji pospeševalnikov. Sinhrofazotron, zgrajen leta 1956 v Dubni, je postal takrat najmočnejši na svetu: energijski 10 GeV, dolg približno 200 metrov. Fiziki so na sinhrotronu U-70, ki je bil zgrajen v Protvinu, opravili več odkritij: najprej so registrirali antimaterijska jedra, odkrili tako imenovani "Serpukhov učinek" - povečanje skupnih presekov hadronskih interakcij (količine, ki določajo potek reakcije dveh trčnih delcev) in še veliko več.
Desetletno delo
Leta 1983 so se na gradbišču začela gradbena dela z uporabo rudarske metode z uporabo 26 navpičnih jaškov.
Celoten model predora UNK.
Gradnja je nekaj let potekala v počasnem načinu - prehodili smo le kilometer in pol. Leta 1987 je vlada izdala ukaz o okrepitvi dela, leta 1988 pa je Sovjetska zveza prvič po letu 1935 v tujini kupila dva sodobna kompleksa za tunele Lovat, s pomočjo katerih je Protontonnelstroy začel graditi predore.
Zakaj ste morali kupiti predorni ščit, če ste pred tem petdesetimi leti v državi uspešno zgradili metro? Dejstvo je, da 150-tonski lovatski stroji niso le izvrtali z zelo visoko natančnostjo penetracije do 2,5 centimetra, temveč so streho predora obložili s 30-centimetrsko plastjo betona s kovinsko izolacijo (navadni betonski bloki, s pločevino kovinske izolacije, varjene od znotraj) … Veliko kasneje bo v moskovskem metroju manjši odsek na odseku Bulevar Trubnaya-Sretensky izdelan iz blokov s kovinsko izolacijo.
Injekcijski kanal. Tirnice za električno lokomotivo so se potopile v betonska tla.
Konec leta 1989 je bilo opravljenih približno 70% glavnega obroča in 95% injekcijskega kanala, predora z dolžino večjo od 2,5 km, ki je bil zasnovan za prenos žarka iz U-70 v UNK. Zgradili smo tri stavbe (od predvidenih 12) inženirske podpore, začeli gradnjo talnih objektov po celotnem obodu: več kot 20 industrijskih lokacij z večnadstropnimi industrijskimi zgradbami, do katerih so bile postavljene oskrbe z vodo, ogrevanje, stisnjen zrak, visokonapetostni daljnovodi.
V istem obdobju je projekt začel težave s financiranjem. Leta 1991, s propadom ZSSR, bi UNK lahko takoj opustili, vendar bi bili stroški za ohranitev nedokončanega predora previsoki. Če bi bila uničena, preplavljena s podzemno vodo, bi lahko ogrozila ekologijo celotne regije.
Zapiranje podzemnega obroča predora je trajalo še štiri leta, toda pospeševalni del je bil brezupno zaostal - le približno ¾ pospeševalne konstrukcije za prvo stopnjo UNK je bilo narejenih le nekaj deset magnetov nadprevodne konstrukcije (in 2500 je bilo potrebnih 2500, od katerih je vsak tehtal približno 10 ton) …
Stojalo za testiranje magnetov.
Sledi sprehod po tej znamki z blogerjem samnamos:
Sprehod bomo začeli od mesta, kjer je bil v zadnjem zavoju izveden predor za ščit.
Tu je veliko blata, ponekod so precej poplavljena mesta.
Podružnica do prtljažnika.
Moja kletka.
Ponekod obstajajo križišča z zaprtimi zasilnimi ukrepi.
Prostor za opremo.
Pogonski viličar
In potem so tirnice vgrajene v beton.
Neptun - "Največja dvorana s sistemom."
To je južni del velikega obroča. Tunel je tukaj skoraj popolnoma pripravljen - vgrajeni so bili celo vgrajeni vložki za vhode za napajanje in tudi stojala za sam plin.
V postopku fotografiranja.
In ta dvorana vodi proti delujočemu majhnemu obroču pospeševalnika, kjer že potekajo raziskave, zato bomo šli dalje po velikem krogu.
Kmalu se je čisti predor končal in šel je zadnji del predora, kjer se nahaja rudnik, od koder smo začeli.
Globina je približno 60 metrov. Po 19 urah pod zemljo zapustimo podzemlje …
Magnetni sistem je eden najpomembnejših v pospeševalniku. Čim višja je energija delcev, težje jih je poslati po krožni poti in v skladu s tem močnejša bi morala biti magnetna polja. Poleg tega je treba delce usmeriti tako, da se med letenjem ne odbijajo. Zato so skupaj z magneti, ki delce vrtijo v krogu, potrebni tudi žarilni magneti. Največja energija pospeševalnikov je načeloma omejena z velikostjo in stroški magnetnega sistema.
Injekcijski tunel je bil edini del kompleksa, ki je bil stoodstotno dokončan. Ker je ravnina orbite UNK 6 m nižja kot v U-70, je bil kanal opremljen s podaljšanim odsekom magnetov, ki je zagotovil zavoj snopa za 64 °. Ionsko-optični sistem se je s strukturo zavojev tunela ujemal s fazno prostornino žarka, ki je bila izločena iz U-70.
V trenutku, ko je postalo jasno, da "ni denarja in se moramo zadržati", so razvili in sprejeli vso vakuumsko opremo injekcijskega kanala, črpalne sisteme, napajalne naprave, nadzorne in nadzorne sisteme. Vakuumska cev iz nerjavečega jekla, katere tlak je manjši od 10 (do moči -7) mm Hg, je osnova pospeševalnika, delci se premikajo po njej. Skupna dolžina vakuumskih komor vbrizgavalnega kanala in dve stopnji pospeševalnika, kanali za črpanje in izmet snopa pospešenih protonov bi morali biti približno 70 km.
Zgrajena je dvorana "Neptun" velikosti 15 x 60 m2, kjer naj bi bili nameščeni pospeševalniki in kontrolna oprema.
Manjši tehnološki predori.
Začela se je gradnja edinstvenega nevtronskega kompleksa - delci, razpršeni v UNK, bi se izpuščali v tla skozi ločen predor, proti Bajkalu, na dnu katerega je nameščen poseben detektor. Nevtrinski teleskop na Bajkalskem jezeru še vedno obstaja in se nahaja 3,5 km od obale, na kilometrski globini.
Skozi celoten predor so postavili podzemne dvorane na vsakih kilometer in pol za namestitev velike opreme.
Poleg glavnega predora je bil zgrajen še en, tehnični (prikazan zgoraj), namenjen za kable in cevi.
Predor je imel pravokotne odseke za namestitev tehnoloških sistemov pospeševalnika, ki so na diagramu označeni kot "SPP-1" (tu vstopi snop delcev iz U-70) in "SPP-4" (od tu se delci odstranijo). Bili so podaljšane dvorane premera do 9 metrov in dolge približno 800 metrov.
Prezračevalna jaška z globino 60 m (je tudi na KDPV).
Smrt in obeti
Leta 1994 so gradbeniki sestavili zadnji in najtežji hidrogeološki pogoji (zaradi podzemne vode) 21-kilometrski predor. V istem obdobju je denar praktično usahnil, saj so bili stroški projekta sorazmerni z gradnjo jedrske elektrarne. Naročiti opremo ali izplačati plače delavcem je bilo nemogoče. Položaj je zaostrila kriza leta 1998. Potem ko je bila sprejeta odločitev za sodelovanje pri izstrelitvi velikega hadronskega trkalnika, je bil UNK dokončno opuščen.
Trenutno stanje predorov, ki jih še spremljamo.
LHC, ki so ga naročili leta 2008, se je izkazal za modernejšega in zmogljivejšega, kar je končno ubilo idejo o reanimaciji ruskega trkalca. Vendar pa je nemogoče zapustiti velikanski kompleks in zdaj je to "kovček brez ročaja". Vsako leto se iz zveznega proračuna porabi denar za vzdrževanje stražarjev in črpanje vode iz predorov. Sredstva se porabijo tudi za betoniranje številnih dvoran, ki privabljajo ljubitelje industrijske eksotizma iz cele Rusije.
V zadnjih desetih letih so bile predlagane različne ideje za obnovo kompleksa. V predoru bi se lahko nahajalo superprevodno indukcijsko shranjevanje, ki bi pomagalo ohraniti stabilnost električnega omrežja celotne moskovske regije. Ali pa bi lahko naredili gobarsko kmetijo. Idej je veliko, a vse se naslanjajo na pomanjkanje denarja - tudi, da bi kompleks pokopal in ga napolnil z betonom, je predrago. Medtem nepriznane jame znanosti ostajajo spomenik neuresničenim sanjam sovjetskih fizikov.
Prisotnost LHC ne pomeni odprave vseh drugih trkalcev. U-70 pospeševalnik Inštituta za visoko energijsko fiziko je še vedno največji v Rusiji. V Dubni pri Moskvi gradijo težki ionski pospeševalnik NIKA. Njegova dolžina je sorazmerno kratka - NIKA bo vsebovala štiri 200-metrske obroče - vendar naj bi območje, v katerem bo trkalnik, znanstvenikom omogočil opazovanje "mejnega" stanja, ko jedra in delci, ki se sprostijo iz atomskih jeder, obstajajo hkrati. Za fiziko to področje velja za eno najbolj obetavnih.
Med temeljnimi raziskavami, ki bodo izvedene z uporabo trkalnika NIKA, je modeliranje mikroskopskega modela zgodnjega Vesolja. Znanstveniki nameravajo trkalnik uporabiti za iskanje novih metod zdravljenja raka (obsevanje tumorja s snopom delcev). Poleg tega se namestitev uporablja za preučevanje vpliva sevanja na delovanje elektronike. Gradnja novega pospeševalnika naj bi bila končana leta 2023.
Toda bralci so takoj opazili, da se je velika Moskva širila v tej smeri:
Čeprav še vedno obstajajo informacije, da nekje obstaja ISF (skladišče izrabljenega jedrskega goriva).