Ukázalo sa však, že sto kilometrov od Moskvy, neďaleko vedeckého mesta Protvino, v lesoch v moskovskom regióne bol pochovaný poklad desiatok miliárd rubľov. Nemôžete to vykopať a ukradnúť - navždy ukryté v zemi má hodnotu iba pre históriu vedy. Hovoríme o akcelerátorovo-skladovacom komplexe (UNK) Protvinského inštitútu pre fyziku vysokých energií - záhrobný podzemný objekt s veľkosťou takmer veľkého Hadrona Collidera.
Dĺžka podzemného okruhu urýchľovača je 21 km. Hlavný tunel s priemerom 5 metrov je položený v hĺbke 20 až 60 metrov (v závislosti od terénu). Okrem toho bolo postavených veľa pomocných miestností spojených s povrchom zvislými šachtami. Keby bol protónový urýchľovač v Protvine doručený včas pred LHC, objavil by sa nový bod príťažlivosti vo svete základnej fyziky.
Ďalej - o histórii hlavného sovietskeho zrážača, na ktorom by sa mohla formovať fyzika budúcnosti.
Najväčší projekt
Aby som parafrázoval vtip „A ja som ti povedal - toto miesto je prekliate!“môžeme povedať, že zrážky sa neobjavujú od nuly - musia existovať vhodné podmienky. Mnoho rokov predtým, ako sa prijalo strategické rozhodnutie vybudovať najväčšie vedecké zariadenie v ZSSR, bola v roku 1960 založená tajná dedina Serpukhov-7 ako základňa pre Ústav fyziky vysokých energií (IHEP). Táto lokalita bola vybraná z geologických dôvodov - v tejto časti moskovského regiónu umožňuje pôda, ktorá predstavuje dno starodávneho mora, umiestnenie veľkých podzemných objektov chránených pred seizmickou aktivitou.
Protvino z výšky 325 metrov:
Propagačné video:
V roku 1965 bol získaný štatút mestského sídliska a nový názov - Protvino - odvodený od názvu miestneho potoka Protva. V roku 1967 bol v Protvine uvedený na trh najväčší urýchľovač svojej doby - protón synchrotrón U-70 - 70 GeV (109 elektrónový volt). Je stále v prevádzke a zostáva najviac energetickým urýchľovačom v Rusku.
Konštrukcia U-70.
Čoskoro začali vyvíjať projekt pre nový urýchľovač - protón-protónový zrážač s energiou 3 TeV (1012 eV), ktorý by sa stal najmocnejším na svete. Prácu na teoretickom opodstatnení UNC viedol akademický pracovník Anatolij Logunov, teoretický fyzik, vedecký riaditeľ Ústavu fyziky vysokých energií. Plánovalo sa použitie synchrotrónu U-70 ako prvého „posilňovacieho stupňa“pre urýchľovač UNK.
V projekte UNK sa predpokladali dve fázy: jedna mala dostať protónový lúč s energiou 70 GeV z U-70 a zvýšiť ho na strednú hodnotu 400 - 600 GeV. V druhom kruhu (v druhom stupni) by sa protónová energia zvýšila na svoju maximálnu hodnotu. Oba kroky UNK mali byť umiestnené v jednom kruhovom tuneli s rozmermi väčšími ako kruhová línia moskovského metra. K podobnosti s metrom prispieva skutočnosť, že stavbu vykonali stavitelia metra v Moskve a Alma-Ate.
Plán experimentu
1. Urýchľovač U-70. 2. Vstrekovací kanál - vstrekovanie protónového lúča do prstenca urýchľovača UNK. 3. Kanál antiprotónov. 4. Kryogénne telo. 5. Tunely do komplexov hadrón a neutrón.
Na začiatku osemdesiatych rokov neexistovali na svete žiadne urýchľovače porovnateľnej veľkosti a energie. Ani Tevatron v Spojených štátoch (dĺžka kruhu 6,4 km, energia na začiatku osemdesiatych rokov - 500 GeV), ani Supercollider laboratória CERN (dĺžka kruhu 6,9 km, energia zrážky 400 GeV) nemohli fyzike poskytnúť potrebné nástroje na vykonávanie nových experimentov. …
Naša krajina mala rozsiahle skúsenosti s vývojom a konštrukciou urýchľovačov. Synchrofasotrón, postavený v Dubne v roku 1956, sa v tom čase stal najsilnejším na svete: energia 10 GeV, dĺžka asi 200 metrov. Fyzici urobili niekoľko objavov na synchrotróne U-70 postavenom v Protvine: prvýkrát zaregistrovali jadrá antihmoty, objavili tzv. „Serpukhovov jav“- zvýšenie celkového prierezu hadrónových interakcií (množstvo, ktoré určuje priebeh reakcie dvoch zrážajúcich sa častíc) a oveľa viac.
Desať rokov práce
V roku 1983 sa na stavenisku začali stavebné práce pomocou banskej metódy využívajúcej 26 zvislých hriadeľov.
Model tunela UNK v plnom rozsahu.
Niekoľko rokov sa výstavba uskutočňovala pomalým spôsobom - bolo pokrytých iba jeden a pol kilometra. V roku 1987 vláda vydala dekrét na zintenzívnenie práce av roku 1988, prvýkrát od roku 1935, Sovietsky zväz zakúpil dva moderné vrtné komplexy tunela Lovat v zahraničí, s pomocou ktorých Protontonnelstroy začal stavať tunely.
Prečo ste si museli kúpiť štít tunela, ak do tej doby päťdesiat rokov v krajine úspešne vybudovalo metro? Faktom je, že 150-tonové stroje Lovat nie sú len vyvŕtané s veľmi vysokou presnosťou prenikania do 2,5 centimetrov, ale tiež lemujú strechu tunela 30-centimetrovou vrstvou betónu s kovovou izoláciou (obyčajné betónové bloky, zvnútra zvarené plechovou izoláciou). … Oveľa neskôr bude v moskovskom metre malá časť v časti Trubnaya-Sretensky Boulevard vyrobená z blokov s kovovou izoláciou.
Vstrekovací kanál. Do betónovej podlahy sú zapustené koľajnice pre elektrickú lokomotívu.
Na konci roku 1989 prešlo okolo 70% hlavného kruhového tunela a 95% vstrekovacieho kanála, tunel s dĺžkou viac ako 2,5 km, určený na prenos lúča z U-70 do UNK. Postavili sme tri budovy (z plánovaných 12) na inžiniersku podporu, začali výstavbu pozemných zariadení po celom obvode: viac ako 20 priemyselných areálov s viacpodlažnými priemyselnými budovami, na ktoré boli položené dodávky vody, kúrenie, trasy stlačeného vzduchu, vysokonapäťové elektrické vedenia.
V tom istom období začal projekt mať problémy s financovaním. V roku 1991, po páde ZSSR, mohla byť UNK okamžite opustená, ale náklady na zachovanie nedokončeného tunela by boli príliš vysoké. Zničené, zaplavené podzemnou vodou, by mohlo predstavovať hrozbu pre ekológiu celého regiónu.
Trvalo ďalšie štyri roky, kým sa uzavrel podzemný okruh tunela, ale urýchľujúca časť bola beznádejne pozadu - vyrobilo sa len asi ¾ urýchľovacej štruktúry pre prvú fázu UNK a bolo potrebných len niekoľko desiatok magnetov supravodivej štruktúry (a bolo potrebných 2500, z ktorých každý vážil asi 10 ton). …
Stojan na testovanie magnetov.
Prejdite si toto vlastníctvo s blogermi samnamos:
Začneme prechádzkou z miesta, kde bol tunel štítu vykonaný v poslednej zákrute.
Je tu veľa bahna, na niektorých miestach sú dosť zaplavené miesta.
Odbočka na kmeň.
Baňa.
Na niektorých miestach sú prechody s uzavretými pohotovostnými prácami.
Vybavenie miestnosti.
Stohovač rúrok.
A koľajnice sú potom zaliate do betónu.
Neptún - „najväčšia hala so systémom.“
Toto je južná časť veľkého prsteňa. Tunel je tu takmer úplne pripravený - nainštalovali sa aj vstavané vložky pre energetické vstupy, ako aj stojany pre samotný urýchľovač.
V procese fotografovania.
A táto hala vedie k funkčnému malému krúžku urýchľovača, v ktorom už prebieha výskum, takže pôjdeme ďalej pozdĺž veľkého kruhu.
Čoskoro skončil čistý tunel a posledná časť tunela išla, kde sa nachádza baňa, z ktorej sme začali.
Hĺbka je asi 60 metrov. Po strávení 19 hodín v podzemí opustíme podsvetie …
Magnetický systém je jedným z najdôležitejších v akcelerátore. Čím vyššia je energia častíc, tým ťažšie je poslať ich po kruhovej dráhe, a tým silnejšie by mali byť magnetické polia. Okrem toho je potrebné častice zaostriť tak, aby sa počas letu navzájom neodpudzovali. Preto sú spolu s magnetmi, ktoré rotujú častice v kruhu, tiež potrebné zaostrovacie magnety. Maximálna energia urýchľovačov je v zásade obmedzená veľkosťou a cenou magnetického systému.
Vstrekovací tunel bol jedinou časťou komplexu, ktorý bol 100% kompletný. Pretože rovina obežnej dráhy UNK je 6 m nižšia ako v U-70, kanál bol vybavený predĺženou časťou magnetov, ktorá zaistila otočenie lúča o 64 °. Iónový optický systém zodpovedal fázovému objemu lúča extrahovaného z U-70 so štruktúrou zákrutov tunela.
Vo chvíli, keď bolo jasné, že „nie sú peniaze a musíme sa držať“, bolo vyvinuté a prijaté všetky vákuové zariadenie pre vstrekovací kanál, čerpacie systémy, napájacie zariadenia, riadiace a monitorovacie systémy. Základom urýchľovača sú vákuové trubice vyrobené z nehrdzavejúcej ocele, ktorých tlak je menší ako 10 (do sily -7) mm Hg, častice sa pohybujú pozdĺž nej. Celková dĺžka vákuových komôr vstrekovacieho kanála a dvoch stupňov urýchľovača, kanálov na extrakciu a vypudzovanie lúča urýchlených protónov by mala byť asi 70 km.
Bola postavená „Neptúnova“hala s rozmermi 15 x 60 m2, na ktorej mali byť umiestnené urýchľovacie terče a kontrolné zariadenia.
Drobné technologické tunely.
Začala sa výstavba jedinečného neutrónového komplexu - častice rozptýlené v UNK by sa vypúšťali do zeme cez samostatný tunel smerom k Bajkalu, na ktorého spodnej časti je nainštalovaný špeciálny detektor. Neutrínový ďalekohľad na jazere Bajkal stále existuje a nachádza sa 3,5 km od pobrežia v kilometrovej hĺbke.
V celom tuneli boli vybudované podzemné haly každý jeden a pol kilometra, aby sa v nich dalo umiestniť veľké vybavenie.
Okrem hlavného tunela bol postavený ďalší, technický (na obrázku vyššie), určený pre káble a potrubia.
Tunel mal priamočiare úseky na umiestnenie technologických systémov urýchľovača, ktoré sú v diagrame označené ako „SPP-1“(odtiaľ vstupuje lúč častíc z U-70) a „SPP-4“(častice sú odtiaľto odstránené). Boli to rozšírené haly s priemerom do 9 metrov a dĺžkou asi 800 metrov.
Vetracia šachta s hĺbkou 60 m (je tiež na KDPV).
Smrť a vyhliadky
V roku 1994 zostavili stavitelia posledný a najťažší hydrogeologický stav (kvôli podzemnej vode) úseku 21 km tunela. V tom istom období sa peniaze prakticky vyschli, pretože náklady na projekt boli primerané výstavbe jadrovej elektrárne. Nie je možné objednať si vybavenie alebo platiť mzdu pracovníkom. Situáciu zhoršila kríza z roku 1998. Po prijatí rozhodnutia zúčastniť sa na štarte veľkého hadrónového zrážača bola UNK definitívne zrušená.
Aktuálny stav tunelov, ktoré sa stále monitorujú.
LHC, ktorá bola uvedená do prevádzky v roku 2008, sa ukázala byť modernejšou a silnejšou a nakoniec zabila myšlienku oživenia ruského zrážača. Nie je však možné opustiť obrovský komplex a teraz je to „kufor bez rúčky“. Každý rok sa z federálneho rozpočtu vynakladajú prostriedky na údržbu stráží a čerpanie vody z tunelov. Finančné prostriedky sa vynakladajú aj na zabetónovanie mnohých sál, ktoré priťahujú milovníkov priemyselného exotizmu z celého Ruska.
Počas posledných desiatich rokov boli navrhnuté rôzne nápady na renováciu komplexu. Tunel by mohol obsahovať supravodivé indukčné skladovacie zariadenie, ktoré by pomohlo udržať stabilitu elektrickej siete v celom moskovskom regióne. Alebo by sa tu mohla pripraviť húb. Existuje veľa nápadov, ale všetci sa opierajú o nedostatok peňazí - dokonca je príliš drahé pochovať komplex a naplniť ho betónom. Medzitým nevyžiadané jaskyne vedy zostávajú pamätníkom nesplneného sna sovietskych fyzikov.
Prítomnosť LHC neznamená odstránenie všetkých ostatných zrážok. Urýchľovač U-70 z Ústavu fyziky vysokých energií je stále najväčší v Rusku. Ťažký iónový urýchľovač NIKA sa stavia v Dubne pri Moskve. Jeho dĺžka je pomerne krátka - NIKA bude zahŕňať štyri 200-metrové prstene - oblasť, v ktorej bude kolider pôsobiť, by však mala poskytnúť vedcom pozorovanie „hraničného“stavu, keď jadrá a častice uvoľňované z atómových jadier existujú súčasne. Pre fyziku je táto oblasť považovaná za jednu z najsľubnejších.
Medzi základný výskum, ktorý sa uskutoční pomocou kolektora NIKA, je modelovanie mikroskopického modelu raného vesmíru. Vedci majú v úmysle použiť kolider na hľadanie nových metód liečby rakoviny (ožiarenie nádoru lúčom častíc). Inštalácia sa okrem toho používa na štúdium vplyvu žiarenia na fungovanie elektroniky. Ukončenie výstavby nového urýchľovača sa plánuje na rok 2023.
Čitatelia si však okamžite všimli, že sa týmto smerom rozšírila väčšia Moskva:
Aj keď stále existujú informácie, že niekde existuje ISF (skladovanie vyhoretého jadrového paliva).