Maar het blijkt dat honderd kilometer van Moskou, in de buurt van de wetenschapsstad Protvino, in de bossen van de regio Moskou, een schat van tientallen miljarden roebels werd begraven. Je kunt het niet opgraven en stelen - voor altijd verborgen in de grond, heeft het alleen waarde voor de geschiedenis van de wetenschap. We hebben het over het accelerator-storage complex (UNK) van het Institute of High Energy Physics Protvino - een ondergronds object in de mottenballen dat bijna zo groot is als de Large Hadron Collider.
De lengte van de ondergrondse ring van de versneller is 21 km. De hoofdtunnel met een diameter van 5 meter wordt gelegd op een diepte van 20 tot 60 meter (afhankelijk van het terrein). Daarnaast zijn er veel nevenkamers gebouwd die door verticale schachten met het oppervlak zijn verbonden. Als de Proton Collider in Protvino op tijd voor de LHC was afgeleverd, zou er een nieuw aantrekkingspunt zijn verschenen in de wereld van de fundamentele fysica.
Verder - over de geschiedenis van de belangrijkste Sovjet-collider, waarop de fysica van de toekomst zou kunnen worden gesmeed.
Het grootste project
Om de grap te parafraseren: "En ik zei het je - de plaats is verdoemd!" we kunnen zeggen dat colliders niet helemaal opnieuw verschijnen - er moeten geschikte omstandigheden zijn. Vele jaren voordat de strategische beslissing werd genomen om de grootste wetenschappelijke faciliteit in de USSR te bouwen, werd in 1960 het geheime dorp Serpukhov-7 gesticht als basis voor het Instituut voor Hoge Energiefysica (IHEP). De locatie is gekozen om geologische redenen - in dit deel van de regio Moskou maakt de bodem, de bodem van de oude zee, de plaatsing mogelijk van grote ondergrondse objecten die beschermd zijn tegen seismische activiteit.
Protvino vanaf 325 meter hoogte:
Promotie video:
In 1965 werd de status van een stadse nederzetting verkregen en een nieuwe naam - Protvino - afgeleid van de naam van de plaatselijke rivier Protva. In 1967 werd de grootste versneller van zijn tijd gelanceerd in Protvino: de 70 GeV (109 elektron-volt) protonsynchrotron U-70. Het is nog steeds in bedrijf en blijft de meest energierijke versneller in Rusland.
Bouw van de U-70.
Al snel begonnen ze een project te ontwikkelen voor een nieuwe versneller - een proton-proton-botser met een energie van 3 TeV (1012 eV), die de krachtigste ter wereld zou worden. Het werk aan de theoretische onderbouwing van de UNC werd geleid door academicus Anatoly Logunov, een theoretisch fysicus en wetenschappelijk directeur van het Institute for High Energy Physics. Het was de bedoeling om de U-70 synchrotron te gebruiken als de eerste "booster stage" voor de UNK-accelerator.
In het UNK-project werden twee fasen verondersteld: de ene was om een protonenbundel met een energie van 70 GeV van de U-70 te ontvangen en deze te verhogen tot een tussenliggende waarde van 400–600 GeV. In de tweede ring (tweede trap) zou de protonenergie stijgen tot zijn maximale waarde. Beide trappen van de UNK zouden in één ringtunnel komen met afmetingen die groter waren dan de ringlijn van de metro van Moskou. De overeenkomsten met de metro worden toegevoegd door het feit dat de constructie werd uitgevoerd door de metrobouwers van Moskou en Alma-Ata.
Experimenteerplan
1. Versneller U-70. 2. Kanaal van injectie - het injecteren van een protonenbundel in de ring van de UNK-versneller. 3. Kanaal van antiprotonen. 4. Cryogeen lichaam. 5. Tunnels naar de hadronen- en neutronencomplexen.
Begin jaren tachtig waren er geen versnellers van vergelijkbare grootte en energie in de wereld. Noch de Tevatron in de Verenigde Staten (ringlengte 6,4 km, energie begin jaren tachtig - 500 GeV), noch de Supercollider van het CERN-laboratorium (ringlengte 6,9 km, botsingsenergie 400 GeV) konden de natuurkunde de nodige instrumenten bieden om nieuwe experimenten uit te voeren. …
Ons land had ruime ervaring met het ontwikkelen en bouwen van acceleratoren. De synchrofasotron, gebouwd in Dubna in 1956, werd op dat moment de krachtigste ter wereld: energie 10 GeV, lengte ongeveer 200 meter. Natuurkundigen hebben verschillende ontdekkingen gedaan bij de U-70-synchrotron die in Protvino is gebouwd: ze registreerden eerst antimaterie-kernen, ontdekten het zogenaamde "Serpoechov-effect" - een toename van de totale dwarsdoorsneden van hadronische interacties (hoeveelheden die het verloop van de reactie van twee botsende deeltjes bepalen) en nog veel meer.
Tien jaar werk
In 1983 begonnen de bouwwerkzaamheden op de site met behulp van een mijnbouwmethode met 26 verticale schachten.
Model op ware grootte van de UNK-tunnel.
Jarenlang werd de constructie in een trage modus uitgevoerd - we liepen slechts anderhalve kilometer. In 1987 werd een regeringsdecreet uitgevaardigd over de intensivering van het werk, en in 1988 kocht de Sovjet-Unie voor het eerst sinds 1935 twee moderne Lovat-tunnelboorcomplexen in het buitenland, met behulp waarvan Protontonnelstroy tunnels begon te bouwen.
Waarom moest je een tunnelschild kopen, als daarvoor vijftig jaar in het land met succes de metro werd gebouwd? Feit is dat de Lovat-machines van 150 ton niet alleen met een zeer hoge penetratienauwkeurigheid van maximaal 2,5 centimeter boorden, maar ook het dak van de tunnel bekleedden met een 30 centimeter dikke laag beton met metalen isolatie (gewone betonblokken, met een plaat van metaalisolatie die van binnenuit is gelast) … Veel later, in de metro van Moskou, zal een klein gedeelte op het gedeelte Trubnaya-Sretensky Boulevard worden gemaakt van blokken met metalen isolatie.
Injectiekanaal. Rails voor een elektrische locomotief zijn verzonken in de betonnen vloer.
Eind 1989 was ongeveer 70% van de hoofdringtunnel en 95% van het injectiekanaal, een tunnel met een lengte van meer dan 2,5 km, gepasseerd, bedoeld om de balk van de U-70 naar de UNK over te brengen. We hebben drie gebouwen gebouwd (van de geplande 12) voor technische ondersteuning, begonnen met de bouw van grondfaciliteiten rond de hele omtrek: meer dan 20 industriële sites met industriële gebouwen met meerdere verdiepingen, waarnaar watervoorziening, verwarming, persluchtroutes werden aangelegd, hoogspanningsleidingen.
In dezelfde periode kreeg het project financieringsproblemen. In 1991, met de ineenstorting van de USSR, had de UNK onmiddellijk kunnen worden verlaten, maar de kosten voor het behoud van de onvoltooide tunnel zouden te hoog zijn geweest. Vernietigd, overspoeld met grondwater, zou het een bedreiging kunnen vormen voor de ecologie van de hele regio.
Het duurde nog vier jaar om de ondergrondse ring van de tunnel te sluiten, maar het versnellende deel bleef hopeloos achter - slechts ongeveer ¾ van de versnellende structuur voor de eerste trap van de UNK werd gemaakt en slechts enkele tientallen magneten van een supergeleidende structuur (en er waren er 2500 nodig, elk met een gewicht van ongeveer 10 ton) …
Standaard voor het testen van magneten.
Hier is een wandeling door dit pand met blogger Samnamos:
We beginnen onze wandeling vanaf de plek waar de schildtunnel in de laatste bocht werd uitgevoerd.
Er zit hier veel modder, op sommige plekken zijn er redelijk ondergelopen plekken.
Tak naar de kofferbak.
Mijn kooi.
Op sommige plaatsen zijn er cross-overs met gesloten noodwerkzaamheden.
Technische ruimte.
Buizenstapelaar.
En dan worden de rails in beton ingebed.
Neptune - "De grootste zaal met het systeem."
Dit is het zuidelijke deel van de grote ring. De tunnel is hier bijna helemaal klaar - zelfs ingebouwde inserts voor stroomingangen, evenals rekken voor de accelerator zelf, zijn geïnstalleerd.
Tijdens het maken van foto's.
En deze hal leidt naar de werkende kleine ring van de versneller, waar al onderzoek naar wordt gedaan, dus we gaan verder langs de grote cirkel.
Al snel eindigde de schone tunnel en ging het laatste deel van de tunnel, waar de mijn zich bevindt, van waaruit we begonnen.
De diepte is ongeveer 60 meter. Na 19 uur ondergronds te hebben doorgebracht, verlaten we de onderwereld …
Het magnetische systeem is een van de belangrijkste in een versneller. Hoe hoger de energie van de deeltjes, hoe moeilijker het is om ze langs een cirkelvormig pad te sturen en, dienovereenkomstig, hoe sterker de magnetische velden zouden moeten zijn. Bovendien moeten de deeltjes worden gefocust, zodat ze elkaar niet afstoten terwijl ze vliegen. Daarom zijn, naast de magneten die de deeltjes in een cirkel draaien, ook focusserende magneten nodig. De maximale energie van versnellers wordt in principe beperkt door de omvang en kosten van het magneetsysteem.
De injectietunnel was het enige deel van het complex dat 100% voltooid was. Omdat het vlak van de baan van de UNK 6 m lager is dan in de U-70, was het kanaal uitgerust met een verlengde sectie magneten die ervoor zorgden dat de straal 64 ° draaide. Het ion-optische systeem stemde het fasevolume van de bundel die uit de U-70 werd gehaald af op de structuur van de windingen van de tunnel.
Op het moment dat duidelijk werd dat "er geen geld is en we moeten volhouden", werden alle vacuümapparatuur van het injectiekanaal, pompsystemen, stroomvoorzieningsapparatuur, controle- en controlesystemen ontwikkeld en ontvangen. Een vacuümbuis van roestvrij staal, waarvan de druk minder is dan 10 (tot de kracht van -7) mm Hg, vormt de basis van de versneller, deeltjes bewegen er langs. De totale lengte van de vacuümkamers van het injectiekanaal en twee trappen van de versneller, de kanalen voor het extraheren en uitwerpen van de bundel versnelde protonen zouden ongeveer 70 km moeten zijn geweest.
De “Neptune” -hal van 15 x 60 m2 werd gebouwd, waar de doelwitten van het gaspedaal en de controleapparatuur zouden komen.
Kleine technologische tunnels.
De bouw van een uniek neutronencomplex is begonnen - de deeltjes die in de UNK zijn verspreid, zouden via een aparte tunnel in de grond worden geloosd, richting Baikal, op de bodem waarvan een speciale detector is geïnstalleerd. De neutrinotelescoop op het Baikalmeer bestaat nog steeds en bevindt zich 3,5 km van de kust, op een kilometer diepte.
Door de hele tunnel heen werden om de anderhalve kilometer ondergrondse hallen gebouwd voor groot materieel.
Naast de hoofdtunnel werd er nog een gebouwd, een technische (hierboven afgebeeld), bedoeld voor kabels en leidingen.
De tunnel had rechtlijnige secties voor het plaatsen van de technologische systemen van de versneller, op het diagram aangeduid als "SPP-1" (dit is waar een bundel deeltjes van een U-70 binnenkomt) en "SPP-4" (deeltjes worden hier vandaan verwijderd). Het waren verlengde hallen tot 9 meter in diameter en ongeveer 800 meter lang.
Een ventilatieschacht met een diepte van 60 m (staat ook op de KDPV).
Dood en vooruitzichten
In 1994 monteerden de bouwers het laatste en moeilijkste hydrogeologische gedeelte (vanwege grondwater) van de 21 kilometer lange tunnel. In dezelfde periode droogde het geld praktisch op, omdat de kosten van het project evenredig waren met de bouw van een kerncentrale. Het werd onmogelijk om uitrusting te bestellen of loon aan arbeiders te betalen. De situatie werd verergerd door de crisis van 1998. Nadat het besluit was genomen om deel te nemen aan de lancering van de Large Hadron Collider, werd de UNK uiteindelijk verlaten.
De huidige staat van de tunnels, die nog worden gemonitord.
De LHC, die in 2008 in gebruik werd genomen, bleek moderner en krachtiger te zijn, waardoor het idee om de Russische collider te reanimeren uiteindelijk teniet werd gedaan. Het is echter onmogelijk om zomaar het gigantische complex te verlaten en nu is het een "koffer zonder handvat". Elk jaar wordt uit de federale begroting geld uitgegeven voor het onderhoud van bewakers en het pompen van water uit de tunnels. Er wordt ook geld besteed aan het betonneren van talrijke zalen die liefhebbers van industrieel exotisme uit heel Rusland aantrekken.
In de afgelopen tien jaar zijn er verschillende ideeën aangedragen om het complex te renoveren. Een supergeleidende inductieopslag zou in de tunnel kunnen worden geplaatst, wat zou helpen de stabiliteit van het elektriciteitsnet van de hele regio Moskou te behouden. Of er kan een champignonkwekerij worden gemaakt. Er zijn veel ideeën, maar ze berusten allemaal op geldgebrek - zelfs om het complex te begraven en volledig met beton te vullen is te duur. Ondertussen blijven de niet-opgeëiste grotten van de wetenschap een monument voor de onvervulde droom van Sovjetfysici.
De aanwezigheid van de LHC betekent niet dat alle andere botsers worden uitgeschakeld. De U-70-versneller van het Institute of High Energy Physics is nog steeds de grootste in Rusland. De zware ionenversneller NIKA wordt gebouwd in Dubna bij Moskou. De lengte is relatief kort - NIKA zal vier ringen van 200 meter bevatten - maar het gebied waarin de collider zal werken, zou wetenschappers de waarneming van de "borderline" -toestand moeten bieden, wanneer kernen en deeltjes die vrijkomen uit atoomkernen gelijktijdig bestaan. Voor de natuurkunde wordt dit gebied als een van de meest veelbelovende beschouwd.
Onder het fundamentele onderzoek dat met de NIKA-collider zal worden uitgevoerd, is het modelleren van een microscopisch model van het vroege heelal. Wetenschappers zijn van plan met de collider te zoeken naar nieuwe methoden voor kankerbehandeling (bestraling van een tumor met een deeltjesbundel). Daarnaast wordt de installatie gebruikt om het effect van straling op de werking van elektronica te bestuderen. De bouw van de nieuwe versneller is naar verwachting in 2023 gereed.
Maar de lezers merkten meteen dat Groot-Moskou zich in deze richting uitbreidde:
Hoewel er nog steeds informatie is dat er ergens een ISF (opslag van verbruikte splijtstof) is.