Aber es stellte sich heraus, dass hundert Kilometer von Moskau entfernt, in der Nähe der Wissenschaftsstadt Protvino, in den Wäldern der Region Moskau ein Schatz von mehreren zehn Milliarden Rubel begraben wurde. Man kann es nicht ausgraben und stehlen - für immer im Boden verborgen, trägt es nur Wert für die Geschichte der Wissenschaft. Wir sprechen über den Beschleuniger-Speicher-Komplex (UNK) des Instituts für Hochenergiephysik Protvino - ein eingemottetes unterirdisches Objekt, das fast so groß ist wie der Large Hadron Collider.
Die Länge des unterirdischen Ringes des Gaspedals beträgt 21 km. Der Haupttunnel mit einem Durchmesser von 5 Metern wird in einer Tiefe von 20 bis 60 Metern verlegt (je nach Gelände). Darüber hinaus wurden viele Nebenräume gebaut, die durch vertikale Schächte mit der Oberfläche verbunden sind. Wenn der Proton Collider in Protvino pünktlich vor dem LHC geliefert worden wäre, wäre in der Welt der Grundlagenphysik ein neuer Anziehungspunkt aufgetaucht.
Weiter - über die Geschichte des wichtigsten sowjetischen Colliders, auf dem die Physik der Zukunft geschmiedet werden konnte.
Das größte Projekt
Um den Witz zu paraphrasieren: "Und ich habe dir gesagt - der Ort ist verdammt!" Wir können sagen, dass Collider nicht von Grund auf neu erscheinen - es müssen geeignete Bedingungen vorliegen. Viele Jahre bevor die strategische Entscheidung zum Bau der größten wissenschaftlichen Einrichtung in der UdSSR getroffen wurde, wurde 1960 das geheime Dorf Serpukhov-7 als Basis für das Institut für Hochenergiephysik (IHEP) gegründet. Der Standort wurde aus geologischen Gründen ausgewählt. In diesem Teil der Region Moskau ermöglicht der Boden, der den Grund des alten Meeres bildet, die Platzierung großer unterirdischer Objekte, die vor seismischen Aktivitäten geschützt sind.
Protvino aus einer Höhe von 325 Metern:
Werbevideo:
1965 wurde der Status einer Siedlung vom Typ Stadt erlangt und ein neuer Name - Protvino - abgeleitet vom Namen des örtlichen Baches Protva. 1967 wurde in Protvino der größte Beschleuniger seiner Zeit auf den Markt gebracht - das 70-GeV-Protonensynchrotron U-70 (109 Elektronenvolt). Es ist noch in Betrieb und bleibt der energiereichste Beschleuniger in Russland.
Bau der U-70.
Bald begannen sie mit der Entwicklung eines Projekts für einen neuen Beschleuniger - einen Proton-Proton-Kollider mit einer Energie von 3 TeV (1012 eV), der der stärkste der Welt werden sollte. Die Arbeit an der theoretischen Begründung des UNC wurde von Akademiker Anatoly Logunov geleitet, einem theoretischen Physiker und wissenschaftlichen Direktor des Instituts für Hochenergiephysik. Es war geplant, das U-70-Synchrotron als erste "Booster-Stufe" für den UNK-Beschleuniger zu verwenden.
Im UNK-Projekt wurden zwei Stufen angenommen: Eine bestand darin, einen Protonenstrahl mit einer Energie von 70 GeV von der U-70 zu empfangen und auf einen Zwischenwert von 400–600 GeV anzuheben. Im zweiten Ring (zweite Stufe) würde die Protonenenergie auf ihren Maximalwert ansteigen. Beide Stufen der UNK sollten sich in einem Ringtunnel befinden, dessen Abmessungen größer sind als die Ringlinie der Moskauer U-Bahn. Die Ähnlichkeiten mit der U-Bahn werden durch die Tatsache ergänzt, dass der Bau von U-Bahn-Bauherren aus Moskau und Alma-Ata durchgeführt wurde.
Versuchsplan
1. Beschleuniger U-70. 2. Injektionskanal - Injizieren eines Protonenstrahls in den Ring des UNK-Beschleunigers. 3. Kanal der Antiprotonen. 4. Kryogener Körper. 5. Tunnel zu den Hadronen- und Neutronenkomplexen.
In den frühen achtziger Jahren gab es weltweit keine Beschleuniger vergleichbarer Größe und Energie. Weder der Tevatron in den USA (Ringlänge 6,4 km, Energie in den frühen 1980er Jahren - 500 GeV) noch der Supercollider des CERN-Labors (Ringlänge 6,9 km, Kollisionsenergie 400 GeV) konnten der Physik die notwendigen Werkzeuge für die Durchführung neuer Experimente liefern …
Unser Land hatte umfangreiche Erfahrung in der Entwicklung und dem Bau von Beschleunigern. Das 1956 in Dubna gebaute Synchrophasotron wurde zu dieser Zeit das stärkste der Welt: Energie 10 GeV, Länge ca. 200 Meter. Die Physiker machten mehrere Entdeckungen am in Protvino gebauten U-70-Synchrotron: Sie registrierten zuerst Antimateriekerne, entdeckten den sogenannten "Serpukhov-Effekt" - eine Zunahme der Gesamtquerschnitte hadronischer Wechselwirkungen (Größen, die den Reaktionsverlauf zweier kollidierender Teilchen bestimmen) und vieles mehr.
Zehn Jahre Arbeit
1983 begannen die Bauarbeiten auf dem Gelände mit dem Abbau von 26 vertikalen Schächten.
Modell des UNK-Tunnels in Originalgröße.
Der Bau wurde mehrere Jahre lang schleppend durchgeführt - wir sind nur anderthalb Kilometer gelaufen. 1987 wurde ein Regierungsdekret zur Intensivierung der Arbeit erlassen, und 1988 kaufte die Sowjetunion zum ersten Mal seit 1935 zwei moderne Lovat-Tunnelbohrkomplexe im Ausland, mit deren Hilfe Protontonnelstroy mit dem Bau von Tunneln begann.
Warum mussten Sie einen Tunnelschild kaufen, wenn vor fünfzig Jahren im Land die U-Bahn erfolgreich gebaut wurde? Tatsache ist, dass die 150-Tonnen-Lovat-Maschinen nicht nur mit einer sehr hohen Durchdringungsgenauigkeit von bis zu 2,5 Zentimetern gebohrt, sondern auch das Dach des Tunnels mit einer 30-Zentimeter-Betonschicht mit Metalldämmung (gewöhnliche Betonblöcke mit einer von innen geschweißten Metalldämmung) ausgekleidet haben. … Viel später, in der Moskauer U-Bahn, wird ein kleiner Abschnitt des Trubnaya-Sretensky-Boulevards aus Blöcken mit Metallisolierung bestehen.
Injektionskanal. Schienen für eine elektrische Lokomotive sind im Betonboden versenkt.
Ende 1989 wurden etwa 70% des Hauptringtunnels und 95% des Injektionskanals, eines Tunnels mit einer Länge von mehr als 2,5 km, fertiggestellt, um den Strahl von der U-70 zur UNK zu übertragen. Wir haben drei Gebäude (von den geplanten 12) zur technischen Unterstützung gebaut und den Bau von Bodenanlagen rund um den gesamten Umfang begonnen: mehr als 20 Industriestandorte mit mehrstöckigen Industriegebäuden, zu denen Wasserversorgung, Heizung, Druckluftwege verlegt wurden, Hochspannungsleitungen.
Im gleichen Zeitraum hatte das Projekt Finanzierungsprobleme. 1991, mit dem Zusammenbruch der UdSSR, hätte die UNK sofort aufgegeben werden können, aber die Kosten für die Erhaltung des unfertigen Tunnels wären zu hoch gewesen. Zerstört, mit Grundwasser überflutet, könnte es eine Bedrohung für die Ökologie der gesamten Region darstellen.
Es dauerte weitere vier Jahre, um den unterirdischen Ring des Tunnels zu schließen, aber der beschleunigende Teil war hoffnungslos zurück - nur etwa ¾ der Beschleunigungsstruktur für die erste Stufe der UNK wurden hergestellt, und nur einige Dutzend Magnete einer supraleitenden Struktur (und 2500 waren erforderlich, von denen jeder etwa 10 Tonnen wog) …
Stehen Sie zum Testen von Magneten.
Hier ist ein Spaziergang durch diese Eigenschaft mit Blogger Samnamos:
Wir beginnen unsere Wanderung an der Stelle, an der der Schildtunnel in der letzten Kurve ausgeführt wurde.
Hier gibt es viel Schlamm, an einigen Stellen gibt es ziemlich überflutete Orte.
Zum Stamm verzweigen.
Mein Käfig.
An einigen Stellen gibt es Frequenzweichen mit geschlossenen Notfällen.
Ausstattungsraum.
Schlauchstapler.
Und dann werden die Schienen in Beton eingebettet.
Neptun - "Die größte Halle mit dem System."
Dies ist der südliche Teil des großen Rings. Der Tunnel hier ist fast fertig - sogar eingebettete Einsätze für Stromeingänge sowie Racks für das Gaspedal selbst wurden installiert.
Beim Fotografieren.
Und diese Halle führt zum funktionierenden kleinen Ring des Beschleunigers, in dem bereits geforscht wird, sodass wir den großen Kreis weiter verfolgen werden.
Bald endete der saubere Tunnel und der letzte Abschnitt des Tunnels ging dahin, wo sich die Mine befindet, von der aus wir gestartet sind.
Die Tiefe beträgt ca. 60 Meter. Nachdem wir 19 Stunden unter der Erde verbracht haben, verlassen wir die Unterwelt …
Das Magnetsystem ist eines der wichtigsten in einem Beschleuniger. Je höher die Energie der Teilchen ist, desto schwieriger ist es, sie auf einer Kreisbahn zu senden, und desto stärker sollten dementsprechend die Magnetfelder sein. Außerdem müssen die Partikel fokussiert werden, damit sie sich beim Fliegen nicht gegenseitig abstoßen. Daher werden neben den Magneten, die die Partikel in einem Kreis drehen, auch Fokussiermagnete benötigt. Die maximale Energie von Beschleunigern ist im Prinzip durch die Größe und die Kosten des Magnetsystems begrenzt.
Der Injektionstunnel war der einzige Teil des Komplexes, der zu 100% vollständig war. Da die Ebene der Umlaufbahn der UNK 6 m niedriger ist als bei der U-70, wurde der Kanal mit einem erweiterten Abschnitt von Magneten ausgestattet, der eine Drehung des Strahls um 64 ° sicherstellte. Das ionenoptische System passte das Phasenvolumen des aus dem U-70 extrahierten Strahls an die Struktur der Windungen des Tunnels an.
In dem Moment, als klar wurde, dass „es kein Geld gibt und wir festhalten müssen“, wurden alle Vakuumgeräte für den Einspritzkanal, Pumpsysteme, Stromversorgungsgeräte, Steuerungs- und Überwachungssysteme entwickelt und empfangen. Eine Vakuumröhre aus rostfreiem Stahl, deren Druck weniger als 10 (hoch -7) mm Hg beträgt, ist die Basis des Beschleunigers, auf dem sich Partikel bewegen. Die Gesamtlänge der Vakuumkammern des Einspritzkanals und zweier Stufen des Beschleunigers, der Kanäle zum Extrahieren und Auswerfen des Strahls beschleunigter Protonen, sollte etwa 70 km betragen haben.
Die „Neptun“-Halle von 15 x 60 m2 wurde gebaut, in der sich die Beschleunigerziele und die Kontrollausrüstung befinden sollten.
Kleinere technologische Tunnel.
Der Bau eines einzigartigen Neutronenkomplexes hat begonnen - die in der UNK dispergierten Partikel würden durch einen separaten Tunnel in Richtung Baikal in den Boden entladen, an dessen Boden ein spezieller Detektor installiert ist. Das Neutrino-Teleskop am Baikalsee existiert noch und befindet sich 3,5 km von der Küste entfernt in einer Tiefe von einem Kilometer.
Während des gesamten Tunnels wurden alle anderthalb Kilometer unterirdische Hallen gebaut, um große Geräte unterzubringen.
Neben dem Haupttunnel wurde ein weiterer gebaut, ein technischer (siehe Abbildung oben), der für Kabel und Rohre vorgesehen ist.
Der Tunnel hatte geradlinige Abschnitte zum Platzieren der technologischen Systeme des Beschleunigers, die im Diagramm als "SPP-1" (hier tritt ein Partikelstrahl von einem U-70 ein) und "SPP-4" (Partikel werden von hier entfernt) bezeichnet. Es handelte sich um erweiterte Hallen mit einem Durchmesser von bis zu 9 Metern und einer Länge von etwa 800 Metern.
Ein Lüftungsschacht mit einer Tiefe von 60 m (auch beim KDPV).
Tod und Aussichten
1994 bauten die Bauherren den letzten und schwierigsten hydrogeologischen Abschnitt (aufgrund des Grundwassers) des 21 Kilometer langen Tunnels zusammen. Im gleichen Zeitraum versiegte das Geld praktisch, da die Kosten des Projekts dem Bau eines Kernkraftwerks angemessen waren. Es wurde unmöglich, Ausrüstung zu bestellen oder Arbeitern Löhne zu zahlen. Die Situation wurde durch die Krise von 1998 verschärft. Nachdem die Entscheidung getroffen worden war, am Start des Large Hadron Collider teilzunehmen, wurde die UNK endgültig aufgegeben.
Der aktuelle Zustand der Tunnel, die noch überwacht werden.
Der 2008 in Betrieb genommene LHC erwies sich als moderner und leistungsfähiger und brachte schließlich die Idee zunichte, den russischen Collider wiederzubeleben. Es ist jedoch unmöglich, den riesigen Komplex einfach zu verlassen, und jetzt ist es ein "Koffer ohne Griff". Jedes Jahr wird aus dem Bundeshaushalt Geld für die Wartung der Wachen und das Pumpen von Wasser aus den Tunneln ausgegeben. Die Mittel werden auch für das Betonieren zahlreicher Hallen ausgegeben, die Liebhaber industrieller Exotik aus ganz Russland anziehen.
In den letzten zehn Jahren wurden verschiedene Ideen für die Renovierung des Komplexes vorgeschlagen. Der Tunnel könnte einen supraleitenden Induktionsspeicher beherbergen, der dazu beitragen würde, die Stabilität des Stromnetzes der gesamten Region Moskau aufrechtzuerhalten. Oder es könnte dort eine Pilzfarm entstehen. Es gibt viele Ideen, aber alle ruhen gegen Geldmangel - selbst den Komplex zu begraben und ihn vollständig mit Beton zu füllen, ist zu teuer. In der Zwischenzeit bleiben die nicht beanspruchten Höhlen der Wissenschaft ein Denkmal für den unerfüllten Traum der sowjetischen Physiker.
Das Vorhandensein des LHC bedeutet nicht die Eliminierung aller anderen Kollider. Der U-70-Beschleuniger des Instituts für Hochenergiephysik ist nach wie vor der größte in Russland. Der Schwerionenbeschleuniger NIKA wird in Dubna bei Moskau gebaut. Seine Länge ist relativ kurz - NIKA wird vier 200-Meter-Ringe umfassen -, aber der Bereich, in dem der Kollider arbeiten wird, sollte Wissenschaftlern die Beobachtung des "Grenzzustands" ermöglichen, wenn Kerne und Partikel, die aus Atomkernen freigesetzt werden, gleichzeitig existieren. Für die Physik gilt dieser Bereich als einer der vielversprechendsten.
Zu den Grundlagenforschungen, die mit dem NIKA-Collider durchgeführt werden, gehört die Modellierung eines mikroskopischen Modells des frühen Universums. Wissenschaftler beabsichtigen, mit dem Collider nach neuen Methoden der Krebsbehandlung (Bestrahlung eines Tumors mit einem Partikelstrahl) zu suchen. Darüber hinaus wird die Installation verwendet, um die Auswirkungen von Strahlung auf den Betrieb von Elektronik zu untersuchen. Der Bau des neuen Beschleunigers soll 2023 abgeschlossen sein.
Die Leser bemerkten jedoch sofort, dass der Großraum Moskau in diese Richtung expandierte:
Obwohl es immer noch Informationen gibt, dass es irgendwo eine ISF (Lagerung abgebrannter Brennelemente) gibt.