Главная / Наука / Адронный коллайдер в Протвино

Адронный коллайдер в Протвино

Где находится самый дорогой клад в России, а возможно на всей планете? Узнав ответ, все кладоискатели одновременно придут в восторг, но, с другой стороны, будут разочарованы, ведь данный клад невозможно выкупить или украсть, так как располагается он под землей и имеет длину в несколько километров. Имя у такого загадочного объекта — адронный коллайдер.

Конечно, ценным местом он является для научных деятелей и, пожалуй, вызывает большой интерес у так называемых диггеров. Заброшенный ускорительно-накопительный комплекс, принадлежит Институту Физики Высоких Энергий и расположен в Протвино. По факту, коллайдер просто законсервировали и теперь подземный объект привлекает своей историей многих искателей приключений.

Грандиозный проект

Коллайдер в Протвино действительно имеет внушительные размеры, ведь длина кольца составляет двадцать один километр. Главный тоннель протянулся на пять километров, а глубина, на которой он находится, разнится от двадцати до шестидесяти метров, все зависит от природного рельефа. За все годы строительства адронного коллайдера в Протвино подземная территория наполнилась разнообразными помещениями, которые были связаны с поверхностью земли шахтами, созданными перпендикулярно к самому объекту.

Кто знает, может если бы советскую программу закончили раньше БАКа, то именно она бы стала отправной точкой всех сенсационных открытий в физике будущего.

За много лет до принятия решения: построить крупнейший коллайдер в СССР, в Московской области был создан поселок особого назначения, названный Серпухов-7. Он являлся исследовательской базой для Института Физики Высоких Энергий. В тот далекий 1960 год ученые подбирали местность согласно геологическим данным. И именно в этой части области грунт имел положительные свойства для размещения подземных объектов, так как являлся дном моря в древности. Плюс ко всему, данная зона защищена от землетрясений природным рельефом.

Появление Протвино

Через пять лет после появления Серпухова-7 было принято решение определить его, как поселок городского типа и переименовать в честь протекающей тут реки Протвы — Протвино. Помимо идеи о создании адронного коллайдера, в Протвино в 1967 году был построен самый большой ускоритель по тогдашним меркам. Им стал протонный синхротрон, действующий и в наши дни. С выделяемой энергией в 109 электронвольт, синхротрон У-70 является самым высоко энергетичным во всей Российской Федерации.

Так как в тот период Союз имел средства для проведения фундаментальных физических исследований, то восьмидесятые годы ознаменовались созданием грандиозного проекта, представленного в виде ускорительно-накопительного комплекса или проще говоря некоего подобия адронного коллайдера. В Протвино все эти годы база ИФВЭ продолжала функционировать с завидной стабильностью.

Если рассматривать объект с технической стороны, то его можно сравнить со строительством Московского метрополитена и его кольцевой, но в несколько раз дороже и сложнее. Почему же коллайдер в Протвино необходимо было помещать именно под землю? Тут есть два основных критерия: поддержание постоянной идеальной температуры для научных исследований (минус двести семьдесят один градус по Цельсию) и минимальный доступ внешних земных помех на оборудование, работающее на высоких частотах. Несмотря на то, что перспективы коллайдера в Протвино изначально не имели какой-то конкретной выгоды для науки будущего, исследования могли бы предоставить огромный пласт информации об устройстве нашего мира с точки зрения физики.

Новый ускоритель

Разработки новейшего проекта протон-протонного коллайдера на энергию тысяча двенадцать электронвольт подогревались идеей — создать мощнейший в мире ускоритель. Все работы по строительству коллайдера в Протвино велись под руководством академика Анатолия Логунова. Он являлся физиком-теоретиком и сотрудником ИФВЭ. Причем, согласно его планам, имеющийся синхротрон-70 должен был стать начальным звеном в разгонке для нового ускорителя.

Проект, теперь уже заброшенного адронного коллайдера в Протвино, предполагал наличие двух ступеней: на первой шло принятие протонов, имеющих энергию в семьдесят гигаэлектронвольт и выпускаемых синхротроном, он же их впоследствии поднимал до промежуточного значения, равнявшегося шестистам гигаэлектронвольтам; вторая ступень (кольцо) поднимала бы протоны до их максимума.

И первую и вторую ступени коллайдера в Протвино должны были поместить в один кольцевой тоннель, размеры которого в несколько раз превосходят существующую кольцевую линию метро в Москве. Более того, строительством тоннеля занимались те же, кто и прорубал в толще земли проходы для поездов метро.

Большое кольцо в двадцать один километр содержит трубу от первой ступени, начиненную теплыми магнитами, а также две трубы от второго кольца, начиненных холодными магнитами, имеющими сверхпроходящие свойства. Обозначаются они с помощью аббревиатуры «УНК» и цифрами от 1 до 3. Данные магниты как раз и являются ускорителями, воздействуя на пучок частиц, они направляют его в нужную сторону. Сам тоннель заброшенного коллайдера в Протвино в Московской области спроектирован так, чтобы в случае чего рабочие смогли добраться до необходимого места и произвести техническое обслуживание. Его ширина намного больше, чем в аналогичном объекте ЦЕРНа.

Итак, разберем детально, как работает такой гигант? После образования пучка частиц, их скорость разгоняется в малом ускорителе — синхротроне. После, с помощью первого канала, соединяющего большое кольцо и малый ускоритель, они перемещаются в основное место своей работы к теплым магнитам, двигаясь против часовой стрелки. Далее, разогнавшись до необходимой скорости, они попадают на сверхпроводящие магниты. К этому времени в малом У-70 готовится следующая порция пучка частиц, которая следует в большое кольцо по другому каналу, и, двигаясь по часовой стрелке, занимает место предыдущих на теплых магнитах. Вторая группа частиц также переводится на сверхпроводящие магниты и сталкивается с первой.

Уникальная работа ученых

К 80 годам прошлого века ни одна страна не смогла создать конкурентоспособную и действенную ускорительную машину. Даже американский и женевский объекты, несмотря на свою мощность, не могли предоставить науке тот самый, необходимый инструмент для осуществления новейших опытов в сфере физических явлений.

У СССР на тот момент уже имелся ускоритель, находящийся в Дубне и созданный в 1956 году. В те годы он был самым мощным, его энергия равнялась десяти гигаэлектронвольтам, но длина была всего двести метров, однако, именно на нем физики совершили свои сенсационные открытия, например, зарегистрировали существование ядра антивещества. В новый проект коллайдера была заложена вероятность обнаружения потока нейтрино, находящегося на очень дальнем расстоянии от самого кольца.

Проще говоря, частицы на высокой скорости должны были перенаправляться в сторону Иркутской области — к озеру Байкал. Все это предполагалось без использования тоннеля, естественно. То есть частицы, выведенные из кольца, проникали через толщи земной породы, и, преодолев тысячи километров, должны были попадать на дно озера и регистрироваться специальном детекторе.

Данный детектор на самом деле расположен вблизи Байкала. Ведь частицы, из-за округлой формы нашей планеты, двигаются в подземном пространстве под определенным углом, поэтому устройство заложили в трех с половиной километрах от самого крупного пресного водоема, на глубине в один километр. Оно называется «Нейтринным телескопом». Введение в эксплуатацию байкальского ловца частиц произошло в 1998 году, а проработал он целое десятилетие.

Как строился коллайдер

Заброшенный коллайдер в Протвино начал строиться в 1983 году. Для его создания использовался горный способ: были вырыты двадцать шесть вертикальных шахт. До 1987 года строительство проходило в вялотекущем режиме, пока правительство не вынесло постановление о возобновлении активности. Тогда, через год, СССР впервые приобрел заграничные тоннеле-проходческие комплексы, выпускаемые компанией «Ловат». Именно используя данные машины, рабочие смогли ускорить режим рытья тоннелей.

Фишка тоннеле-прокладывающих агрегатов была в том, что они не только рыли с высокой точностью, но одновременно выстилали тридцати сантиметровый бетонный слой по тоннельному своду. А в сам бетон монтировалась металлоизоляция.

Развал СССР и последующие трудности

К началу 90 года около семидесяти процентов тоннеля главного кольца было пройдено, а канал инжекции был готов уже на девяносто пять процентов (именно он предполагался для переправки пучков). Из двенадцати запланированных сооружений было построено только три, они носили характер инженерно-технического обеспечения. Наземные объекты возводились куда быстрее. Так было обустроено более двадцати площадок с промзданиями в несколько этажей, к которым провели трубы водоснабжения, отопительные трассы и высоковольтные ЛЭП.

Но именно этот период ознаменовался самым провальным в финансировании. После развала Советского Союза практически сразу стройка была заброшена. Но, консервация коллайдера оказалась слишком дорогостоящей, к тому же могла нанести урон окружающей среде, так как затопление грунтовыми водами тоннелей — это прямая опасность для экологического состояния всего района Протвино. И как попасть в адронный коллайдер в последующие годы было бы большой загадкой и проблемой (в случае возобновления проекта).

Создание магнитной системы

Несмотря на все трудности, подземное кольцо тоннеля все же было замкнуто, но самое главное — ускорительную зону создали всего на три четверти от всего объекта. Сверхпроводящие магниты были в наличии, но в очень малом количестве, так как их производство было нелегким трудом, ведь каждый магнит должен был весить до десяти тонн, а по требованиям проекта их должно было быть две тысячи пятьсот штук.

Вообще, именно эта магнитная система и является главнейшим звеном во всем ускорителе. По факту, чем больше скорость частиц, тем сложнее их направить по кругу, поэтому магнитные поля должны быть очень сильные. Помимо всего, все частицы следует фокусировать, чтобы они не могли отталкиваться друг от друга в полете, поэтому в магнитную систему требовалось внедрение и фокусирующих магнитов.

Инжекторный тоннель

Но было ли хоть что-нибудь готовое полностью? Да, это инжекторный тоннель, который смогли завершить на все сто процентов. Для него было готово оборудование с вакуумной системой, разработана система откачки, управления и контроля. Давление в вакуумной трубе из нержавеющей стали должно было равняться семи миллиметрам ртутного столба, и именно она являлась основой всего сооружения. Общая длина всех подобных вакуумных труб в инжекторном канале, а также имеющихся двух колец ускорителя, тоннелей для вывода и выброса пучка протонов планировалась в семьдесят километров.

Успех близок!

Подобравшись так близко к экватору стройки, был возведен монументальный зал под названием «Нептун». Его размеры действительно поражают — пятнадцать на шестьдесят квадратных метров. Собственно, он был создан как раз для установки в его помещении самого ускорителя и контрольного оборудования, измеряющего заряд частиц.

Внутри основного тоннеля, на каждой отметке в полтора километра создали другие залы для крупного оборудования. Плюс, был еще и особый зал, предполагавшийся для размещения разнообразных кабелей и труб.

Введение в эксплуатацию БАКа

К 1994 году общими усилиями все же смогли закончить участок, длиной в 21 километр, сложнейший из всех имевшихся из-за наличия грунтовых вод. В этом же году окончательно закончились все денежные средства, оставшиеся с далеких советских времен. Затраты на весь коллайдер равнялись примерной стоимости строительства АЭС. К 1995 году ни о каких выплатах заработных плат рабочим уже и не говорилось, соответственно, отсутствовали финансы и на закупку необходимого оборудования.

В 1998 году нагрянул сильнейший кризис, а ситуация с коллайдером усугубилась из-за запуска БАКа (Большого адронного коллайдера). В конечном итоге, оказавшись намного мощнее Протвинского коллайдера, БАК полностью перекрыл ему дорогу к работе. Реанимация российского объекта была отложена на неопределенное время.

Конечно, просто так взять и бросить такое сооружение было категорически против правил. Каждый год на этот «чемодан без ручки» чиновники выделяют огромные деньги. Выплачивается жалование охранникам и рабочим, откачивающим воду из подземных сооружений. Также, бюджет расходуется на бетонирование различных лазов в коллайдер в Протвино. Как попасть в любое заброшенное здание? Все просто — стоит всего лишь проделать проход.

Идеи по возрождению

Последнее десятилетие постоянно придумываются новые идеи по реставрации и реновации коллайдерного комплекса. Например, внутрь тоннеля можно поместить индукционный накопитель сверхпроходимой мощности, который смог бы контролировать стабильность электросетей по всей Московской области.

Поступают предложения и по формированию внутри коллайдера грибной фермы, однако, отсутствие денег является основным препятствием для всех предлагаемых проектов. А похоронить его под бетонным слоем — это самый затратный вариант. На сегодняшний день, все имеющиеся искусственные и громадные пещеры остаются монументальным памятником, означающим несбыточные мечты ученых физиков СССР.

Высокотехнологичное оборудование, произведенное, но не установленное, было продано Китаю, когда государство создавало токамак. Естественно, лучшие умы физики уехали от безденежной перспективы в Америку и европейские страны. А судьба одинокого гиганта многие годы так и висит под вопросом.

Консервацию произвели в 2014 году. Объект передали в руки строительной бригаде, подчиняющейся исследовательскому институту. В том же году убрали ворота для противопожарной безопасности, они делили тоннель на сектора, замазали все дыры, откуда лилась вода, а также демонтировали руддворы, с помощью которых и производили возведение коллайдера. Конечно, для любителей заброшек поставили охранную систему на весь периметр ускорителя.

Состояние коллайдера на сегодня

И все-таки, как попасть в заброшенный адронный коллайдер? Протвино — это небольшой поселок, где сейчас располагаются в основном дачные участки москвичей. Практически вблизи домов находятся бетонные развалины, около которых и зимой, и летом красуется охранная будка с надписью: «Объект под охраной». Конечно, дверь там всегда заперта, но если хорошо копнуть глину около постройки, то можно попасть внутрь и по шахтенному стволу, состоящему из пятнадцати пролетов, спуститься вниз.

Внутри стоит быть готовым к звуку капающего конденсата. Несмотря на то, что объект не используется, электричество внутри кое-где есть. На стенах все также виднеются листы металла, которыми они были обшиты еще в самом начале стройки. После спуска на самое дно, в конце коридора появляются те самые тоннели, описанные выше. В них нет системы освещения, поэтому из-за темноты они кажутся бесконечными. Так как гидроизоляция тоже не везде была проведена, то вдали будут слышны звуки работающего дренажа, выкачивающего грунтовые воды. Ну, а воздух, стоящий внутри, моментально окунет любого в атмосферу метрополитена.

Размер основного кольца намного больше тоннеля метро в Москве. Оно уходит под землю на многие десятки километров. Вообще, предстающие перед глазами масштабы проделанной работы поразят каждого, кто рискнет исследовать заброшенный коллайдер.

Источник: bisbroker.ru