Ma si scopre che, a cento chilometri da Mosca, vicino alla città scientifica di Protvino, nelle foreste della regione di Mosca, è stato sepolto un tesoro di decine di miliardi di rubli. Non puoi dissotterrarlo e rubarlo: nascosto per sempre nel terreno, ha valore solo per la storia della scienza. Stiamo parlando del complesso dell'acceleratore-accumulo (UNK) del Protvino Institute for High Energy Physics, un oggetto sotterraneo messo fuori servizio quasi delle dimensioni del Large Hadron Collider.
La lunghezza dell'anello sotterraneo dell'acceleratore è di 21 km. Il tunnel principale con un diametro di 5 metri viene posato a una profondità compresa tra 20 e 60 metri (a seconda del terreno). Inoltre furono realizzati numerosi locali accessori, collegati alla superficie da pozzi verticali. Se il Proton Collider a Protvino fosse stato consegnato in tempo prima dell'LHC, un nuovo punto di attrazione sarebbe apparso nel mondo della fisica fondamentale.
Inoltre - sulla storia del principale collisore sovietico, su cui potrebbe essere forgiata la fisica del futuro.
Il progetto più grande
Parafrasando la battuta "E te l'ho detto - il posto è dannato!" possiamo dire che i collisori non compaiono da zero: devono esserci condizioni adeguate. Molti anni prima che fosse presa la decisione strategica di costruire la più grande struttura scientifica dell'URSS, nel 1960, il villaggio segreto di Serpukhov-7 fu fondato come base per l'Istituto di fisica delle alte energie (IHEP). Il sito è stato scelto per motivi geologici: in questa parte della regione di Mosca, il suolo, che è il fondo del mare antico, consente il posizionamento di grandi oggetti sotterranei protetti dall'attività sismica.
Protvino da un'altezza di 325 metri:
Video promozionale:
Nel 1965 fu ottenuto lo status di insediamento di tipo urbano e un nuovo nome - Protvino - derivò dal nome del locale ruscello Protva. Nel 1967, il più grande acceleratore del suo tempo fu lanciato a Protvino: il protone sincrotrone U-70 da 70 GeV (109 elettronvolt). È ancora in funzione e rimane l'acceleratore a più alta energia in Russia.
Costruzione dell'U-70.
Ben presto iniziarono a sviluppare un progetto per un nuovo acceleratore: un collisore protone-protone con un'energia di 3 TeV (1012 eV), che sarebbe diventato il più potente del mondo. Il lavoro sulla fondatezza teorica dell'UNC è stato diretto dall'accademico Anatoly Logunov, un fisico teorico, direttore scientifico dell'Istituto di fisica delle alte energie. Si prevedeva di utilizzare il sincrotrone U-70 come primo "stadio booster" per l'acceleratore UNK.
Nel progetto UNK, erano previste due fasi: una doveva ricevere un fascio di protoni con un'energia di 70 GeV dall'U-70 e portarlo a un valore intermedio di 400-600 GeV. Nel secondo anello (secondo stadio), l'energia del protone salirà al suo valore massimo. Entrambi i gradini dell'UNK dovevano trovarsi in un tunnel ad anello con dimensioni maggiori della linea ad anello della metropolitana di Mosca. Le somiglianze con la metropolitana si aggiungono al fatto che la costruzione è stata effettuata dai costruttori di metropolitane di Mosca e Alma-Ata.
Piano sperimentale
1. Acceleratore U-70. 2. Canale di iniezione - iniettando un fascio di protoni nell'anello dell'acceleratore UNK. 3. Canale di antiprotoni. 4. Corpo criogenico. 5. Tunnel ai complessi di adroni e neutroni.
All'inizio degli anni Ottanta non c'erano al mondo acceleratori di dimensioni ed energia comparabili. Né il Tevatron negli Stati Uniti (lunghezza dell'anello 6,4 km, energia nei primi anni '80 - 500 GeV), né il Supercollider del laboratorio del CERN (lunghezza dell'anello 6,9 km, energia di collisione 400 GeV) potrebbero fornire alla fisica gli strumenti necessari per condurre nuovi esperimenti …
Il nostro paese aveva una vasta esperienza nello sviluppo e nella costruzione di acceleratori. Il sincrofasotrone, costruito a Dubna nel 1956, divenne all'epoca il più potente al mondo: energia 10 GeV, lunghezza circa 200 metri. I fisici hanno fatto diverse scoperte al sincrotrone U-70 costruito a Protvino: hanno prima registrato nuclei di antimateria, scoperto il cosiddetto "effetto Serpukhov" - un aumento delle sezioni d'urto totali delle interazioni adroniche (quantità che determinano il corso della reazione di due particelle in collisione) e molto altro ancora.
Dieci anni di lavoro
Nel 1983 sono iniziati i lavori di costruzione del sito utilizzando un metodo minerario utilizzando 26 pozzi verticali.
Modello in scala reale del tunnel UNK.
Per diversi anni, la costruzione è stata eseguita in modo lento: abbiamo camminato solo un chilometro e mezzo. Nel 1987 fu emanato un decreto governativo sull'intensificazione del lavoro e nel 1988, per la prima volta dal 1935, l'Unione Sovietica acquistò all'estero due moderni complessi di perforazione del tunnel Lovat, con l'aiuto del quale Protontonnelstroy iniziò a costruire tunnel.
Perché hai bisogno di acquistare uno scudo per tunnel, se prima di quel cinquantennio nel paese hai costruito con successo la metropolitana? Il fatto è che le macchine Lovat da 150 tonnellate non solo hanno perforato con una precisione di penetrazione molto elevata fino a 2,5 centimetri, ma hanno anche rivestito il tetto del tunnel con uno strato di calcestruzzo di 30 centimetri con isolamento metallico (normali blocchi di cemento, con un foglio di isolamento metallico saldato dall'interno) … Molto più tardi, nella metropolitana di Mosca, una piccola sezione del tratto Trubnaya-Sretensky Boulevard sarà costituita da blocchi con isolamento metallico.
Canale di iniezione. I binari per una locomotiva elettrica sono affondati nel pavimento di cemento.
Alla fine del 1989 è stato completato circa il 70% della galleria ad anello principale e il 95% del canale di iniezione, un tunnel di lunghezza superiore a 2,5 km, progettato per trasferire la trave dall'U-70 all'UNK. Abbiamo realizzato tre edifici (sui 12 previsti) di supporto ingegneristico, avviato la costruzione di impianti a terra su tutto il perimetro: più di 20 siti industriali con capannoni industriali multipiano, a cui sono state posate reti di approvvigionamento idrico, riscaldamento, aria compressa, linee elettriche ad alta tensione.
Nello stesso periodo, il progetto ha iniziato ad avere problemi di finanziamento. Nel 1991, con il crollo dell'URSS, l'UNK avrebbe potuto essere abbandonato immediatamente, ma il costo per preservare il tunnel incompiuto sarebbe stato troppo alto. Distrutto, allagato dalle falde acquifere, potrebbe rappresentare una minaccia per l'ecologia dell'intera regione.
Ci sono voluti altri quattro anni per chiudere l'anello sotterraneo del tunnel, ma la parte accelerante era irrimediabilmente indietro: sono stati realizzati solo circa ¾ della struttura accelerante per il primo stadio dell'UNK e solo poche dozzine di magneti di una struttura superconduttrice (e ne sono stati necessari 2500, ciascuno del peso di circa 10 tonnellate) …
Supporto per testare i magneti.
Ecco una passeggiata attraverso questa proprietà con i blogger samnamos:
Inizieremo la nostra passeggiata dal sito in cui è stato eseguito il tunnel dello scudo nell'ultima curva.
C'è molto fango qui, in alcuni punti ci sono posti abbastanza allagati.
Ramo al tronco.
La mia gabbia.
In alcuni luoghi sono presenti crossover con lavori di emergenza chiusi.
Stanza degli attrezzi.
Impilatore di tubi.
E poi i binari sono incorporati nel cemento.
Nettuno - "La sala più grande del sistema."
Questa è la parte meridionale del grande anello. Il tunnel qui è quasi completamente pronto: sono stati installati anche inserti incorporati per gli ingressi di alimentazione, nonché rack per l'acceleratore stesso.
Nel processo di scattare foto.
E questa sala conduce verso il piccolo anello funzionante dell'acceleratore, dove la ricerca è già in corso, quindi andremo oltre lungo il cerchio grande.
Presto il tunnel pulito finì e l'ultima sezione del tunnel andò, dove si trova la miniera, da cui siamo partiti.
La profondità è di circa 60 metri. Dopo aver trascorso 19 ore sottoterra, lasciamo gli inferi …
Il sistema magnetico è uno dei più importanti in un acceleratore. Maggiore è l'energia delle particelle, più difficile è inviarle lungo un percorso circolare e, di conseguenza, più forti dovrebbero essere i campi magnetici. Inoltre, le particelle devono essere focalizzate in modo che non si respingano a vicenda mentre volano. Pertanto, insieme ai magneti che ruotano le particelle in un cerchio, sono necessari anche magneti di focalizzazione. L'energia massima degli acceleratori è in linea di principio limitata dalle dimensioni e dal costo del sistema magnetico.
Il tunnel di iniezione era l'unica parte del complesso che era completa al 100%. Poiché il piano dell'orbita dell'UNK è di 6 m più basso rispetto all'U-70, il canale era dotato di una sezione estesa di magneti che garantivano una rotazione del fascio di 64 °. Il sistema ione-ottico abbinava il volume di fase del fascio estratto dall'U-70 con la struttura delle spire del tunnel.
Nel momento in cui è apparso chiaro che "non ci sono soldi e dobbiamo tenere duro", sono state sviluppate e ricevute tutte le apparecchiature per il vuoto per il canale di iniezione, i sistemi di pompaggio, i dispositivi di alimentazione, i sistemi di controllo e monitoraggio. Un tubo a vuoto in acciaio inossidabile, la cui pressione è inferiore a 10 (alla potenza di -7) mm Hg, è la base dell'acceleratore, le particelle si muovono lungo di esso. La lunghezza totale delle camere a vuoto del canale di iniezione e dei due stadi dell'acceleratore, i canali per l'estrazione e l'espulsione del fascio di protoni accelerati avrebbero dovuto essere di circa 70 km.
È stata realizzata la sala “Nettuno” di 15 x 60 m2, dove dovevano essere posizionati i bersagli dell'acceleratore e le apparecchiature di controllo.
Tunnel tecnologici minori.
È iniziata la costruzione di un complesso di neutroni unico nel suo genere: le particelle disperse nell'UNK verrebbero scaricate nel terreno attraverso un tunnel separato, verso Baikal, in fondo al quale è installato uno speciale rivelatore. Il telescopio dei neutrini sul lago Baikal esiste ancora e si trova a 3,5 km dalla costa, a una profondità di un chilometro.
In tutto il tunnel, sono state costruite sale sotterranee ogni un chilometro e mezzo per ospitare grandi attrezzature.
Oltre al tunnel principale ne è stato realizzato un altro, tecnico (nella foto sopra), destinato a cavi e tubi.
Il tunnel aveva sezioni rettilinee per il posizionamento dei sistemi tecnologici dell'acceleratore, designate sul diagramma come "SPP-1" (qui entra un fascio di particelle da un U-70) e "SPP-4" (le particelle vengono rimosse da qui). Erano sale estese fino a 9 metri di diametro e lunghe circa 800 metri.
Un pozzo di ventilazione con una profondità di 60 m (è anche sul KDPV).
Morte e prospettive
Nel 1994, i costruttori hanno assemblato l'ultima e più difficile sezione idrogeologica (a causa delle acque sotterranee) del tunnel di 21 chilometri. Nello stesso periodo i soldi si sono praticamente prosciugati, perché i costi del progetto erano commisurati alla costruzione di una centrale nucleare. È diventato impossibile ordinare attrezzature o pagare gli stipendi ai lavoratori. La situazione è stata aggravata dalla crisi del 1998. Dopo la decisione di partecipare al lancio del Large Hadron Collider, l'UNK è stato finalmente abbandonato.
Lo stato attuale delle gallerie, ancora oggetto di monitoraggio.
L'LHC, che è stato commissionato nel 2008, si è rivelato più moderno e più potente, uccidendo finalmente l'idea di rianimare il collisore russo. Tuttavia, è impossibile lasciare il gigantesco complesso e ora è una "valigia senza manico". Ogni anno vengono spesi soldi del bilancio federale per la manutenzione delle guardie e per il pompaggio dell'acqua dai tunnel. I fondi vengono anche spesi per cementare numerose sale che attirano gli amanti dell'esotismo industriale da tutta la Russia.
Negli ultimi dieci anni sono stati proposti diversi spunti per la ristrutturazione del complesso. Il tunnel potrebbe ospitare un accumulo a induzione superconduttore che aiuterebbe a mantenere la stabilità della rete elettrica dell'intera regione di Mosca. Oppure si potrebbe creare un fungo. Ci sono molte idee, ma tutte poggiano contro la mancanza di denaro - anche seppellire il complesso e riempirlo completamente di cemento è troppo costoso. Nel frattempo, le caverne della scienza non reclamate rimangono un monumento al sogno non realizzato dei fisici sovietici.
La presenza dell'LHC non significa l'eliminazione di tutti gli altri collisori. L'acceleratore U-70 dell'Istituto di fisica delle alte energie è ancora il più grande operativo in Russia. L'acceleratore di ioni pesanti NIKA è in costruzione a Dubna vicino a Mosca. La sua lunghezza è relativamente breve - NIKA includerà quattro anelli di 200 metri - ma l'area in cui opererà il collisore dovrebbe fornire agli scienziati l'osservazione dello stato "limite", quando i nuclei e le particelle rilasciati dai nuclei atomici esistono simultaneamente. Per la fisica, quest'area è considerata una delle più promettenti.
Tra le ricerche fondamentali che verranno condotte utilizzando il collisore NIKA c'è la modellazione di un modello microscopico dell'Universo primordiale. Gli scienziati intendono utilizzare il collisore per cercare nuovi metodi di trattamento del cancro (irradiazione di un tumore con un fascio di particelle). Inoltre, l'installazione viene utilizzata per studiare l'effetto delle radiazioni sul funzionamento dell'elettronica. La costruzione del nuovo acceleratore dovrebbe essere completata nel 2023.
Ma i lettori hanno subito notato che era in questa direzione che la Grande Mosca si espanse:
Sebbene ci siano ancora informazioni che da qualche parte ci sia un ISF (stoccaggio del combustibile nucleare esaurito).
