Чому колайдер, який почали будувати в СРСР у вісімдесятих роках, так і не закінчили? Адронний колайдер у протвіно Коллайдер ссср.

За сто кілометрів від Москви, у лісах, під землю буквально зарито скарб. Мова не про скрині із золотом і дорогоцінним камінням. Поруч із Москвою на глибині 60 метрів спочиває справжній адронний колайдер.

Цей проект мав стати вершиною наукової революції 80-х років. Невелике наукове містечко Протвіно, розташоване поруч із колайдером, стало б центром тяжіння світової науки. Однак прискорювач часток так жодного разу не запустили.

Чому будівництво найбільшого у світі адронного колайдера зупинили, а проект заморозили? Фактрумзібрав самі цікаві фактипро радянський прискорювач частинок.

Найбільший коллайдер у Росії та світі

Доля у радянського колайдера складна. Його починали активно будувати, то майже повністю закидали. Глибокі тунелі прискорювача віддалені від поверхні на 60 метрів. За загальною протяжністю колайдер не поступається кільцевою лінією московського метро. І вся ця величезна махина, захована у лісах Підмосков'я, не закінчена.

Саме місто Протвіно з'явилося 1965 року. До цього на його місці існувало закрите наукове селище Серпухів-7. Вчені, які жили в закритому місті, працювали на протонному синхротроні, що діяв тоді. Цей прискорювач за задумом вчених мав стати частиною величезного радянського колайдера. Місце для будівництва синхротрону та колайдера було обрано не випадково. Ця частина Підмосков'я раніше була дном моря, що робило ґрунт недосяжним для сейсмічним поштовхів.

Адронний колайдер в СРСР: зльоти та падіння

На початку вісімдесятих, коли на реалізацію проекту дали добро, у світі не існувало аналогів. Потужності американського Теватрона та швейцарського суперколайдера були значно нижчими. 1983 року з'явилися перші вертикальні шахти для буріння тунелів. Проте бурити тверду породу – невдячна справа. Роботи йшли мляво, за кілька років машини «прогризли» лише півтора кілометри породи. У 1988 році СРСР виділив додаткові кошти на купівлю зарубіжних бурильних установок. Машини не лише створювали тунелі, а й вистилали дно бетонними «подушками» із металоізоляцією. Роботи прискорились.

Будівництво одного з тунелів колайдера

У 1988 році основний кільцевий тунель був готовий на 70%, канал інжекції (для переведення прискорених частинок із синхротрону в колайдер) – на 95%. На землі виросло понад 20 спеціальних майданчиків для розміщення інженерних комунікацій. Здавалося б, до світлого майбутнього залишався останній ривок. Але фінансування знову припинилося. 1991 року бюджет проекту урізали, а під час кризи 1998 року гроші взагалі майже вичерпалися. Просто залишити недобудований об'єкт означало б приректи Підмосков'я на екологічну катастрофу. Почалася консервація.

Третину тунелю, що залишилася, будували чотири роки. Однак, запустити колайдер після цього було неможливо. Тунелі не мали достатньої кількостімагнітної «обшивки», що створює поле та розганяє частинки. У цьому канал інжекції було повністю завершено. Крім того, завершилося будівництво інженерних залів та встановлення нейтринного телескопа на озері Байкал, який мав «ловити» частки.

Безславний кінець занедбаного прискорювача елементарних частинок

Сьогодні на утримання радянського колайдера витрачаються мільйони. Щороку необхідно відкачувати воду з тунелів, зміцнювати стіни та бетонувати сталкерські ходи. Великий адронний колайдер, який запустили у 2008 році, поставив хрест на ідеї відродження російського прискорювача. Більше того, в Росії вже ведеться будівництво сучаснішого (хоча і меншого) колайдера НІКА в підмосковній Дубні.

Тунелі в їхньому нинішньому стані

Утримувати радянський колайдер «вхолосту» вкрай затратно. Через це активно розглядаються ідеї щодо реновації проекту. Найперспективніше напрям - створення з урахуванням прискорювача величезного акумулятора-накопичувача. Така «батарейка» розвантажить електромережі Москви. Але всі ідеї вимагають чималого фінансування, яке є каменем спотикання. Навіть просто залити радянський колайдер бетоном – дороге задоволення.

Кожен чув про Великий Адронний Колайдер у Європі. Але небагато людей знають, що таке планувалося і в нас. Колайдер радянські вчені почали будувати за 20 років до цього у маленькому селищі біля Москви.

Усюди запустіння та розруха. Ворота зламані і, судячи з слідів вантажівок, все знято, вийнято і вкрадено.

На початку 80-х років минулого століття, ми й слова такого «колайдера» не знали, а місто Протвіно було просто селищем, Серпухівського району, Московської області. Тоді ж, на рівні ЦК КПРС було ухвалено рішення про будівництво на базі Серпуховського (пізніше Протвінського) синхрофазотрона, для розширення науково-технічної бази розташованого там Інституту Фізики Високих Енергій (ІФВЕ).

До 1993 року практично закінчено підземні роботи першої черги запуску Прискорювально Накопичувального Комплексу (УНК). Загалом було пройдено близько 50 кілометрів гірських виробок різного діаметру, збудовано близько 30 стволів, у готових підземних виробках розпочався монтаж комунікацій та обладнання ННК. Одночасно на поверхні було капітально обладнано понад 20 промислових майданчиків з багатоповерховими виробничими будинками, до яких були прокладені траси водопостачання, опалення, стиснутого повітря, високовольтні лінії електропередач, почало надходити замовлене раніше виготовлене унікальне обладнання.

Що відбуваються тоді демократичні перетворенняв СРСР безумовно відіграли позитивну роль у будівництві ННК. Руйнування «залізної завіси» дало можливість закуповувати за кордоном сучасне гірничо-прохідницьке обладнання, а нашим спеціалістам навчатися там працювати на ньому. При будівництві стволів застосовувалася технологія, що використовується при будівництві шахтних стволів для ракет, що раніше було абсолютно секретним. Але наступний розвал СРСР почав, а потім перехід Росії на ринкову економіку«завершив» будівництво ННК. Фінансувати будівництво стало просто нема кому. На той час глобальних змін було до науки…

Коло – це і є Коллайдер. А маркери – це стовбури-входи до Коллайдера. Нижче-Протвіно, Серпухівський район МО.

А ось виявляється, за сто кілометрів від Москви, поряд з наукоградом Протвино, у лісах Підмосков'я закопаний скарб у десятки мільярдів рублів. Викопати і вкрасти його не можна — назавжди схований у землю, він несе цінність лише для історії науки. Мова йдепро прискорювально-накопичувальний комплекс (УНК) Інституту фізики високих енергій Протвіно — законсервований підземний об'єкт розміром майже з Великий адронний колайдер.

Довжина підземного кільця прискорювача – 21 км. Основний тунель діаметром 5 метрів прокладено на глибині від 20 до 60 метрів (залежно від рельєфу місцевості). Крім того, було збудовано безліч допоміжних приміщень, пов'язаних з поверхнею вертикальними шахтами. Якби протонний колайдер у Протвіно вдалося здати вчасно раніше ВАК, у світі фундаментальної фізики з'явилася б нова точка тяжіння.

Найбільший проект

Протвино з висоти 325 метрів

Перефразовуючи анекдот "А я тобі казав - місце прокляте!" можна сказати, що колайдери на порожньому місці не виникають — мають бути відповідні умови. За багато років до прийняття стратегічного рішення про будівництво найбільшого в СРСР наукового об'єкта, в 1960 році, як база для Інституту фізики високих енергій (ІФВЕ) було засновано секретне селище Серпухів-7. Місце вибрали з геологічних міркувань — у цій частині Московської області ґрунт, що є дном стародавнього морядозволяє розміщувати великі підземні об'єкти, захищені від сейсмічної активності.

У 1965 році отримав статус селища міського типу і нову назву - Протвіно - похідне від назви місцевої річечки Протви. У 1967 році в Протвіно запущений найбільший прискорювач свого часу - протонний синхротрон на енергію 70 ГеВ (10 9 електронвольт) У-70. Він досі діє і залишається найвищим енергетичним прискорювачем Росії.

Будівництво У-70

Незабаром почали розробляти проект нового прискорювача — протон-протонного колайдера на енергію 3 ТеВ (10 12 еВ), який став би найпотужнішим у світі. Роботи з теоретичного обґрунтування УНК очолював академік Анатолій Логунов — фізик-теоретик, науковий керівникІнститут фізики високих енергій. Синхротрон У-70 планувалося використовувати як перший «розгінний ступінь» для прискорювача ННК.

У проекті УНК передбачалися два ступені: одна мала прийняти з У-70 пучок протонів з енергією 70 ГеВ і підняти її до проміжного значення 400-600 ГеВ. У другому кільці (другий ступінь) енергія протонів піднімалася до максимальної величини. Обидва ступені УНК мали розміститися в одному кільцевому тунелі розмірами, що перевищують кільцеву лінію Московського метрополітену. Подібності до метро додає і той факт, що будівництвом займалися метробудівці Москви та Алма-Ати.

План експериментів

1. Прискорювач У-70. 2. Канал інжекції - введення пучка протонів у кільце прискорювача ННК. 3. Канал антипротонів. 4. Кріогенний корпус. 5. Тунелі до адронного та нейтронного комплексів

На початку вісімдесятих у світі не було порівнянних за розмірами та енергіями прискорювачів. Ні Теватрон у США (довжина кільця 6,4 км, енергія на початку 1980-х - 500 ГеВ), ні Суперколлайдер лабораторії ЦЕРН (довжина кільця 6,9 км, енергія зіткнення 400 ГеВ) не могли дати фізиці необхідний інструмент для проведення нових експериментів. .

Наша країна мала великий досвід у галузі розробки та будівництва прискорювачів. Побудований в Дубні в 1956 синхрофазотрон став найпотужнішим у світі на той момент: енергія 10 ГеВ, довжина близько 200 метрів. На побудованому в Протвиному синхротроні У-70 фізики зробили кілька відкриттів: вперше зареєстрували ядра антиречовини, виявили так званий «серпухівський ефект» — зростання повних перерізів адронних взаємодій (величин, що визначають хід реакції двох часток, що стикаються) і багато іншого.

Десятирічна робота

Повномасштабний макет тунелю ННК

У 1983 році гірським способом, використовуючи 26 вертикальних шахт, почалися будівельні роботина об'єкті.

Кілька років будівництво велися у млявому режимі — пройшли лише півтора кілометри. 1987 року вийшла постанова уряду про активізацію робіт, і 1988-го, вперше з 1935 року, радянський Союззакупив за кордоном два сучасні тунелепрохідницькі комплекси компанії Lovat, за допомогою яких Протонтоннельбуд почав прокладати тунелі.

Навіщо знадобилося купувати прохідницький щит, якщо раніше п'ятдесят років у країні успішно будували метро? Справа в тому, що 150-тонні машини Lovat не тільки бурили з дуже високою точністю проходки до 2,5 сантиметрів, але й вистилали склепіння тунелю 30-сантиметровим шаром бетону з металоізоляцією (звичайні бетонні блоки з привареним з внутрішнього боку листом металевої ізоляції). . Набагато пізніше у Московському метрополітені з блоків із металоізоляцією зроблять невелику ділянку на перегоні «Трубна» — «Стрітенський бульвар».

Канал інжекції. У бетонну підлогу втоплено рейки для електровозу

Наприкінці 1989 року було пройдено близько 70% тунелю основного кільця та 95% каналу інжекції — тунелю завдовжки понад 2,5 км, призначеного для переведення пучка з У-70 в ННК. Збудували три будівлі (із запланованих 12) інженерного забезпечення, розгорнули будівництво наземних об'єктів по всьому периметру: понад 20 промислових майданчиків із багатоповерховими виробничими будинками, до яких було прокладено траси водопостачання, опалення, стиснутого повітря, високовольтні лінії електропередач.

У цей період у проекту почалися проблеми з фінансуванням. У 1991 році, з розвалом СРСР, УНК міг бути кинутий відразу ж, проте вартість консервації недобудованого тунелю виявилася надто високою. Зруйнований, затоплений ґрунтовими водами він міг би становити небезпеку для екології всього регіону.

Потрібно було ще чотири роки, щоб замкнути підземне кільце тунелю, але прискорювальна частина безнадійно відстала — всього було виготовлено лише близько прискорювальної структури для першого ступеня УНК, і лише кілька десятків магнітів надпровідної структури (а потрібно 2500, кожен з них вагою близько 10 тонн) .

Стенд для випробування магнітів

Ось прогулянка цим об'єктом з блогером samnamos (Посилання на оригінальний пост)

1. Нашу прогулянку ми почнемо з ділянки де щитова прохідка була здійснена в останню чергу.

2. Тут багато бруду, місцями зустрічаються добряче підтоплені місця.

3. Відгалуження до стовбура

6. Шахтна кліть

7. Місцями зустрічаються збійки із закритими аварійними виробками

9. Зал для обладнання

17. Нептун - "Найбільший зал із системою".

19. Це – південна частина великого кільця. Тунель тут майже повністю готовий - навіть встановлені заставні для силових вводів, а також стійки для прискорювача.

20. У процесі зйомки.

22. А ця зала веде у бік робітника малого кільця прискорювача, де вже ведуться дослідження, тому ми підемо далі великим колом:)

22. Незабаром чистий тунель закінчився і пішов. остання ділянкапроходки, де знаходиться шахта, з якої ми стартували.

23. Глибина приблизно 60 метрів. Провівши 19 годин під землею ми залишаємо підземне царство.

Магнітна система - одна з найважливіших у прискорювачі. Чим вища енергія частинок, тим важче пустити їх круговою траєкторією, і, відповідно, сильнішими повинні бути магнітні поля. Крім того, частки потрібно фокусувати, щоб вони не відштовхувалися одна від одної, доки летять. Тому поряд з магнітами, що повертають частинки по колу, потрібні і магніти, що фокусують. Максимальна енергія прискорювачів у принципі обмежується розмірами та вартістю магнітної системи.

Інжекторний тунель виявився єдиною частиною комплексу, що готовий на 100%. Так як площина орбіти УНК на 6 м нижче, ніж У-70, канал оснастили протяжним ділянкою магнітів, що забезпечує поворот пучка на 64°. Іонно-оптична система забезпечувала узгодження фазового обсягу пучка, виведеного з У-70, зі структурою поворотів тунелю.

На момент, коли стало зрозуміло, що «грошей немає і треба триматися», було розроблено та отримано все вакуумне обладнання каналу інжекції, системи відкачування, пристрої електроживлення, системи керування та контролю. Вакуумна труба з нержавіючої сталі, тиск у якій становить менше 10 -7 мм ртутного стовпа - це основа прискорювача, по ній рухаються частки. Сумарна довжина вакуумних камер каналу інжекції та двох ступенів прискорювача, каналів виведення та скидання пучка прискорених протонів мала становити близько 70 км.

Почалося зведення унікального нейтронного комплексу — частки, розігнані в УНК, окремим тунелем виводилися б у землю, у напрямку до Байкалу, на дні якого встановлено спеціальний детектор. Нейтринний телескоп на озері Байкал досі існує і розташований на відстані 3,5 км. від берега, на кілометровій глибині.

Протягом усього тунелю кожні півтора кілометри було збудовано підземні зали для розміщення великогабаритного обладнання.

Крім основного тунелю, був побудований ще один, технічний (на фото вище), призначений для кабелів і труб.

У тунелі були прямолінійні ділянки для розміщення технологічних систем прискорювача, позначені на схемі, як СПП-1 (сюди потрапляє пучок частинок з У-70) і СПП-4 (звідси виводяться частинки). Вони були протяжними залами діаметром до 9 метрів і завдовжки близько 800 метрів.

Вентиляційна шахта глибиною 60 м (вона ж на КДПВ).

Смерть та перспективи

Нинішній стан тунелів, за якими ще стежать

У 1994 році будівельники здійснили збійку останньої і найскладнішої за гідрогеологічними умовами (через ґрунтові води) ділянки 21-кілометрового тунелю. У цей же період гроші практично закінчилися, адже витрати на проект були зрівнянні з будівництвом АЕС. Ані замовляти обладнання, ані платити зарплати робітникам стало неможливо. Ситуацію посилила криза 1998 року. Після того, як було ухвалено рішення брати участь у запуску Великого адронного колайдера, від завершення ННК відмовилися остаточно.

Введений в дію в 2008 році ВАК виявився сучаснішим і потужнішим, остаточно вбивши ідею реанімувати російський колайдер. Однак просто кинути гігантський комплекс не можна і зараз він є «валіза без ручки». Щорічно з федерального бюджету витрачаються гроші на утримання охорони та відкачування води з тунелів. Кошти йдуть також на бетонування численних залазів, які приваблюють любителів індустріальної екзотики з усієї Росії.

Останні десять років пропонують різні ідеї реновації комплексу. У тунелі можна було б розмістити надпровідний індукційний накопичувач, який допомагав підтримувати стабільність електромережі всього Московського регіону. Або там можна було б зробити грибну ферму. Ідей багато, але всі вони наполягають на відсутності грошей — навіть поховати комплекс і залити повністю бетоном коштує занадто дорого. Поки що незатребувані печери науки залишаються пам'яткою нездійсненої мрії радянських фізиків.

Наявність ВАК не означає ліквідацію решти всіх колайдерів. Прискорювач У-70 Інституту фізики високих енергій і досі залишається найбільшим у Росії. Прискорювач важких іонів НІКА будується у підмосковній Дубні. Довжина його порівняно невелика — НІКА включатиме чотири 200-метрові кільця — проте область, в якій працюватиме колайдер, має забезпечити вченим спостереження за «прикордонним» станом, коли ядра і частинки, що вивільняються з ядер атомів, існують одночасно. Для фізики ця область вважається однією з найперспективніших.

В числі фундаментальних досліджень, які проводитимуться з використанням колайдера НІКА — моделювання мікроскопічної моделі раннього Всесвіту. Вчені мають намір використовувати колайдер для пошуку нових методик лікування раку (опромінення пухлини пучком частинок). Крім того, установку використовують

Що відбуваються тоді демократичні перетворення на СРСР безумовно зіграли позитивну роль будівництві УНК. Руйнування «залізної завіси» дало можливість закуповувати за кордоном сучасне гірничо-прохідницьке обладнання, а нашим спеціалістам навчатися там працювати на ньому. При будівництві стволів застосовувалася технологія, що використовується при будівництві шахтних стволів для ракет, що раніше було абсолютно секретним. Але наступний розвал СРСР почав, а потім перехід Росії на ринкову економіку «завершив» будівництво ННК. Фінансувати будівництво стало просто нема кому. На той час глобальних змін було до науки…

В даний час наземні споруди майже всі зруйновані, фінансування здійснюється тільки на підтримку та охорону підземних виробок - руйнування їх може призвести до екологічної катастрофи.

Якщо набрати в пошуковій системі фразу "Незвичайні місця в Підмосков'ї", то одне із посилань приведе Вас на сторінку "Занедбаний тунель секретних фізиків". Опис короткий: Сімферопольське шосе, 97 км, Протвіно. Недобудований прискорювач елементарних частинок- Так званий, адронний колайдер.

У 1983 році на кордоні Московської та Калузької областей у місті Протвіно розпочалися роботи зі створення прискорювача.
Довжина тунелю – 21 км, діаметр – 5,5 метра, як у метро. Глибина – від 20 до 60 метрів. Подібність до метро доповнюється і тим, що приблизно через кожні півтора кілометри до кільцевого тунелю прискорювача примикають підземні зали для розміщення великогабаритного обладнання («станції»). Ці зали пов'язані з поверхнею вертикальними шахтами для проведення комунікацій, транспортування обладнання тощо.
У 1994 році введено в дію першу ділянку - підземний канал довжиною 2,7 км, що з'єднує старий У-70 і новий УНК (прискорювально-накопичувальний комплекс). Старий прискорювач служив першим розгінним щаблем для надпотужного колайдера. У каналі були змонтовані електромагнітна та вакуумна системи, апаратура спостереження за пучком. Після налаштування всіх елементів каналу протони з енергією 70 ГеВ пролетіли проектною траєкторією аж до майбутньої точки введення в підземне кільце УНК. Після завершення проходки основного тунелю роботи зі створення прискорювального комплексу було повністю зупинено через брак коштів.

Дороги залишають бажати кращого - майже всі викладені з нерівно зістикованих бетонних плит і виглядають таким чином:

Так званий "майданчик ННК", в'їзд на територію якого загороджений заржавілим шлагбаумом:

Тунель не закинутий. Місцями тунель підтоплений, але води не більше 20-30см. Вода відкачується цілодобово. У тунелі ведуться добудовні роботи (заливання підлоги бетоном у недобудованій частині тунелю), є освітлення та вентиляція. Є вузькоколійка та електровоз. На підтримку тунелю безпеки щорічно виділяється по 20 млн. рублів на ремонтні роботи, т.к. його руйнація може призвести до екологічної катастрофи. Офіційний дозвіл на спуск у "кільця" можна отримати у керівництва (яке знаходиться на описаному вище майданчику ННК) у робочі дні та спуститься разом із робітниками на сусідній шахті.

Джерело - Фото (с) svetulik2004