Colisor de Hádrons na década de 80. Fabricado na Rússia

Todo mundo já ouviu falar do Grande Colisor de Hádrons na Europa. Mas poucas pessoas sabem que também estávamos planejando algo assim. Os cientistas soviéticos começaram a construir o colisor 20 anos antes, numa pequena aldeia perto de Moscovo.

No início dos anos 80 do século passado, nem conhecíamos a palavra “colisor”, e a cidade de Protvino era apenas uma vila no distrito de Serpukhov, região de Moscou. Ao mesmo tempo, ao nível do Comité Central do PCUS, foi tomada a decisão de construir com base no sincrofasotron de Serpukhov (mais tarde Protvinsky), para expandir a base científica e técnica do Instituto de Física de Altas Energias (IHEP) localizado lá.

Em 1993, as obras subterrâneas estavam quase concluídas para a primeira etapa de lançamento do Complexo de Aceleração de Armazenamento (UNC). No total, foram percorridos cerca de 50 quilômetros de minas de diversos diâmetros, construídos cerca de 30 poços e iniciada a instalação de comunicações e equipamentos UNK em minas subterrâneas acabadas. Ao mesmo tempo, mais de 20 instalações industriais com edifícios de produção de vários andares foram capitalmente equipadas na superfície, às quais foram instalados abastecimento de água, aquecimento, vias de ar comprimido, linhas de energia de alta tensão e começaram a chegar equipamentos exclusivos previamente encomendados. ..

As transformações democráticas ocorridas na URSS naquela época certamente desempenharam um papel positivo na construção do UNK. A destruição da “Cortina de Ferro” possibilitou a aquisição de modernos equipamentos de mineração e abertura de túneis no exterior e a formação de nossos especialistas para trabalhar neles. Durante a construção dos poços, foi utilizada a tecnologia utilizada na construção dos poços de mísseis, que antes era absolutamente secreta. Mas começou o subsequente colapso da URSS e depois a transição da Rússia para uma economia de mercado “concluiu” a construção do UNK. Simplesmente não havia ninguém para financiar a construção. Naqueles dias de mudança global não havia tempo para a ciência...

Atualmente, quase todas as estruturas de superfície foram destruídas; o financiamento é fornecido apenas para a manutenção e proteção de minas subterrâneas - a sua destruição pode levar a um desastre ambiental.

Se você digitar a frase “Lugares incomuns na região de Moscou” em um mecanismo de busca, um dos links o levará à página “Túnel abandonado de físicos secretos”. Breve descrição: Rodovia Simferopol, 97 km, Protvino. Um acelerador de partículas inacabado - o chamado colisor de hádrons.

Em 1983, na fronteira das regiões de Moscou e Kaluga, na cidade de Protvino, começaram os trabalhos de criação de um acelerador.
O comprimento do túnel é de 21 km, o diâmetro é de 5,5 metros, como no metrô. Profundidade - de 20 a 60 metros. A semelhança com o metrô é complementada pelo fato de que aproximadamente a cada um quilômetro e meio o túnel do anel acelerador é adjacente a corredores subterrâneos para abrigar equipamentos de grande porte (“estações”). Essas salas são conectadas à superfície por eixos verticais para fiação de comunicações, transporte de equipamentos, etc.
Em 1994, entrou em operação o primeiro trecho - um canal subterrâneo de 2,7 km de extensão, ligando o antigo U-70 e o novo UNK (complexo de aceleração e armazenamento). O antigo acelerador serviu como primeiro estágio de aceleração para um colisor superpoderoso. Sistemas eletromagnéticos e de vácuo e equipamentos de monitoramento de feixe foram instalados no canal. Depois de configurar todos os elementos do canal, prótons com energia de 70 GeV voaram ao longo da trajetória projetada até o futuro ponto de entrada no anel subterrâneo UNK. Após a conclusão do túnel principal, as obras de criação do complexo acelerador foram totalmente interrompidas por falta de recursos...

As estradas deixam muito a desejar - quase todas são feitas de lajes de concreto unidas de forma desigual e têm a seguinte aparência:

O chamado “site UNK”, cuja entrada no território está bloqueada por uma barreira enferrujada:

O túnel não está abandonado. Em alguns lugares o túnel está inundado, mas a água não passa de 20-30 cm. A água é bombeada 24 horas por dia. No túnel estão em andamento obras (preenchimento do piso com concreto na parte inacabada do túnel), há iluminação e ventilação. Há uma ferrovia de bitola estreita e uma locomotiva elétrica. Para manter o túnel seguro, 20 milhões de rublos são alocados anualmente para trabalhos de reparo, porque sua destruição pode levar a um desastre ambiental. A permissão oficial para descer aos “anéis” pode ser obtida na administração (que está localizada no local da UNK descrito acima) durante a semana e descerá junto com os trabalhadores da mina vizinha.

Fonte - Foto (c) svetulik2004

Mas acontece que a cem quilômetros de Moscou, perto da cidade científica de Protvino, nas florestas da região de Moscou, está enterrado um tesouro no valor de dezenas de bilhões de rublos. Não pode ser desenterrado e roubado – escondido para sempre no solo, tem valor apenas para a história da ciência. Estamos falando do complexo de armazenamento de aceleradores (ASC) do Instituto Protvino de Física de Altas Energias - uma instalação subterrânea desativada quase do tamanho do Grande Colisor de Hádrons.

O comprimento do anel acelerador subterrâneo é de 21 km. O túnel principal com diâmetro de 5 metros é colocado a uma profundidade de 20 a 60 metros (dependendo do terreno). Além disso, foram construídas muitas salas auxiliares, ligadas à superfície por poços verticais. Se o colisor de prótons em Protvino tivesse sido concluído a tempo antes do LHC, um novo ponto de atração teria surgido no mundo da física fundamental.

O maior projeto

Protvino de uma altura de 325 metros

Parafraseando a piada “Eu te disse – este lugar é maldito!” podemos dizer que os colisores não aparecem do nada - deve haver condições adequadas. Muitos anos antes de ser tomada a decisão estratégica de construir a maior instalação científica da URSS, em 1960, a vila secreta de Serpukhov-7 foi fundada como base para o Instituto de Física de Altas Energias (IHEP). O local foi escolhido por razões geológicas - nesta parte da região de Moscou, o solo, que é o fundo de um antigo mar, permite a colocação de grandes objetos subterrâneos protegidos da atividade sísmica.

Em 1965, recebeu o status de assentamento de tipo urbano e um novo nome - Protvino - derivado do nome do rio local Protva. Em 1967, o maior acelerador de seu tempo foi lançado em Protvino - o síncrotron de prótons U-70 com energia de 70 GeV (10 9 elétron-volts). Ainda está em operação e continua sendo o maior acelerador de energia da Rússia.

Construção do U-70

Logo começaram a desenvolver o projeto de um novo acelerador - um colisor próton-próton com energia de 3 TeV (10 12 eV), que se tornaria o mais poderoso do mundo. O trabalho de fundamentação teórica do UNK foi liderado pelo acadêmico Anatoly Logunov, físico teórico e diretor científico do Instituto de Física de Altas Energias. O síncrotron U-70 foi planejado para ser usado como o primeiro “estágio de aceleração” do acelerador UNK.

O projeto UNK previa duas etapas: uma deveria receber um feixe de prótons com energia de 70 GeV do U-70 e aumentá-lo para um valor intermediário de 400-600 GeV. No segundo anel (segundo estágio), a energia do próton atingiria seu valor máximo. Ambas as etapas do UNK deveriam estar localizadas em um túnel circular maior em tamanho do que a linha circular do Metrô de Moscou. A semelhança com o metrô é acrescentada pelo fato de a construção ter sido realizada por construtores de metrô de Moscou e Almaty.

Plano experimental

1. Acelerador U-70. 2. Canal de injeção – introduzindo um feixe de prótons no anel acelerador UNK. 3. Canal antipróton. 4. Carcaça criogênica. 5. Túneis para os complexos de hádrons e nêutrons

No início dos anos 80, não existiam aceleradores comparáveis em tamanho e energia no mundo. Nem o Tevatron nos EUA (comprimento do anel 6,4 km, energia no início dos anos 1980 - 500 GeV), nem o Super Collider do laboratório CERN (comprimento do anel 6,9 km, energia de colisão 400 GeV) poderiam fornecer à física as ferramentas necessárias para conduzir novos experimentos.

Nosso país tinha ampla experiência no desenvolvimento e construção de aceleradores. Construído em Dubna em 1956, o sincrofasotron tornou-se o mais poderoso do mundo naquela época: energia de 10 GeV, comprimento de cerca de 200 metros. No síncrotron U-70 construído em Protvino, os físicos fizeram várias descobertas: detectaram núcleos de antimatéria pela primeira vez, descobriram o chamado “efeito Serpukhov” - um aumento nas seções transversais totais das interações hadrônicas (valores que determinam o curso da reação de duas partículas em colisão) e muito mais.

Dez anos de trabalho

Modelo em escala real do túnel UNK

Em 1983, foram iniciadas as obras de construção do local pelo método de lavra, com 26 poços verticais.

Durante vários anos, a construção foi realizada em ritmo lento - apenas um quilômetro e meio foi percorrido. Em 1987, foi emitido um decreto governamental para intensificar os trabalhos e, em 1988, pela primeira vez desde 1935, a União Soviética comprou no exterior dois modernos complexos de perfuração de túneis da empresa Lovat, com a ajuda dos quais Protontonnelstroy começou a construir túneis.

Por que você precisou comprar uma proteção de túnel se o país já havia construído com sucesso um metrô cinquenta anos antes? O fato é que as máquinas Lovat de 150 toneladas não apenas perfuraram com altíssima precisão de penetração de até 2,5 centímetros, mas também revestiram o arco do túnel com uma camada de concreto de 30 centímetros com isolamento metálico (blocos de concreto comuns, com uma folha de isolamento metálico soldado no interior). Muito mais tarde, no metrô de Moscou, blocos com isolamento metálico serão usados para fazer um pequeno trecho no trecho Trubnaya - Sretensky Boulevard.

Canal de injeção. Os trilhos de uma locomotiva elétrica estão embutidos no piso de concreto

No final de 1989, estavam concluídos cerca de 70% do túnel do anel principal e 95% do canal de injeção - um túnel com mais de 2,5 km de extensão, projetado para transferir o feixe do U-70 para o UNK. Construímos três edifícios (dos 12 planejados) para apoio de engenharia e iniciamos a construção de instalações terrestres ao longo de todo o perímetro: mais de 20 unidades industriais com edifícios de produção de vários andares, para os quais abastecimento de água, aquecimento, ar comprimido , e linhas de energia de alta tensão foram instaladas.

No mesmo período, o projeto começou a ter problemas de financiamento. Em 1991, com o colapso da URSS, o UNK poderia ter sido abandonado imediatamente, mas o custo de conservação do túnel inacabado teria sido demasiado elevado. Destruída e inundada pelas águas subterrâneas, pode representar um perigo para a ecologia de toda a região.

Demorou mais quatro anos para fechar o anel subterrâneo do túnel, mas a parte do acelerador ficou irremediavelmente atrasada - no total, apenas cerca de ¾ da estrutura de aceleração do primeiro estágio do UNK foi fabricada, e apenas algumas dezenas de ímãs do estrutura supercondutora (e foram necessárias 2.500, cada uma pesando cerca de 10 toneladas).

Bancada de teste magnética

Aqui está um passeio por esta instalação com um blogueiro Samnamos (link para postagem original)

1. Começaremos nossa caminhada a partir da área onde foi realizada a penetração do escudo por último.

2. Há muita sujeira aqui e em alguns lugares há locais bastante inundados.

3. Ramifique para o tronco

6. Gaiola de mina

7. Em alguns locais ocorrem avarias com trabalhos de emergência fechados

9. Sala de equipamentos

17. Netuno – “O maior salão do sistema”.

19. Esta é a parte sul do Grande Anel. O túnel aqui está quase totalmente pronto - já foram instalados até os insertos para as entradas de potência, assim como os racks do próprio acelerador.

20. Em processo de fotografia.

22. E este corredor leva ao pequeno anel de trabalho do acelerador, onde as pesquisas já estão em andamento, então iremos mais longe em um grande círculo :)

22. Logo o túnel claro terminou e começou o último trecho de escavação, onde está localizado o poço de onde partimos.

23. Profundidade aproximada de 60 metros. Depois de passar 19 horas no subsolo, saímos do reino subterrâneo...

O sistema magnético é um dos mais importantes do acelerador. Quanto maior a energia das partículas, mais difícil é enviá-las ao longo de uma trajetória circular e, conseqüentemente, mais fortes devem ser os campos magnéticos. Além disso, as partículas precisam ser focadas para que não se repelam enquanto voam. Portanto, junto com os ímãs que giram as partículas em círculo, também são necessários ímãs de foco. A energia máxima dos aceleradores é, em princípio, limitada pelo tamanho e custo do sistema magnético.

O túnel de injeção acabou sendo a única parte do complexo 100% pronta. Como o plano orbital do UNK é 6 m mais baixo que o do U-70, o canal foi equipado com uma seção estendida de ímãs, proporcionando uma rotação do feixe de 64°. O sistema iônico-óptico garantiu a coordenação do volume de fase do feixe extraído do U-70 com a estrutura das curvas do túnel.

No momento em que ficou claro que “não há dinheiro e temos que aguentar”, foram desenvolvidos e recebidos todos os equipamentos de vácuo do canal de injeção, sistemas de bombeamento, dispositivos de alimentação, sistemas de controle e monitoramento. Um tubo de vácuo feito de aço inoxidável, cuja pressão é inferior a 10 -7 mm Hg, é a base do acelerador que as partículas se movem ao longo dele; O comprimento total das câmaras de vácuo do canal de injeção e dos dois estágios do acelerador, canais de extração e descarga do feixe de prótons acelerados, deveria ser de cerca de 70 km.

Começou a construção de um complexo de nêutrons único - as partículas dispersas no UNK seriam transportadas através de um túnel separado para o solo, em direção ao Lago Baikal, no fundo do qual foi instalado um detector especial. O telescópio de neutrinos no Lago Baikal ainda existe e está localizado a 3,5 km da costa, a um quilômetro de profundidade.

Ao longo de todo o túnel, foram construídos corredores subterrâneos a cada quilômetro e meio para acomodar equipamentos de grande porte.

Além do túnel principal, foi construído outro técnico (foto acima), destinado a cabos e tubulações.

O túnel tinha trechos retos para colocação de sistemas tecnológicos aceleradores, designados no diagrama como “SPP-1” (aqui entra um feixe de partículas do U-70) e “SPP-4” (aqui as partículas são retiradas). Eram salões ampliados com diâmetro de até 9 metros e comprimento de cerca de 800 metros.

Poço de ventilação com 60 m de profundidade (também no KDPV).

Morte e perspectivas

O estado atual dos túneis, que ainda estão sendo monitorados

Em 1994, os construtores concluíram a demolição do último e mais difícil troço do túnel de 21 quilómetros em termos de condições hidrogeológicas (devido às águas subterrâneas). No mesmo período, o dinheiro praticamente secou, pois os custos do projeto eram comparáveis aos da construção de uma usina nuclear. Tornou-se impossível encomendar equipamentos ou pagar salários aos trabalhadores. A situação foi agravada pela crise de 1998. Após a decisão de participar do lançamento do Large Hadron Collider, a conclusão do UNC foi finalmente abandonada.

O LHC, comissionado em 2008, revelou-se mais moderno e mais poderoso, acabando finalmente com a ideia de reviver o colisor russo. Porém, é impossível simplesmente abandonar o gigantesco complexo, que agora é uma “mala sem alça”. Todos os anos, o dinheiro do orçamento federal é gasto na manutenção da segurança e no bombeamento de água dos túneis. Os recursos também são gastos na concretagem de vários salões que atraem amantes do exotismo industrial de toda a Rússia.

Nos últimos dez anos, várias ideias para a renovação do complexo foram propostas. Um dispositivo supercondutor de armazenamento por indução poderia ser colocado no túnel, o que ajudaria a manter a estabilidade da rede elétrica em toda a região de Moscou. Ou poderiam fazer uma fazenda de cogumelos lá. As ideias são muitas, mas todas se resumem à falta de dinheiro - até enterrar o complexo e preenchê-lo completamente com concreto é muito caro. Entretanto, as cavernas não reclamadas da ciência continuam a ser um monumento ao sonho não realizado dos físicos soviéticos.

A presença do LHC não significa a eliminação de todos os outros colisores. O acelerador U-70 do Instituto de Física de Altas Energias continua sendo o maior em operação na Rússia. O acelerador de íons pesados NIKA está sendo construído em Dubna, perto de Moscou. Seu comprimento é relativamente pequeno - o NIKA incluirá quatro anéis de 200 metros - mas a área em que o colisor operará deverá fornecer aos cientistas a observação do estado “limítrofe”, quando núcleos e partículas liberadas dos núcleos dos átomos existem simultaneamente. Para a física, esta área é considerada uma das mais promissoras.

Entre as pesquisas fundamentais que serão realizadas utilizando o colisor NIKA está a modelagem de um modelo microscópico do Universo primordial. Os cientistas pretendem usar o colisor para procurar novos métodos de tratamento do câncer (irradiando um tumor com um feixe de partículas). Além disso, a instalação é usada

A cem quilômetros de Moscou, nas florestas, um tesouro está literalmente enterrado no subsolo. Não estamos falando de baús de ouro e pedras preciosas. Um verdadeiro colisor de hádrons repousa perto de Moscou, a uma profundidade de 60 metros.

Este projeto deveria ser o auge da revolução científica dos anos 80. A pequena cidade científica de Protvino, localizada próxima ao colisor, se tornaria o centro de gravidade da ciência mundial. No entanto, o acelerador de partículas nunca foi lançado.

Por que a construção do maior colisor de hádrons do mundo foi interrompida e o projeto congelado? Facto coletou os fatos mais interessantes sobre o acelerador de partículas soviético.

O maior colisor da Rússia e do mundo

O destino do colisor soviético é complicado. Eles começaram a construí-lo ativamente ou o abandonaram quase completamente. Os túneis mais profundos do acelerador ficam a 60 metros da superfície. Em termos de comprimento total, o colisor não é inferior à linha circular do metrô de Moscou. E todo esse enorme colosso, escondido nas florestas da região de Moscou, não acabou.

A própria cidade de Protvino surgiu em 1965. Antes disso, a vila científica fechada de Serpukhov-7 existia em seu lugar. Cientistas que viviam em uma cidade fechada trabalhavam no síncrotron de prótons então em funcionamento. Este acelerador, planejado pelos cientistas, deveria se tornar parte de um enorme colisor soviético. O local para a construção do síncrotron e do colisor não foi escolhido por acaso. Esta parte da região de Moscou costumava ser o fundo do mar, o que tornava o solo inacessível aos abalos sísmicos.

Colisor de Hádrons na URSS: altos e baixos

No início dos anos oitenta, quando o projeto recebeu luz verde, não havia análogos no mundo. Os poderes do americano Tevatron e do supercollider suíço foram significativamente menores. Em 1983 surgiram os primeiros poços verticais para perfuração de túneis. No entanto, perfurar rocha dura é uma tarefa ingrata. O trabalho prosseguiu lentamente; ao longo de vários anos, as máquinas “roeram” apenas um quilômetro e meio de rocha. Em 1988, a URSS alocou fundos adicionais para a compra de plataformas de perfuração estrangeiras. As máquinas não apenas criaram túneis, mas também revestiram o fundo com “almofadas” de concreto com isolamento metálico. O trabalho acelerou.

Construção de um dos túneis do colisor

Em 1988, o túnel do anel principal estava 70% pronto, o canal de injeção (para transferência de partículas aceleradas do síncrotron para o colisor) estava 95%. Mais de 20 locais especiais para colocação de utilidades cresceram no local. Parece que só faltava um último empurrão antes de um futuro brilhante. Mas o financiamento parou novamente. Em 1991, o orçamento do projecto foi cortado e, durante a crise de 1998, o dinheiro quase secou. O simples abandono de uma instalação inacabada significaria condenar a região de Moscovo a um desastre ambiental. A conservação começou.

O terço restante do túnel levou quatro anos para ser construído. No entanto, foi impossível iniciar o colisor depois disso. Os túneis não tinham “revestimento” magnético suficiente, que cria um campo e acelera as partículas. Neste caso, o canal de injeção foi totalmente concluído. Além disso, foi concluída a construção de salas de engenharia e a instalação de um telescópio de neutrinos no Lago Baikal, que deveria “capturar” partículas.

O fim inglório de um acelerador de partículas abandonado

Hoje milhões são gastos na manutenção do colisor soviético. Todos os anos é necessário bombear água dos túneis, reforçar as paredes e concretar as passagens dos perseguidores. O Large Hadron Collider, lançado em 2008, pôs fim à ideia de reviver o acelerador russo. Além disso, na Rússia, já está em andamento a construção de um colisor NIKA mais moderno (embora menor) em Dubna, na região de Moscou.

Os túneis em seu estado atual

É extremamente caro manter o colisor soviético inativo. Por causa disso, ideias para renovação do projeto estão sendo ativamente consideradas. A direção mais promissora é a criação de uma enorme bateria baseada em um acelerador. Essa “bateria” aliviará a carga das redes elétricas de Moscou. Mas todas as ideias requerem um financiamento considerável, o que é um obstáculo. Até mesmo encher o colisor soviético com concreto é uma proposta cara.

Onde está o tesouro mais caro da Rússia e talvez de todo o planeta? Tendo aprendido a resposta, todos os caçadores de tesouros ficarão encantados ao mesmo tempo, mas, por outro lado, ficarão decepcionados, porque este tesouro não pode ser resgatado ou roubado, pois está localizado no subsolo e tem vários quilômetros de extensão. O nome deste objeto misterioso é colisor de hádrons.

Claro, é um local valioso para os cientistas e, talvez, desperte grande interesse entre os chamados escavadores. Um complexo abandonado de armazenamento de aceleradores pertence ao Instituto de Física de Altas Energias e está localizado em Protvino. Na verdade, o colisor foi simplesmente desativado e agora o objeto subterrâneo atrai muitos aventureiros com sua história.

Projeto grandioso

O colisor de Protvino realmente tem dimensões impressionantes, pois o comprimento do anel é de vinte e um quilômetros. O túnel principal se estende por cinco quilômetros, e a profundidade em que está localizado varia de vinte a sessenta metros, tudo depende da topografia natural. Ao longo de todos os anos de construção do colisor de hádrons em Protvino, a área subterrânea foi preenchida com várias salas que foram conectadas à superfície da terra por eixos criados perpendicularmente ao próprio objeto.

Quem sabe, talvez se o programa soviético tivesse sido concluído antes do LHC, teria se tornado o ponto de partida de todas as descobertas sensacionais na física do futuro.

Muitos anos antes de ser tomada a decisão de construir o maior colisor da URSS, um assentamento para fins especiais chamado Serpukhov-7 foi criado na região de Moscou. Foi uma base de pesquisa do Instituto de Física de Altas Energias. Em 1960, os cientistas selecionaram a área de acordo com dados geológicos. E foi nesta parte da região que o solo apresentou propriedades positivas para a colocação de objetos subterrâneos, já que antigamente era o fundo do mar. Além disso, esta zona está protegida de terremotos pela topografia natural.

A aparição de Protvino

Cinco anos após o surgimento de Serpukhov-7, decidiu-se defini-lo como um assentamento de tipo urbano e renomeá-lo em homenagem ao rio Protva que aqui flui - Protvino. Além da ideia de criar um colisor de hádrons, o maior acelerador para os padrões da época foi construído em Protvino em 1967. Era o síncrotron de prótons, que ainda hoje funciona. Com uma produção de energia de 109 elétron-volts, o síncrotron U-70 é o síncrotron de maior energia em toda a Federação Russa.

Como naquela época a União dispunha de meios para realizar pesquisas físicas fundamentais, a década de oitenta foi marcada pela criação de um projeto grandioso, apresentado na forma de um complexo acelerador-armazenamento ou, mais simplesmente, uma espécie de colisor de hádrons. Em Protvino, durante todos estes anos, a base do IHEP continuou a funcionar com estabilidade invejável.

Se considerarmos o projeto do ponto de vista técnico, ele pode ser comparado com a construção do metrô de Moscou e seu anel, mas várias vezes mais caro e complexo. Por que o colisor em Protvino precisou ser colocado no subsolo? Existem dois critérios principais: manter uma temperatura ideal constante para pesquisas científicas (menos duzentos e setenta e um graus Celsius) e acesso mínimo de interferência terrestre externa a equipamentos que operam em altas frequências. Apesar de as perspectivas do colisor Protvino inicialmente não trazerem nenhum benefício específico para a ciência do futuro, a pesquisa poderia fornecer uma enorme camada de informações sobre a estrutura do nosso mundo do ponto de vista da física.

Novo acelerador

O desenvolvimento do mais novo projeto de um colisor próton-próton com energia de mil e doze elétron-volts foi alimentado pela ideia de criar o acelerador mais poderoso do mundo. Todos os trabalhos de construção do colisor em Protvino foram realizados sob a liderança do Acadêmico Anatoly Logunov. Foi físico teórico e funcionário do Instituto de Física de Altas Energias. Além disso, de acordo com seus planos, o síncrotron-70 existente se tornaria o elo inicial na aceleração do novo acelerador.

O projeto do agora abandonado colisor de hádrons em Protvino pressupunha a presença de duas etapas: a primeira envolvia a aceitação de prótons com energia de setenta gigaelétron-volts e liberados pelo síncrotron, que posteriormente os elevava a um valor intermediário igual a seiscentos gigaelétron-volts; o segundo estágio (anel) elevaria os prótons ao máximo.

Tanto o primeiro quanto o segundo estágio do colisor em Protvino deveriam ser colocados em um túnel circular, cujas dimensões são várias vezes maiores do que a linha circular do metrô existente em Moscou. Além disso, as mesmas pessoas que abriram passagens para os trens do metrô na espessura da terra estavam fazendo o trabalho.

Um grande anel de vinte e um quilômetros contém um tubo do primeiro estágio preenchido com ímãs quentes, bem como dois tubos do segundo anel preenchidos com ímãs frios que possuem propriedades de supertransmissão. Eles são designados pela abreviatura “UNK” e números de 1 a 3. Esses ímãs são precisamente aceleradores, agindo sobre um feixe de partículas, direcionando-o na direção desejada. O próprio túnel do colisor abandonado em Protvino, na região de Moscou, foi projetado para que, caso algo aconteça, os trabalhadores possam chegar ao local necessário e realizar a manutenção. Sua largura é muito maior que a de uma instalação similar do CERN.

Então, vamos ver mais de perto como funciona um gigante desses? Após a formação de um feixe de partículas, sua velocidade é acelerada em um pequeno acelerador - um síncrotron. Em seguida, utilizando o primeiro canal que conecta o anel grande e o acelerador pequeno, eles se deslocam para o local principal de trabalho até os ímãs quentes, movendo-se no sentido anti-horário. Então, tendo acelerado até a velocidade necessária, eles caem sobre ímãs supercondutores. A essa altura, a próxima porção do feixe de partículas está sendo preparada no pequeno U-70, que segue para o anel grande através de outro canal e, movendo-se no sentido horário, ocupa o lugar dos anteriores nos ímãs quentes. O segundo grupo de partículas também é transferido para ímãs supercondutores e colide com o primeiro.

Trabalho único de cientistas

Na década de 80 do século passado, nenhum país foi capaz de criar uma máquina aceleradora competitiva e eficiente. Mesmo as instalações americanas e de Genebra, apesar do seu poder, não conseguiram fornecer à ciência a ferramenta necessária para a realização das mais recentes experiências no campo dos fenómenos físicos.

Naquela época, a URSS já contava com um acelerador localizado em Dubna e criado em 1956. Naqueles anos era o mais poderoso, sua energia era igual a dez gigaelétron-volts, mas seu comprimento era de apenas duzentos metros, porém, foi nele que os físicos fizeram suas descobertas sensacionais, por exemplo, registraram a existência de um núcleo de antimatéria . O novo projeto do colisor incluía a possibilidade de detectar um fluxo de neutrinos localizado a uma distância muito longa do próprio anel.

Simplificando, as partículas em alta velocidade tiveram que ser redirecionadas para a região de Irkutsk - para o Lago Baikal. Tudo isso foi assumido sem o uso de túnel, é claro. Ou seja, as partículas retiradas do anel penetraram nos estratos rochosos terrestres e, tendo percorrido milhares de quilômetros, tiveram que cair no fundo do lago e serem registradas por um detector especial.

Na verdade, este detector está localizado perto do Lago Baikal. Afinal, as partículas, devido ao formato redondo do nosso planeta, movem-se no espaço subterrâneo em um determinado ângulo, por isso o aparelho foi colocado a três quilômetros e meio do maior corpo de água doce, a uma profundidade de um quilômetro. É chamado de Telescópio Neutrino. O coletor de partículas Baikal foi colocado em operação em 1998 e funcionou durante uma década inteira.

Como o colisor foi construído

O colisor abandonado em Protvino começou a ser construído em 1983. Para criá-lo, foi utilizado um método de mineração: foram cavados vinte e seis poços verticais. Até 1987, a construção prosseguiu a um ritmo lento, até que o governo emitiu um decreto para retomar a actividade. Então, um ano depois, a URSS adquiriu pela primeira vez complexos estrangeiros de perfuração de túneis produzidos pela empresa Lovat. Foi com o uso dessas máquinas que os trabalhadores conseguiram acelerar o processo de escavação do túnel.

O truque das unidades de colocação de túneis era que elas não apenas cavaram com alta precisão, mas ao mesmo tempo colocaram uma camada de concreto de trinta centímetros ao longo do arco do túnel. E o isolamento metálico foi instalado no próprio concreto.

O colapso da URSS e as dificuldades subsequentes

No início de 1990, cerca de setenta por cento do túnel do anel principal estava concluído e o canal de injeção já estava noventa e cinco por cento pronto (destinava-se ao transporte de vigas). Das doze estruturas previstas, apenas três foram construídas; As instalações terrestres foram construídas muito mais rapidamente. Desta forma, foram equipados mais de vinte locais com edifícios industriais de vários pisos, aos quais foram instaladas tubagens de abastecimento de água, vias de aquecimento e linhas de alta tensão.

Mas foi precisamente este período que foi marcado pelos mais desastrosos no financiamento. Após o colapso da União Soviética, o canteiro de obras foi abandonado quase imediatamente. Mas a conservação do colisor revelou-se muito cara e também poderia causar danos ao meio ambiente, uma vez que a inundação dos túneis com águas subterrâneas representa um perigo direto para a condição ecológica de toda a região de Protvino. E como entrar no colisor de hádrons nos anos subsequentes seria um grande mistério e problema (se o projeto fosse retomado).

Criação de um sistema magnético

Apesar de todas as dificuldades, o anel subterrâneo do túnel ainda estava fechado, mas o mais importante é que a zona do acelerador foi criada em apenas três quartos de toda a instalação. Os ímãs supercondutores estavam disponíveis, mas em quantidades muito pequenas, pois sua produção não era fácil, pois cada ímã deveria pesar até dez toneladas, e de acordo com as exigências do projeto deveriam ser dois mil e quinhentos.

Em geral, é esse sistema magnético o elo mais importante de todo o acelerador. Na verdade, quanto maior a velocidade das partículas, mais difícil é direcioná-las em círculo, por isso os campos magnéticos devem ser muito fortes. Além disso, todas as partículas deveriam ser focadas de modo que não pudessem se repelir durante o vôo, portanto, ímãs de foco também eram necessários no sistema magnético.

Túnel de injeção

Mas havia alguma coisa completamente pronta? Sim, este é um túnel de injeção que foi concluído cem por cento. Foram preparados equipamentos com sistema de vácuo e desenvolvido um sistema de bombeamento, controle e monitoramento. A pressão no tubo de vácuo de aço inoxidável deveria ser de sete milímetros de mercúrio, e era essa a base de toda a estrutura. O comprimento total de todos esses tubos de vácuo no canal de injeção, bem como dos dois anéis aceleradores existentes, túneis para extração e ejeção do feixe de prótons, foi planejado em setenta quilômetros.

O sucesso está próximo!

Chegando tão perto do equador do canteiro de obras, foi erguido um salão monumental chamado “Netuno”. Suas dimensões são realmente incríveis - quinze por sessenta metros quadrados. Na verdade, foi criado justamente para instalar em suas instalações o próprio acelerador e equipamentos de controle que medem a carga de partículas.

Dentro do túnel principal, a cada quilômetro e meio, foram criadas outras salas para equipamentos de grande porte. Além disso, havia também uma sala especial destinada a acomodar uma variedade de cabos e tubos.

Comissionamento do tanque

Em 1994, através de esforços conjuntos, conseguiram concluir um trecho de 21 quilômetros de extensão, o mais difícil de todos os disponíveis devido à presença de água subterrânea. Nesse mesmo ano, todos os fundos remanescentes dos tempos soviéticos distantes finalmente acabaram. Os custos de todo o colisor foram iguais ao custo aproximado de construção de uma usina nuclear. Em 1995, não se falava em qualquer pagamento de salários aos trabalhadores, não havia financiamento para comprar o equipamento necessário;

Em 1998, surgiu uma grave crise e a situação do colisor piorou com o lançamento do LHC (Large Hadron Collider). No final das contas, revelando-se muito mais poderoso que o colisor Protvinsky, o LHC bloqueou completamente seu caminho para o trabalho. A reanimação das instalações russas foi adiada indefinidamente.

É claro que simplesmente adotar e abandonar tal estrutura era categoricamente contra as regras. Todos os anos, as autoridades alocam enormes quantias de dinheiro para esta “mala sem alça”. Os salários são pagos aos seguranças e trabalhadores que bombeiam água de estruturas subterrâneas. Além disso, o orçamento é gasto na concretagem de vários bueiros no colisor em Protvino. Como entrar em qualquer prédio abandonado? É simples - você só precisa fazer uma passagem.

Ideias de reavivamento

Na última década, novas ideias para a restauração e renovação do complexo do colisor têm sido constantemente inventadas. Por exemplo, um dispositivo de armazenamento de indução com energia supertransponível poderia ser colocado dentro do túnel, o que poderia controlar a estabilidade das redes elétricas em toda a região de Moscou.

Também existem propostas para formar uma fazenda de cogumelos dentro do colisor, porém a falta de dinheiro é o principal obstáculo para todos os projetos propostos. E enterrá-lo sob uma camada de concreto é a opção mais cara. Hoje, todas as enormes cavernas artificiais existentes permanecem um monumento monumental, o que significa a quimera dos físicos da URSS.

Equipamentos de alta tecnologia, produzidos mas não instalados, foram vendidos para a China quando o Estado criou o tokamak. Naturalmente, as melhores mentes da física deixaram a perspectiva de falta de dinheiro para a América e os países europeus. E o destino do gigante solitário está em dúvida há muitos anos.

A conservação ocorreu em 2014. O objeto foi entregue a uma equipe de construção subordinada ao instituto de pesquisa. No mesmo ano, foram retiradas as comportas contra incêndio, dividiram o túnel em setores, taparam todos os buracos por onde escorria a água e também desmontaram os pátios das minas, com o auxílio dos quais foi construído o colisor. Claro que para os amantes de locais abandonados, instalaram um sistema de segurança em todo o perímetro do acelerador.

Estado do colisor hoje

E ainda, como entrar em um colisor de hádrons abandonado? Protvino é uma pequena vila onde agora estão localizadas principalmente as casas de verão dos moscovitas. Quase perto das casas existem ruínas de concreto, perto das quais, tanto no inverno quanto no verão, existe uma cabine de segurança com a inscrição: “O objeto está sob guarda”. Claro que a porta ali está sempre trancada, mas se você cavar bem no barro próximo ao prédio, pode entrar e descer pelo poço da mina, composto por quinze lances.

No interior, esteja preparado para o som de condensação pingando. Apesar de a instalação não estar em uso, há eletricidade em seu interior em alguns locais. As chapas de metal com que foram revestidos logo no início da construção ainda podem ser vistas nas paredes. Depois de descer até o fundo, os mesmos túneis descritos acima aparecem no final do corredor. Não possuem sistema de iluminação, por isso por causa da escuridão parecem intermináveis. Como a impermeabilização também não foi realizada em todos os lugares, os sons da drenagem em funcionamento bombeando as águas subterrâneas serão ouvidos à distância. Bem, o ar dentro dele mergulhará instantaneamente qualquer pessoa na atmosfera do metrô.

O tamanho do anel principal é muito maior que o túnel do metrô de Moscou. Ele fica no subsolo por muitas dezenas de quilômetros. Em geral, a escala do trabalho realizado surpreenderá a todos que se atreverem a explorar o colisor abandonado.

A desolação e a ruína estão por toda parte. Os portões estão quebrados e, a julgar pelos rastros dos caminhões, tudo foi retirado, retirado e roubado...