Протоны в томатном соусе

Валерий Попов, 2021

Рассказы о науке, инновациях и ускорителях, о судьбе одного открытия, о России и Германии. Мемуары.

СССР, проект УНК, ЦЕРН

По мнению некоторых аналитиков развал СССР стал катастрофой, сравнимой по последствиям с ВОВ 1941–1945 гг. Многие достижения в области науки и техники бывшего СССР до сих пор помогают России быть ведущей страной в мире, но многое мы потеряли. В середине восьмидесятых годов, незадолго до новой революции, в СССР было принято решение о строительстве на базе Серпуховского ускорителя протонов нового ускорительно накопительного комплекса (УНК) на энергию 3000 Гэв.

Предполагалось, что этот грандиозный проект позволит нашей науке быть впереди планеты всей в области физики высоких энергий на многие десятилетия вперёд. Ведь был же Серпуховский ускоритель (Протвино) много лет ведущим в мире, здесь жили и работали учёные из многих стран и было много научных открытий. Новый ускорительно накопительный комплекс (УНК) должен был вернуть престиж советской науки.

Работа велась параллельно по нескольким направлениям, на территории Калужской и Московской областей, глубоко под землёй рыли кольцевой тоннель диаметром 5,1 метра и длиной около 21 километра, были задействованы многие предприятия промышленности для оснащения ускорителя оборудованием, создавалась мощная криогенная система для испытаний сверхпроводящих магнитов.

Однако сложность и уникальность систем УНК, привели к ошибочному мнению, что многие важнейшие узлы ускорителя, такие, как сверхпроводящие магниты, не могут быть разработаны и освоены промышленностью, было решено развивать собственное производство по изготовлению сверхпроводящих магнитов. В последующем это только усугубило и так непростую ситуацию с проектом.

Что такое организовать, хотя и не на пустом месте, уникальное производство? Как оказалось впоследствии, эта сложнейшая задача, была просто невыполнима на тот момент и требовала больших затрат и времени. Но нашим большим учёным, мало что понимающим в производстве, и не имеющим соответствующего опыта, всё казалось выполнимым под их чутким руководством. Но как только стало очевидно, что проект не будет выполнен, отдельные руководители успешно «переселились» в Америку.

Да, был экспериментальный цех, конструкторский отдел, где создавались и испытывались первые образцы сверхпроводящих магнитов, но это были опытные работы, где отрабатывалась конструкция и технология изготовления сверхпроводящих магнитов (СПМ). Сама по себе это долгая и кропотливая работа, а далее необходимо было выходить на серийное производство порядка 3000 СПМ, которое требовало уже полностью отработанного изделия и необходимых мощностей.

Без сомнения, была проведена огромная работа по созданию оборудования для изготовления СПМ, это и комплекс уникальных машин для изготовления сверхпроводящего кабеля, разработанных под руководством А. Суркова, это оборудование и технология изготовления 6-метровых дипольных обмоток, включающая огромный пресс на 3000 т. Было создано производство железа магнитов, закуплены и установлены уникальные швейцарские пресса для штамповки воротников магнитов.

Сверхпроводящий дипольный магнит (СПМ) на 5 Тесла, сам по себе сложнейшее изделие, создаваемое по уникальной технологии и требующее строгого соблюдения технологической дисциплины. Опытные работы по созданию СПМ успешно велись несколько лет в институте физики высоких энергий под руководством В. Сытника.

Технология изготовления кабеля трапецеидальной формы, технология изготовления дипольных обмоток, технология сборки магнита, это и многое другое требовалось многократно отработать и перепроверить. За несколько лет было изготовлено и успешно испытано несколько полномасштабных образцов СПМ. Следует отметить, что одной из наиболее удачно решённых задач была разработка высокоточного сверхпроводящего кабеля и уникальной технологии его изготовления. Сверхпроводящий ниобий-титановый проводник для кабеля и технология его изготовления были успешно разработаны на одном из предприятий (УМЗ) в Казахстане.

В СССР запустили первый спутник, был первый полёт Ю. Гагарина вокруг Земли и должен был быть самый большой ускоритель заряженных частиц. Но не случилось, СССР приказал долго жить, как и наш большой ускоритель. Подобный же ускоритель (коллайдер) LHC был успешно запущен в Швейцарии (ЦЕРН) и уже на нём впервые в ходе эксперимента учёным удалось открыть новую частицу Бозон Хигса.

Мы потеряли не только уникальные технологии, мы потеряли команду, сумевшую создать прототипы СПМ, мы потеряли людей. Чтобы возродить всё это нужно будет начать сначала, а на это потребуется много лет. А пока наши учёные успешно участвуют в экспериментах на большом адронном коллайдере LHC в ЦЕРНе (Женева), делают новые открытия.

Фрагмент ускорителя LHC, Женева

Схема колайдера LHC на территории Франции и Швейцарии