Достучаться до небес: Научный взгляд на устройство Вселенной

Когда ученые начали увеличивать ток в последнем восьмом секторе, «полетела» силовая шина между двумя магнитами. Силовая шина — это сверхпроводящий провод, соединяющий пару сверхпроводящих магнитов (рис. 27). Виной всему—некачественное сращение кабеля между двумя магнитами. На месте плохого контакта возникла электрическая дуга, пронзившая контейнер с гелием и внезапно превратившая 6 т жидкого гелия, которые в обычных условиях нагревались бы постепенно, в газ. Сверхпроводимость была потеряна.

РИС. 27. Силовая шина соединяет магниты между собой. Авария 2008 г. произошла из‑за плохой пайки на одном из таких соединений

Громадное количество гелия, одновременно превратившееся в газ, породило сильнейший гидравлический удар — практически взрыв. Меньше чем за 30 секунд энергия этого удара сдвинула с места несколько магнитов и уничтожила вакуум в протонной трубке, повредила изоляцию и испортила 600 м трубки сажей. 10 диполей были уничтожены полностью, а еще 29 повреждены так сильно, что их пришлось заменить. Ясно, что на подобный исход никто не рассчитывал. В зале управления, кстати говоря, даже не подозревали о происходящем, пока кто‑то не заметил, что из‑за истекающего в тоннеле гелия выключился один из компьютеров. Вскоре присутствующие поняли, что пучок тоже пропал.

Дополнительные подробности этого печального происшествия я узнала через несколько недель, во время очередного посещения Центра. Не забывайте, кстати, что конечная цель коллайдера и происходящих в нем столкновений — это концентрация в одной точке 14 ТэВ (14 трлн электрон–вольт) энергии в системе отсчета, связанной с центром масс. В первом пуске решено было провести столкновение на энергии всего лишь около 2 ТэВ, чтобы убедиться, что все работает как надо. Позже, во время рабочих пусков, инженеры планировали увеличить энергию столкновения до 10 ТэВ (по 5 ТэВ на пучок).

Однако из‑за поломки трансформатора 12 сентября произошла небольшая задержка, и планы изменились. Несколько дней, пока в тоннеле шли ремонтные работы, ученые продолжали испытывать секторы по отдельности, доводя показатели до величин, соответствовавших энергии пучка 5,5 ТэВ, и успели опробовать семь секторов из восьми. Они убедились, что все семь секторов способны работать в расчетном режиме при высоких энергиях; на восьмой сектор времени не хватило. Тем не менее было решено двигаться вперед и, поскольку никаких проблем выявлено не было, в первом же пробном пуске провести высокоэнергетические столкновения.

Все работало прекрасно до тех пор, пока инженеры не попытались вывести последний сектор на высокоэнергетический режим. Авария, надолго выведшая коллайдер из строя, произошла, когда поступила команда поднять энергию пучка примерно до 5,5 ТэВ; для этого ток в обмотках магнитов нужно было увеличить с 7000 до 9300 А. Это был, по существу, последний момент, когда что‑то неожиданное еще могло случиться, — и оно случилось!

За год все в тоннеле было приведено в порядок; ремонтные работы обошлись примерно в 40 млн долларов. Проект располагал достаточным количеством запасных магнитов, чтобы заменить те 39 штук, которые уже невозможно было отремонтировать. В сумме замены потребовали 53 магнита (14 квадрупольных и 39 дипольных), расположенные в аварийном секторе тоннеля. Кроме того, пришлось очистить больше 4 км вакуумной трубки, установить новые ограничители на 100 квадрупольных магнитов и добавить 900 новых предохранительных клапанов для стравливания давления гелия. Было также установлено 6500 новых датчиков, обеспечивающих безопасность магнитной системы.

Самый большой риск, пожалуй, представляло наличие в системе 10 000 соединений между магнитами, каждое из которых потенциально могло вызвать те же проблемы. Опасность была выявлена, но можно ли было сказать наверняка, что проблема не возникнет вновь где‑нибудь в другой точке кольца? Необходимо было предусмотреть механизмы, способные выявить эту проблему, прежде чем она приведет к аварии. Инженеры CERN приняли вызов и вновь оказались на высоте. Теперь доработанная система регистрирует даже крохотные падения напряжения, свидетельствующие о присутствии сопротивления в каких‑то соединениях и возможном нарушении герметичности криогенной системы, охлаждающей установку до рабочих температур. Однако было решено еще немного отложить пуск коллайдера, чтобы доработать систему выпускных гелиевых клапанов и проверить лишний раз все контакты, а также медные кожухи самих магнитов. Конечно, это означало, что высшие энергии столкновений, на которые рассчитан БАК, будут достигнуты позже. Тем не менее новые системы, призванные отслеживать и стабилизировать состояние коллайдера, дали Лину и другим ученым уверенность в том, что в системе не возникнет критическое давление и катастрофы даже в самых тяжелых условиях удастся избежать.