Подземная советская лаборатория научно-исследовательского института ядерной физики
Больше века назад, а если точнее, то в 1912 году, австро-американский физик Виктор Франц Гесс поднялся вместе с оборудованием для измерения ионизации воздуха (электроскопом) на высоту в 5000 метров и зафиксировал повышение уровня ионизации в несколько раз. В чем же интерес данного события? До этого момента считалось, что ионизация воздуха происходит за счет гамма лучей, рождающихся на поверхности планеты, и ,соответственно, чем выше подъем, тем ниже должен быть ее уровень. Опыт Виктора Гесса показал, что существует другой источник излучения, который запускает процесс ионизации воздуха. Таким образом произошло открытие неизвестного раннее вида проникающих лучей.
1911-1912 год, Виктор Франц Гесс (сидит в корзине) (изображение VF Hess Society / Schloss Pöllau)
Работа Гесса привлекла внимание американского физика, лауреата нобелевской премии - Роберта Эндрюса Милликена, который, в 20-х годах прошлого века, продолжил опыты с неизвестным излучением. Именно благодаря американскому ученному и его работам, открытое Гессом излучение стали называть космическими лучами, а так же выяснилось, что лучи состоят из разнообразных частиц. Важным делом стала и популяризация Робертом Милликеном нового открытия в физике, что сказалось на получении Виктором Гессом и Карлом Андерсоном нобелевской премии в области физики в 1936 году, а так же привлекло к космическим лучам ученых со всего мира, включая и советских физиков.
Вполне возможно, что работы Роберта Милликена повлияли и на одного советского ученого - Дмитрия Владимировича Скобельцына, внесшего свой вклад в изучение космических лучей. В 1927 году он открыл и смог провести наблюдение ливней космических лучей. Годом спустя на конференции в Лондоне Дмитрий Скобельцын дал современное определение космических лучей как высокоэнергичных частиц космического происхождения. Так же его работы легли в основу физики высоких энергий и оказали значимую роль в открытии позитрона, мюона и странных частиц.
Слева - Роберт Эндрюс Милликен (1868-1953) , справа - Скобельцын Дмитрий Владимирович (1892-1990)
Несколько слов о ливнях космических лучей. Этот ливень является следствием удара космической частицы в ядра атомов воздуха, что порождает каскадную реакцию. Сама же первоначальная частица появляется вследствие взрыва сверхновых. Картинка ниже дает наглядное представление и масштаб открытого Д.В. Скобельцыным явления.
Широкий атмосферный ливень (ШАЛ)
Советского физика-ядерщика Скобельцына я упомянул не только за его вклад в развитие физики высоких энергий, но еще из-за того, что он имеет прямое отношение к подземной лаборатории о которой и пойдет речь.
В 1949 году правительство СССР принимает решение о строительстве новых зданий на территории МГУ и ,благодаря непосредственному влиянию Дмитрия Скобельцына, вносится дополнительное постановление о строительстве корпуса с комплексом ускорителей и корпуса лаборатории изучения космических излучений. Как не сложно догадаться под одним из этих зданий и была построена, предположительно метростроевцами, в середине 50-х годов подземная лаборатория ставшая частью изучения широких атмосферных ливней - ШАЛ МГУ.
Фотография корпуса Научно-исследовательского института ядерной физики МГУ из фотографической коллекции Денверского университета. Снимок сделан советским новостным фотографом Семеном Фридляндом не позднее начала 60-х.
Создание новой установки ШАЛ МГУ было поручено Георгию Борисовичу Христиансену. Получившаяся к концу 50-х годов установка стала уникальной в своем роде, на то время, и могла фиксировать одновременно данные электронно-фотонных , мюонных и адронных компонентов космических лучей, то есть все вторичные частицы после столкновения с гостем из космоса.
Ее так же высоко оценили не только советские специалисты, но и выдающиеся зарубежные ученные, лауреаты нобелевских премий в области физики, такие как - Хидэки Юкава, Гейзенберг, Нильс Бор и другие, которые были приглашены в советский союз для демонстрации института и укрепления сотрудничества в научных областях.
Поэтому не удивительно, что рано или поздно на установке ШАЛ МГУ произойдет какое-нибудь важное открытие, что в итоге и свершилось в 60-х годах. Был открыт излом - "быстрого (на протяжении пол-порядка по энергии) изменения показателя дифференциального энергетического спектра первичного космического излучения при энергии около 3*10^15 эВ по данным о дифференциальном спектре ШАЛ по числу частиц и по данным о зависимости среднего числа мюонов от числа частиц в ШАЛ". Честно говоря, не смотря на то, что википедия говорит, что - "этот результат имеет фундаментальное значение для физики космических лучей и астрофизики" я ни черта не понял, что это за излом, но надеюсь, что эта подземная лаборатория принимала в этом участие ,и я прикоснулся не просто к ржавеющим железкам, а к чему-то, что дало миру нечто полезное, фундаментальное.
Сейчас подземная часть установки ШАЛ МГУ пребывает в запустении, все, что можно было сломать уже сломано, но по останкам конструкций можно предположить, что за оборудование здесь стоит и для чего.
Итак судя по всему в помещении стоит ионизационный калориметр Григорова.
Этот далеко не маленький прибор был изобретен в 1954 году советскими учеными для определения энергии частиц космических лучей. Изобретение оказалось очень полезным и нашло широкое применение по всему миру, вплоть до современных ускорителей.
Типичные габариты Калориметра, если верить Большой Советской Энциклопедии : высота 1,5-2 м, площадь поперечного сечения ~ 1 м2, масса 10-20 т.
Принцип работы калориметра в том, что "космические частицы высоких энергий при взаимодействии с веществом в результате ядерных реакций рождают большое число вторичных частиц или фотонов, которые в свою очередь образуют новые частицы и т.д. В конечном итоге образуется лавина заряженных частиц, которая движется в веществе, ионизует его атомы и при этом теряет свою энергию. Если толщина слоя поглощающего вещества достаточно велика и лавина заряженных частиц полностью остаётся в нём, то количество созданных в веществе ионов пропорционально энергии первичной космической частицы. Для измерения полного числа ионов поглотитель из плотного вещества (обычно - железо или свинец) разбивается на ряд слоев толщиной в несколько см, между которыми размещаются ионизационные камеры. "
Картинка слева - Схематическое изображение ионизационного калориметра в сочетании с ядерными фотоэмульсиями: 1 - мишень, в которой происходит взаимодействие космической частицы с атомными ядрами атомов мишени, приводящее к появлению g-квантов высоких энергий; 2 - слои свинца, в которых g-излучение порождает мощные лавины заряженных частиц; 3 - ядерные фотоэмульсии, регистрирующие эти лавины; 4 - слои вещества (железо или свинец), тормозящего лавины заряженных частиц; 5 - импульсные ионизационные камеры. Картинка справа - наглядный пример работы ионизационного калориметра. Синим выделены слои плотного вещества, в нашем случаи это свинец
В этой лаборатории в калориметре никаких датчиков уже не осталось, есть только полочки с твердым веществом - свинцом.
Свинца в этой лаборатории вообще с избытком, большинство напольных покрытий представляли из себя рамы с бесчисленным количеством брусочков из свинца.
Интересно было бы узнать, какого года этот аппарат, если предположить, что он с начала постройки лаборатории, то тогда перед нами один из первых ионизационных калориметров в истории. Так как первым действующим прибором такого типа считается установленный в 1957 году калориметр на высокогорной Памирской станции ФИАН. На которой как раз студентом и аспирантом работал руководитель по созданию этой лаборатории Г.Б. Христиансен.
Но вполне возможно, что за годы на глубине в сорок метров уже ничего и не осталось от первоначального вида, кроме деревянных дверей, ведь в 70 - 80-х годах была проведена модернизация установки ШАЛ МГУ, в том числе, судя по всему и в подземной части.
Некоторые двери ведут за приделы научного блока и можно лицезреть тюбинговый свод, который намекает на участие метростроевцев в сооружении лаборатории.
Такого плана строительство характерно для немалого количества углубленных секретных объектов построенных в годы СССР.
При желании можно спуститься еще чуть ниже под лабораторию, но тут кроме труб, ржавчины и дренажного оборудования ничего нет. Насосы в рабочем состоянии иначе подземная лаборатория уже стала бы подводной.
Каких либо документов, расписаний или чего-либо указывающего на время, когда лаборатория прекратила свою деятельность найти внутри не удалось, поэтому на помощь пришел интернет, где последнее упоминание датируется серединой 80-х и началом 90-го года. Тогда проводился длительный эксперимент длиною в 1372 дня. При этом упоминания об ионизационном калориметре не было, но зато в лаборатории стоял мюонный детектор состоящий из 1104 больших счетчиков Гейгера в 37 коробках.
С появлением различных ускорителей элементарных частиц, космические лучи перестали быть единственным источником элементарных частиц высокой энергии. Возможно поэтому надобность в таких подземных лабораториях уменьшилась и все научные достижения таких объектов уже в прошлом.
Больше трех лет я не писал в этот ЖЖ, но сейчас появилось время и блог по немногу начнет оживать. Для нетерпеливых, чаще посты будут появляться на моем канале - Городские исследования