Проекты XXI века

3 июля 2002 года в ЦЕРН состоялась необычная - даже по нестандартным меркам физического сообщества - церемония. "Героем" торжества стал последний модуль из 65 - двадцатитонных, шестиметровых, прибывших из Дубны в Женеву. Выступившие на презентации профессор Р.Кэшмор, директор ЦЕРН по научным исследованиям, профессор П.Йенни, руководитель проекта АТЛАС и вице-директор ОИЯИ профессор А.Н.Сисакян, а вместе с ними участники церемонии, около 60 ученых и специалистов из стран-участниц ОИЯИ и ЦЕРН, были едины в оценке значимости события: оно ознаменовало успешное выполнение нашим Институтом большого международного обязательства в рамках проводимой с участием ОИЯИ подготовки к экспериментам нового поколения на большом адронном коллайдере (LHC) в Женеве. Из поступивших из Дубны модулей будет собрана барельная часть так называемого адронного калориметра - важнейшего элемента установки АТЛАС.

Редакция еженедельника неоднократно публиковала материалы о ходе работ по проекту АТЛАС и, в частности, об изготовлении модулей. На сегодняшний день обязательства ОИЯИ выполнены, все модули находятся в ЦЕРН и ждут "своего часа".

О роли ОИЯИ в проекте АТЛАС, о масштабах работ, о партнерах, коллегах, успехах и трудностях рассказали "за круглым столом" в редакции вице-директор ОИЯИ А.Н.Сисакян, научный руководитель программы АТЛАС в ОИЯИ, директор ЛЯП Н.А.Русакович, начальник отдела, ведущего работы по адронному калориметру АТЛАС Д.И.Хубуа, научный руководитель этих работ Ю.А.Будагов и Полномочный представитель Правительства Словакии в ОИЯИ С.Дубничка.

А.Н.Сисакян: В области физики высоких энергий, где масштабы установок, количество участников и вложенные средства весьма значительны, наш Институт занимает прочную позицию среди ведущих исследовательских центров мира. Предстоящее семилетие принесет, как ожидается, результаты фундаментального научного значения в экспериментах на пучках "тэвного" диапазона энергий в ЦЕРН, Фермилабе, Брукхейвене. Задача ОИЯИ - подготовиться к этим экспериментам нового поколения и внести достойный интеллектуальный вклад в обнаружение новых явлений и открытие новых закономерностей. Дирекция ОИЯИ рассматривает эксперименты на большом европейском коллайдере (LHC), сооружаемом в Женеве, как неотъемлемую часть долгосрочной стратегии в области физики высоких энергий (ФВЭ).

Н.А.Русакович: Создание так называемого адронного калориметра имеет принципиальное значение для экспериментов по физике высоких энергий. Начну немного издалека. Протоны, летящие в LHC навстречу друг другу с почти космическими энергиями, сталкиваются внутри установки АТЛАС. Физики в этих взаимодействиях надеются не только обнаружить новые частицы, например, "бозоны Хиггса", что было бы открытием принципиального научного значения и проверкой господствующих теоретических воззрений в физике элементарных частиц. Наши надежды простираются дальше - в опытах на LHC найти совершенно новые явления, что, возможно, приведет к созданию совсем новой теории, в свете которой трактовались бы процессы взаимодействия элементарных частиц и процессы во Вселенной, изучаемые в астрофизике и физике космических лучей. Теперь о калориметрах. Рожденные в протон-протонных взаимодействиях частицы, разлетаясь, попадают в калориметр и "погибают" в его веществе, выделяя часть энергии в виде вспышки светового излучения. По ее интенсивности физики не только определяют потерянную в калориметре энергию, но подчас и судят о типе "погибающей" частицы: фотон, электрон, протон... Но и это еще не все. Так как мы знаем исходную энергию двух протонов Е1 и энергию в калориметре Е2, то, сравнивая эти две величины, мы можем, в случае их различия (Е1 больше Е2) сделать важнейший вывод: из калориметра ускользнула нейтральная частица! Так, к примеру, ведут себя нейтрино. Создание и сборка модулей для калориметра - это высокотехнологичная работа, потребовавшая от всех участников соответствующей квалификации, точности и дисциплины.

Ю.А.Будагов: Выпуская в ОИЯИ финальное изделие - готовый модуль, мы заботились еще и о том, чтобы компоненты и узлы, поступающие в Дубну на сборку, не содержали дефектов, и все это было совсем не просто, если учесть "разброс" партнеров: Дубна, Женева, Братислава, Протвино, Прага, Минск, Бухарест, Клермон-Ферран, Клуж, Копрживнице. Например, нам пришлось контролировать точность штамповки почти 300 тысяч стальных пластин (ядерных абсорберов) на Минском тракторном заводе и на заводе "Татра". В Минске пришлось снять квартиру и месяцами проводить время на МТЗ, руководство которого, равно как мастера и рабочие, к счастью, понимали нас и безропотно приостанавливали производство и затачивали штамповые пары, когда мы обнаруживали, что 200-микронная точность штамповки ускользает... Вероятно, штамповка и транспортировка этих 300 тысяч пластин была основной трудностью, которую нам пришлось преодолеть, так как именно ОИЯИ отвечал за производство ядерных абсорберов. Эти абсорберы мы вагонами отправляли в Дубну, Прагу, Пизу и Протвино для склейки тех самых субмодулей, из которых потом в Дубне "складывались" модули - по 19 субмодулей на одной балке. Балки делались в Румынии. Поскольку именно в ОИЯИ в конце-концов приходилось оценивать продукцию партнеров, мы должны были вести постоянный контроль и непрерывно информировать партнеров о нарушениях технологии и качества. Нечего и говорить, что нам самим пришлось на месте исправлять много ошибок, чтобы не сломать график поставок модулей в ЦЕРН.

А.Н.Сисакян: Значительность этого результата кратко можно выразить так: в очень нелегкие времена наш Институт снова проявил себя надежным партнером в высокопрестижной международной исследовательской программе АТЛАС. Институт, на мой взгляд, в целом отлично справляется с обязательствами по АТЛАСу, а создание 65 модулей - это первый полностью завершенный результат среди прочих задач ОИЯИ по этому проекту. Подчеркну, что в АТЛАСе участвуют сотни ученых Европы, Америки и Азии, и именно на этом фоне нужно оценивать достижения нашего Института. Посмотрим под этим углом зрения на дубненские модули. ОИЯИ не только является одним из основных творческих лидеров разработок конструкции модулей, создателем уникального вспомогательного оборудования, организатором технологических процессов и производственных участков, ранее отсутствовавших в ОИЯИ. Роль ОИЯИ как научного центра мирового класса много богаче и, так сказать, двояка. Во-первых, ученые и специалисты Института смогли наладить и в течение нескольких лет поддерживать на неизменно высоком уровне темп сборки модулей: каждые две недели из ОИЯИ оправляли в ЦЕРН готовый модуль. И это при том, что модуль - двадцатитонное, шестиметровое сооружение, собираемое с точностью не хуже 300 микрон! Подобную точность удалось достичь благодаря разработанному в Лаборатории ядерных проблем методу прецизионного лазерного контроля процесса сборки модулей. Во-вторых, был востребован опыт выполнения крупномасштабных экспериментов, что выразилось в нашем конкретном случае в умении совместно с ЦЕРН организовать согласованную деятельность многих партнеров из стран-участниц. В итоге была достигнута синхронность в многоступенчатом производстве компонентов для модулей, что обеспечило их финальную ритмичную сборку в Дубне и доставку в Женеву. Есть еще один принципиальный аспект. Сотрудничество с ОИЯИ в области физики высоких энергий, в диапазоне нескольких ТэВ, по мнению дирекции ОИЯИ, должно быть неизменно привлекательным для научных групп в наших странах-участницах. Многие из таких групп невелики по количественному составу и ограничены в средствах. Действительно, изготовление, например, в Румынии опорных балок для модулей могло бы остаться незаметным техническим эпизодом. Этого не случилось: вклад румынских коллег, равно как и групп в Словакии, Белоруссии, Грузии, в ОИЯИ интегрируется в совместное первоклассное изделие - модуль калориметра. Поэтому и сравнительно небольшие группы из стран-участниц обоснованно разделяют общий успех в сооружении калориметра.

Н.А.Русакович: К тому же, ритмичное появление дубненских модулей в ЦЕРН позволило открыть "фронт работ" собственно в ЦЕРН. Представители всех институтов, участвующих в создании калориметра (в том числе и специалисты из ОИЯИ), приезжали по графику в ЦЕРН и производили оснащение модулей механическими, электронными и оптическими системами. По общему мнению, адронный калориметр - это сегодня наиболее продвинутая часть АТЛАСа. "Морально-политическое" значение этого факта очевидно: АТЛАС становится реальностью прямо на глазах, как бы смягчая горечь от известных финансовых трудностей вокруг LHC.

Ю.А.Будагов: И в ближайшем будущем будет произведена финальная сборка - процедура укладки модулей в полномасштабный калориметр. Естественно, есть причины понервничать: 64 модуля, имея каждый форму клина в поперечном сечении, должны сложиться в замкнутый цилиндр с наружным диаметром 850 см и общим весом 1300 тонн. Точность сборки (то есть процесс укладки модулей один на другой) будет контролироваться методами прецизионной геодезии, и созданный в ЛЯП метрологический лазерный контроль уже сейчас востребован для сборки калориметра. Есть все основания полагать, что этот метод окажется необходимым для сборки всего АТЛАСа и "выстраивания" его оси относительно орбиты ускорителя. Понятно, что аналогичные задачи возникнут и в CMS, ALICE и др.

Д.И.Хубуа: Несколько слов о наших коллегах и партнерах. К выполнению этой (действительно впечатляющей по производственным масштабам и прецизионности) работы с массивными модулями коллектив нашего отдела подошел, имея за плечами большой опыт в создании крупных установок и проведении исследований в ИФВЭ на спектрометре ГИПЕРОН, в подготовке эксперимента МАРС на УНК (тоже в ИФВЭ) и эксперимента SDC на сверхпроводящем суперколлайдере в Далласе... К сожалению, обе последние программы (так же как и ускорители) не состоялись. В 1994 году мы энергично включились в работу по калориметру АТЛАС, будучи весьма сильно подготовленной командой. К работе на всех ключевых этапах были привлечены опытные, активные и талантливые люди: Ю.Ф.Ломакин, В.М.Романов, Н.Д.Топилин, М.В.Ляблин, В.Ю.Батусов, И.А.Минашвили и И.Е.Чириков-Зорин (на первых порах). На ранней стадии отработки собственно концепции конструкции калориметра активно участвовали В.А.Уткин, Ю.А.Сорокина, В.И.Коломоец, А.М.Артиков, Б.А.Аликов, Д.Е.Шабалин и другие. В последующем к сборке и контролю присоединились такие классные специалисты, как В.И.Коломоец и С.Н.Студенов, а также З.Р.Салуквадзе, А.Н.Шалюгин и другие. Существенный вклад в совершенствование методики лазерного контроля внес профессор В.Б.Флягин. Транспортные и таможенные проблемы были невероятно обильны и подчас превращались в барьеры. Почти всегда с ними справлялись А.С.Щелчков, а также В.Г.Башашин, В.В.Кузнецов и другие работники СИМЭКСа. Когда было совсем трудно, положение спасал В.В.Катрасев. Из тупиковых финансовых ситуаций помогал выйти А.Е.Назаренко.

Ю.А.Будагов: особый разговор об Опытном производстве. Выполнение графика работ было обеспечено постоянной поддержкой специалистов и руководителей ОП: В.И.Данилова, П.М.Былинкина, Е.И.Гурова, В.Ф.Юрчака, А.А.Любимова, В.К.Ефимова. Сборку основных структурных элементов модулей, так называемых субмодулей, провели квалифицированные работники ОП: бригадиры В.А.Шарапов, А.А.Комаров, Р.М.Головин, сварщик высокого класса В.В.Сазонов, контролер О.В.Кулаковская и другие. С осени 1999 года Опытное производство начало сборку модулей. Опираясь вначале на опыт ЦОЭП ЛЯП (Ю.А.Жаднов, С.П.Баландин, А.А.Новиков) по сборке "нулевого модуля" на шестиметровой план-шайбе большого карусельного станка первоклассные специалисты ОП (В.Н.Виноградов, Б.А.Шишигин, В.Н.Сотников, В.Н.Удовиченко, В.В.Сазонов) собрали 64 модуля по совершенно новой технологии и уложились в жесткие проектные допуски. Много раз именно они находили яркие технические решения в сложных ситуациях и работали не считаясь с личным временем. Нам, безусловно, повезло с такими первоклассными исполнителями. Из ряда завершенных крупных работ в промышленности хотелось бы выделить заказы на предприятиях в Словакии, Чехии и Белоруссии; в организации работ на заводах первых двух стран совершенно исключительную помощь оказал профессор С.Дубничка, Полномочный представитель правительства Словакии в ОИЯИ. А профессор Н.М.Шумейко и А.С.Курилин помогли организовать высокопрецизионную штамповку стальных абсорберов (почти четверть миллиона штук) на Минском тракторном заводе.

Д.И.Хубуа: О масштабах проделанной работы говорят такие цифры:

С.Дубничка: Словакия участвует в этой престижной программе вместе с ОИЯИ. Я хочу при этом подчеркнуть, что взнос Словакии в ОИЯИ идет не только на поддержание наших словацких ученых в ОИЯИ и их научных программ в Дубне. Крайне существенно, что наш взнос как бы "возвращается" обратно, поскольку промышленность Словакии выполняет заказы ОИЯИ. Ясно, что это способствует увеличению занятости в нашей стране. А если учесть, что заказы ОИЯИ, исполняемые в промышленности Словакии, относятся к числу работ с высокими технологиями, то становится понятно, что такие заказы укрепляют престиж нашей промышленности и привлекают новых заказчиков.

Ю.А.Будагов: Участие в проекте АЛТАС, успешное завершение изготовления модулей снискало ОИЯИ большой авторитет, показало высокий уровень квалификации наших специалистов и умение решать самые сложные проблемы - научные, технические, организационные и финансовые.

Материал подготовила Надежда Кавалерова. Фото Юрия Туманова.