Химерна реальна історія: Одного разу фізики помістили тхора у прискорювачі частинок

Десятиліття тому правила утримання лабораторій не були такими суворими, як сьогодні. Ми припускаємо, що це, принаймні частково, наштовхнуло великі уми тодішньої Національної прискорювальної лабораторії США, нині Fermilab, на геніальне рішення для очищення прискорювача елементарних частинок у далекому 1971 році.

Був лютий. Прискорювач частинок “Головне кільце” в Мезонній лабораторії NAL щойно вийшов з обгортки, і фізикам не терпілося почати його обкатку.

Це обладнання вартістю 250 мільйонів доларів складалося з 4-мильної (6,4-кілометрової) труби, вздовж якої, як вони сподівалися, 1014 потужних магнітів допоможуть керувати протонами і прискорювати їх до енергій до 200 мільярдів електрон-вольт. Наукові перспективи були неймовірно захоплюючими.

Наприкінці квітня все виглядало не так райдужно. Через шість днів після встановлення останнього магніту два з них виявилися закороченими на землю. Це було не просто так. Більшість магнітів були довжиною близько 20 футів і вагою 12,5 тонн кожен. Знадобився деякий час, щоб замінити два магніти… Але потім це сталося знову. І знову. Загалом на об’єкті довелося замінити близько 350 магнітів.

Аерофотознімок Головного кільця у 1970 році. (Fermilab)

Зрештою, команда з’ясувала, що проблема полягала в забрудненні. В прискорювачі залишилась крихітна металева стружка. Труба прискорювача мала діаметр тенісного м’яча. Це створювало певні труднощі: Як витягти стружку? Фізик Рюдзі Ямада запропонував протягнути магніт крізь трубки. Непогана ідея, але хто буде тягнути?

Британський фізик Роберт Шелдон – дуже винахідливий хлопець – знайшов рішення.

“У його частині Йоркширу мисливці використовували тхорів”, – згадував комп’ютерний вчений Френк Бек у 2016 році.

“Тхори – це ласкоподібні ссавці, яким подобається спускатися в тунелі і вимивати кроликів. Тхір без вагань побіжить по внутрішній стороні труби з нержавіючої сталі, навіть якщо це буде довга подорож у невідомість. Крім того, це було б своєрідним “зеленим” рішенням технічної проблеми, і ця ідея всім сподобалася”.

Феліція виходить з однієї з вакуумних труб. (Тім Філдінг/NAL)

Дизайнер Головного кільця Воллі Пелчарскі (Wally Pelczarski), якому було доручено розробити механічного тхора для очищення трубки, зв’язався з фермою диких тварин і хутра в Гейлорді, штат Міннесота, і попросив у них найменшого тхора, який у них був. В обмін на 35 доларів вони надіслали Феліцію. Феліція була дуже маленьким тхором – всього 15 дюймів завдовжки, якраз для крихітного тунелю, який потребував очищення.

На Феліцію одягли підгузник, щоб запобігти нещасним випадкам, пов’язаним з дефекацією, і шкіряний джгут. Потім дослідники навчили її подорожувати темними тунелями в шлейці, до якої була прикріплена міцна мотузка.

Вона перебігала з одного кінця 300-футової ділянки тунелю в інший, отримуючи винагороду у вигляді курки, печінки, риб’ячих голів або м’яса для гамбургера, коли завершувала ділянку. Інженер на кінці прив’язував до мотузки тампон, просочений миючим засобом, який люди на іншому кінці тунелю тягнули назад через тунель, щоб зібрати сміття.

Феліція досліджує відкриття однієї з вакуумних труб разом з Воллі Пелчарскі. (Тім Філдінг/NAL)

Очевидно, це працювало досить добре, і вчені могли очищати тунелі з невеликою нечіткою допомогою. Однак з часом їхні потреби перевищили можливості Феліції, і інженер Ганс Кауцкі розробив нове рішення. Він прикріпив майларові диски до гнучкого кабелю, який проштовхувався по трубах за допомогою стисненого повітря, і Феліція вийшла на пенсію після кількох десятків запусків.

Також з’ясувалося, що існувало багато причин виходу магнітів з ладу, і металева стружка не була головним винуватцем.

“Основною причиною був поганий контроль якості при виготовленні з’єднань для мідних провідників з водяним охолодженням, – згадує Ямада. “Поверхні, що сполучаються при стиковому зварюванні, іноді не були повністю паралельними, і в результаті з’єднання могло мати невеликий клиноподібний зазор. Пізніше було застосовано вдосконалене зварювання зі вставленою трубою”.

Феліція залишалася улюбленицею науковців NAL, але, на жаль, не дожила до виходу на пенсію. Вона померла в травні 1972 року від прориву абсцесу в кишковому тракті. Нехай вона насолоджується заслуженим м’ясом гамбургера у тхорячому потойбічному світі.