История вынужденного закрытия эксперимента Borexino
Физическая программа эксперимента расширялась по мере всё более углублённого понимания его работы, которое сопровождалось модификацией детектора. Набор данных можно было бы продолжить, и в последнее время перед закрытием был достигнут серьезный прогресс в понимании очень медленных процессов, происходящих в детекторе, что позволило измерить поток нейтрино из углеродно-азотного цикла на Солнце. Работа над этим измерением появилась в повестке эксперимента через восемь лет после запуска: по сути, это был отдельный эксперимент, основанный на накопленных знаниях. Из-за преждевременного закрытия не была реализована планировавшаяся программа калибровок детектора с радиоактивными источниками, что ограничивает точность ведущегося в настоящее время анализа данных. Детектор обладал уникальными характеристиками, которые до сих пор не смогли повторить в других экспериментах.
В начальный период мало кто осознавал, что экологические активисты, недовольные самим фактом существования лаборатории Гран-Сассо, могут представлять реальную угрозу научным исследованиям. С точки зрения ученого, опасения и требования экологов выглядели настолько абсурдно, что их невозможно было воспринимать всерьез. Как можно воспринимать журналиста, который из факта, что к нему приставили сопровождающего во время посещения лаборатории (чистая техника безопасности), способен сделать далекоидущие выводы о скрываемых физиками секретных ядерных экспериментах. Здесь в одном предложении пересказано содержание реальной заметки, копия которой долго висела на доске объявлений в лаборатории в качестве забавного курьеза. Написал статью местный журналист для местной газеты, никому и в голову не могло прийти, что это только начало.
Однако некоторые частные вопросы безопасности работы с потенциально опасными веществами в LNGS (Национальная лаборатория Гран-Сассо, подразделение Национального института ядерной физики в Гран-Сассо) не были урегулированы, что послужило формальной причиной остановки всех работ на Borexino практически на четыре года. В конце лета 2002 года по недосмотру персонала произошла утечка 50 литров сцинтиллятора из прототипа Borexino, детектора CTF. Поскольку лаборатория не имела собственной канализации, псевдокумол (основа сцинтиллирующей смеси в CTF и Borexino) попал сначала в тоннель, а затем и в ручей, протекающий у выхода из тоннеля. Псевдокумол представляет собой ароматическое соединение, триметилбензол, с сильным неприятным запахом. По опасности чуть токсичнее обычного бензина, поэтому по степени воздействия на окружающую среду данный инцидент вряд ли был опаснее аварии с участием автомобилей, при которой поврежден бак и бензин вытекает на дорогу. Превышение ПДК наблюдалось в течение получаса, но этого хватило, чтобы запустить машину правосудия, поскольку формально была нарушена буква закона.
В местной прессе, да и не только в местной, центральные итальянские издания охотно перепечатывали материалы из региона Абруццо, где после утечки псевдокумола началась настоящая травля лаборатории. Как пример приведу содержание одной из статей: в колодце поблизости от Пескары обнаружены следы псевдокумола, вина лаборатории Гран-Сассо пока что не подтверждается. Отмечу, что в Пескаре, которая находится в ста километрах от Гран-Сассо, есть нефтеперерабатывающий завод. В то же время случился неприятный инцидент с утилизацией оборудования эксперимента MACRO. Работы по демонтажу и утилизации взялась выполнить местная частная компания, но весь лом оказался брошен в горах, а не на свалке. Хотя тут не было вины лаборатории, вновь посыпались обвинения. В другом известном мне случае итальянский журнал для учителей-биологов опубликовал статью местного активиста с безграмотными расчётами количества пролившегося псевдокумола. У автора получился объем, превышающий объем сцинтиллятора в детекторе, но его это ничуть не смутило. Статья имела назидательный характер и ставила целью «привить молодому поколению преподавателей критическое мышление». Мой коллега-физик, который показал мне статью в журнале, отнятом у жены-биолога, был в шоке от прочитанного. К сожалению, такие выпады долгое время оставались безответными. Дирекция лаборатории Гран-Сассо озаботилась связями с общественностью только после ряда достаточно неприятных событий, в том числе ареста, наложенного на установки Borexino и реальных обвинений, выдвинутых в отношении руководителей эксперимента. Первым в жертву был принесен эксперимент GNO (бывший Gallex), это случилось еще в 2003 году. Закрывала его дирекция центрального аппарата Национального института ядерной физики (INFN) без обратной связи с руководителями эксперимента, нарушив таким образом планы создать единую галлиевую обсерваторию совместно с российским галлиевым проектом SAGE. В GNO использовался жидкий тетрахлорид галлия, который представляет собой потенциально опасную жидкость при вдыхании или проглатывании. Для экологов этого факта хватило, чтобы оказывать давление на физиков.
Четырехлетнее судебное разбирательство закончилось для Borexino в целом удачно, если не принимать во внимание задержку во времени и то, что руководители эксперимента со стороны Италии вынуждены были в итоге заплатить крупный штраф, причем INFN отказался компенсировать расходы по бюрократическим причинам. Американские институты своим сотрудникам, оштрафованным на те же суммы, эти расходы возместили. По всей лаборатории Гран-Сассо был залит пластиковый «пол» поверх бетона: решение спорное технически и очень затратное, но оно устроило экологов и местные власти, правда, как впоследствии оказалось, временно. Попутно изолировали сточные воды лаборатории, чтобы они не попадали в тоннель, но эти работы не были завершены. Что касается Borexino, то в 2005 г. все установки детектора были сертифицированы, и только поздней весной 2006 г. было получено разрешение на производство технологических операций и началась заливка воды в детектор.
Далее последовала эпопея SOX. Это эксперимент, планировавшийся в Национальной лаборатории ядерной физики в Гран-Сассо, на основе детектора Borexino. Эксперимент предполагал использование радиоактивного источника нейтрино, который должны были изготовить в России на фабрике «Маяк». Коллаборация положила много усилий на бумажную работу, так как к тому моменту было понятно, что всего лишь упоминание радиоактивного источника приведет эко-общественность в ярость. Необходимые документы при помощи профессиональных юристов были подготовлены с учетом абсолютно всех мыслимых требований итальянского законодательства: технических, санитарных, экологических, юридических. Получено разрешение на проведение эксперимента от всех хоть малейшим образом заинтересованных итальянских министерств: здравоохранения, охраны окружающей среды, труда, внутренних дел (гражданской обороны), экономического развития — а также от Высшего института охраны и исследований окружающей среды.
Десятого октября 2017 года по инициативе лаборатории была проведена «имитация транспортировки» источника в лабораторию: пустой грузовик со значками радиоактивности в сопровождении полиции медленно проехал по территории Национального парка Абруццо. Естественно, это сюрреалистическое действо не осталось незамеченным. Газетные заголовки звучали устрашающе: «Sox, l’esperimento che sprigiona paura» («SOX - эксперимент, излучающий страх»). В прессе постоянно упоминалось disastro di Fukushima. Свою лепту внесло и итальянское телевидение: сюжет популярной телевизионной сатирической передачи Le iene (Гиены) на итальянском телевидении от 21 ноября 2017 г. буквально шокировал итальянскую публику. По региону поползли слухи, что физики проводят опасные сверхсекретные ядерные эксперименты (и это при участии международных коллабораций, включающих Россию). Региональная комиссии в ноябре 2017 года приняла решение о прекращении эксперимента Borexino «сразу и навсегда», несмотря на наличие всех необходимых разрешений от итальянского правительства. Одновременно группа «экологического давления», известная как Forum H2O, намеревалась обратиться к центральному правительству с просьбой отозвать разрешение на эксперимент SOX, выданное INFN в феврале 2016 года. Forum H2O утверждала, что INFN не сообщил соответствующим министерствам о потенциально опасном расположении лаборатории в водоносном горизонте внутри горы Гран–Сассо.
Более 40 000 человек подписали онлайн-петицию в защиту эксперимента, но это не помогло. Против выступали защитники окружающей среды и местные жители, опасающиеся, что «нейтринный генератор» на основе церия-144 (так он назывался в официальных документах, чтобы не вызывать излишние приступы радиофобии) может загрязнить источники водоснабжения в случае аварии (фото SOX (см. 1) говорит само за себя). Однако подписавшие петицию считали, что эти опасения преувеличены, и призывали руководителя региона Абруццо утвердить проведение эксперимента.
Надо было реагировать. Итальянский телевизионный канал Rete8 в лице ведущего Кармине Перантуоно при участии журналиста Лоренцо Колантонио из региональной газеты Il Centro (Пескара) организовал публичные дебаты уже первого декабря: один из двух руководителей эксперимента с итальянской стороны, Марко Паллавичини, встретился в прямом эфире с Аугусто Де Санктисом, руководителем орнитологической станции в Абруццо, представленным в передаче как «эксперт по окружающей среде из организации Forum H2O». Заявленной целью передачи было «предоставление современной, объективной и правдивой информации, трансляция фактов и мнений». Я в это время находился в Брюсселе на конференции, передачу смотрел в режиме онлайн с моим коллегой-итальянцем с экрана сотового телефона (передача выложена на youtube, поисковая строка: I Fatti e Le Opinioni - Faccia a Faccia sull'Esperimento SOX). Зрелище было захватывающим и по накалу страстей не уступало играм национальной футбольной сборной. Конечно, Де Санктис смотрелся очень бледно в сравнении с профессором физики, но при его ограниченных знаниях другого и быть не могло. Запомнился момент с обсуждением потенциальной случайной утечки радиоактивных веществ из контейнера, который привожу в кратком пересказе:
– Источник сделан таким образом, чтобы исключить малейшую возможность утечки. Над этим работала команда из 15 инженеров.
– Крышка контейнера крепится на 20 винтах. А что будет, если крышка случайно откроется?
– Это исключено, она намертво прикручена к корпусу.
– А вдруг кто-то по незнанию открутит.
– Для этого нужны специальные инструменты, которых нет в широком доступе. Так сделано именно с целью исключить несанкционированный доступ.
– А вдруг крышка при случайном толчке упадет?
– Она весит полтонны.
Я бы сказал, что эколог продемонстрировал свою полную некомпетентность. В целом его позиция основывалась на невнятных предположениях и заключениях неназванных экспертов-любителей. Позиция Паллавичини основывалась на массиве уже упомянутых документов, прошедших непредвзятую проверку со стороны контролирующих государственных структур. Часовая передача ясно показала, кто есть кто. Публичные дебаты, возможно, немного смягчили ситуацию, но не переломили её. Двенадцатого декабря появляется заявление INFN о приостановке эксперимента из-за задержек при изготовлении источника. Первого февраля 2018 года эксперимент SOX, планировавшийся в Национальной лаборатории ядерной физики в Гран-Сассо, отменен совместным решением финансирующих агентств: INFN и французского Комиссариата по атомной и альтернативным видам энергии (CEA). В заявлении INFN говорилось, что эксперимент остановлен «из-за невозможности обеспечить необходимые технические характеристики источника». Хотя интенсивность изготовленного на Маяке источника действительно не дотягивала до указанной в контракте, специалисты Маяка были готовы продолжать работу, не требуя дополнительной оплаты. Конечно, реальной причиной отмены эксперимента явилось общественное давление. Таким образом, SOX стал следующей жертвой «экологически обеспокоенной общественности».
На следующем этапе воодушевленные успехом «зеленые» добились запрета на использование любых «опасных жидкостей» в подземной лаборатории Гран-Сассо. История началась в августе 2016 года, когда экологи зарегистрировали присутствие следов химического растворителя (дихлорметана) в водах Гран-Сассо, якобы использовавшегося при обслуживании эксперимента Cupid. Жидкость используется в быту (см. 2) и вряд ли представляет реальную опасность при использовании в небольших количествах. Источник «загрязнения» де-факто не был установлен, хотя директор лаборатории признал использование дихлорметана при работах на детекторе Cupid.
Несмотря на то, что ни окружающей среде, ни жителям не был нанесен даже минимальный ущерб, экологи подготовили тысячестраничный иск с перечислением всех мельчайших мнимых и истинных прегрешений лаборатории против экологии за долгие годы наблюдений. Суть претензий заключалась в потенциальной «угрозе водным ресурсам», о каких-то реальных нарушениях речь даже и не шла. Иск рассматривался в 2018 году. Следует отметить, что на момент строительства лаборатории в Италии не было столь жестких норм по охране окружающей среды. Строительство, естественно, велось по устаревшим на момент подачи иска нормам. Закон № 152 от 2006 года, о котором идет речь, предусматривает запрет на использование «опасных веществ» на расстоянии ближе 200 метров от источников питьевой воды. Отчасти проблема заключалась в отсутствии отдельной канализации для подземной лаборатории. С другой стороны, закон не содержит определение «источника питьевой воды», что оставляет «зеленым» свободу в их манипуляциях общественным мнением. Дирекция лаборатории, во избежание продолжения неприятных судебных разбирательств, к концу 2018 года вынуждена была согласиться с запретом на использование «опасных жидкостей» в подземной лаборатории Гран-Сассо, который должен был быть реализован до конца 2020 года.
Фактически это означало приговор не только для Borexino, но и для других экспериментов, расположенных в LNGS, так как в число «опасных жидкостей» попали, в частности, жидкие сцинтилляторы. Вместе с Borexino должен был быть закрыт эксперимент LVD (совместный проект ИЯИ РАН и INFN), использующий жидкий сцинтиллятор на основе уайт-спирита (очищенный керосин). Пострадал проект по поиску темной материи DarkSide, в котором предполагалось использовать жидкий органический сцинтиллятор в качестве нейтронного вето. Проект пришлось срочно переделывать с учетом изменившихся требований, что привело к серьезному удорожанию и незапланированным задержкам. В отношении Borexino решение было «компромиссным»: эксперимент не закроют ранее озвученного срока, то есть до конца 2020 года. Закрытие эксперимента ранее этого срока однозначно привело бы к провалу программы исследования солнечных нейтрино из углеродно-азотного цикла, и все усилия коллаборации с 2017 года оказались бы напрасными. Для справки: к началу 2017 года коллаборация Borexino провела масштабную термоизоляцию детектора с целью стабилизации конвективных потоков внутри чувствительного объема. Эта дорогостоящая работа сама по себе не привела бы к результату: требовалось дождаться стабилизации фонов, а это очень медленный процесс, занявший годы.
В 2019 году появляются заявления «группы экспертов по радиоактивности» о том, что наиболее вероятной причиной радиоактивного облака, накрывшего большую часть Европы осенью 2017 года, явилась авария при создании мощного источника антинейтрино для проекта SOX. На основании мониторинга изотопов и химического анализа эксперты пришли к выводу, что соответствующий изотоп, рутений-106, вероятнее всего был выброшен во время аварии при переработке отработанного ядерного топлива на фабрике «Маяк» на юге России. Иронично, что название «рутений» происходит от латинского названия Руси — Ruthenia.
Усилились нападки на Borexino со стороны экозащитников, несмотря на отмену программы SOX. Были реальные опасения, что проект не доживет даже до согласованного с «зелёными» срока. В связи с необоснованными нападками, коллаборации пришлось реагировать. Для привлечения внимания международной общественности по этому поводу была опубликована короткая заметка в Nature от имени коллаборации.
Ситуацию в лаборатории освещала мировая научная пресса. Например, достаточно подробный материал появился на сайте журнала Science 16 мая 2019 г. По сути, в этом материале констатировался факт приговора двум экспериментам, Borexino и LVD, в результате судебного разбирательства.
Успеху эксперимента в измерении потока нейтрино из углеродно-азотного цикла, как это ни парадоксально, поспособствовала пандемия: даты остановки из-за нее неоднократно переносились, прежде чем эксперимент остановил набор данных 7 октября 2021 в 11:26 по римскому времени, то есть удалось продлить жизнь проекта на год. Однако из-за преждевременной остановки не была выполнена запланированная кампания повторной калибровки характеристик детектора, ее пришлось принести в жертву, так как альтернативой была остановка набора ценных данных. Характеристики детектора существенно изменились за долгое время работы, в частности вышла из строя почти половина фотоумножителей, поэтому калибровка была необходима для уточнения параметров детектора и снижения систематических неопределённостей измерений. Ранее был закрыт полностью профинансированный проект SOX, что перечеркнуло всю работу над ним с 2013 года. Поэтому, несмотря на успех кампании по измерению потока CNO-нейтрино, значительный ущерб научной программе эксперимента всё же был нанесен.
Двадцать пятого июля 2022 года из подземной лаборатории Гран-Сассо выехал последний транспорт с жидким сцинтиллятором. Казалось бы, что больше нет поводов для беспокойства, но экологи не скрывают своей конечной цели: добиться закрытия лаборатории Гран-Сассо. Столь радикальное требование имеет одну-единственную мотивацию: в лаборатории проводятся ядерные исследования, так как в её названии, как подразделения Национального института ядерной физики, присутствует слово «ядерной». Таким образом, «зеленые» ведут абсурдную борьбу за полное и окончательное закрытие «ядерной» лаборатории, в которой ведутся работы исключительно в условиях сверхнизкой радиоактивности. Интересно отметить, что обвинения в нарушении экологии косвенно затронули частную компанию Strada dei Parchi, обслуживающую тоннель под Гран-Сассо. Якобы компания не препятствовала транспортировке опасных веществ в водоохранную зону. Эти обвинения были моментально отозваны после публичного обещания руководства компании попросту закрыть тоннель. Естественно, это не только перекрыло бы доступ в лабораторию, как этого добивались «зеленые», но и привело бы к коллапсу автомобильного сообщения между двумя областями региона, разделенными горным массивом: дорога кружным путем с адриатического побережья в Рим занимала бы шесть часов вместо трех через тоннель.
На сегодня коллаборация Borexino не распущена, продолжается обработка накопленных данных. Окончательные результаты эксперимента по ряду физических задач еще ждут своей публикации.
д.ф.-м.н., ведущий научный сотрудник ЛЯП ОИЯИ,
руководитель группы Borexino в ОИЯИ Олег Смирнов
Фото из архива автора:
Новости науки
