مصادم النحاس البارد هو الأكثر صداقة للبيئة بين تصميمات مصانع هيغز، حسب ما توصلت إليه الدراسة - عالم الفيزياء

يمكن للتغييرات في تشغيل مصنع هيغز المخطط له أن تحسن بشكل كبير من كفاءة استخدام الطاقة، ولكن البناء سيكون له التأثير الأكبر على البصمة الكربونية الإجمالية للمنشأة. هذا هو الاستنتاج من التحليل من التأثير البيئي المحتمل لل مصادم النحاس البارد (C³) - خليفة مقترح لـ CERN مصادم هادرون الكبير (LHC).

بعد اكتشاف بوزون هيغز في عام 2012 في LHC، يخطط علماء فيزياء الجسيمات لبناء ما يسمى بمصنع هيغز الذي من شأنه أن يحطم الإلكترونات بالبوزيترونات للسماح بإجراء تحقيق أكثر تفصيلاً لخصائص بوزون هيغز والجسيمات الأخرى.

يوجد حاليا خمسة مقترحات مع المصادم الخطي الدولي (ILC) في اليابان، C³ ومقرها CERN مصادم خطي مدمج (CLIC) تعتمد جميعها على المسرعات الخطية. ال المصادم الدائري المستقبلي (FCC-ee) في CERN و مصادم الإلكترون والبوزيترون الصيني (CEPC) في الصين، وفي الوقت نفسه، عبارة عن مصادمات دائرية. ج³ هو تصميم مصادم أحدث اقترحته شركة مختبر تسريع SLAC الوطني في الولايات المتحدة.

ووجد الباحثون أن المسرعات الخطية بشكل عام أكثر صداقة للبيئة من التصميمات الدائرية. وذلك لأن حجمها الصغير يبسط عملية البناء ويقلل من كمية المواد المطلوبة. وبالفعل، فإن أطوال أنفاق المسرعات الدائرية المستقبلية تقترب من 100 كيلومتر، بينما يبلغ طول الخيارات الخطية حوالي 10 كيلومتر.

وهذا الفارق في الطول بمقدار 10 أضعاف يقلل بشكل كبير من استخدام الخرسانة، التي لها بصمة كربونية كبيرة، ولكنه يسمح أيضًا بطرق بناء أبسط. بشكل عام، يقول الفريق إن بناء الأنفاق الرئيسية للجنة الاتصالات الفيدرالية (FCC) وشركة CEPC سينتج حوالي 578 و638 كيلو طنًا من مكافئات ثاني أكسيد الكربون (CO)₂هـ) على التوالي، مقارنة بـ 73 و144 كيلو طن من ثاني أكسيد الكربون₂e للأنفاق الرئيسية لـ CLIC و C³، على التوالي.

مناقشة جديدة

عندما يتعلق الأمر بالاستهلاك الإجمالي للطاقة التشغيلية للمصادمات المقترحة، فقد وجد أن شركة CEPC هي الأعلى، بينما تكون شركة CLIC هي الأدنى وتظل الثلاثة الأخرى مماثلة. واستند هذا التحليل إلى عوامل مثل استهلاك الطاقة وسنوات التشغيل المتوقعة واصطدامات الجسيمات سنويًا. ويقدر الباحثون أيضًا أن مرافق الطاقة المتجددة المخصصة، مثل مزارع الطاقة الشمسية، يمكن أن تصل إلى نصف كثافة الكربون في الكهرباء التي يستخدمها أي مصادم مستقبلي.

بعد فيزيائي الجسيمات SLAC كاترينا فيرنييري ويرى وزملاؤه أنه من المهم أيضًا موازنة التأثير العلمي مع التكلفة والجهود البيئية (طاقة PRX 2 047001). في حين أن CLIC سيكون لها أدنى بصمة كربونية إجمالية، إلا أنها تشير إلى أن C³ سيكون الأكثر صديقة للبيئة من حيث مخرجات الفيزياء. وذلك لأنه يمتلك بصمة بيئية مشابهة لـ CLIC، لكنه سيجري تحديدًا دقيقًا لخصائص بوزونات هيغز.

ويتعين علينا أن نفكر ليس فقط من حيث التكاليف المالية، بل وأيضاً في التأثير البيئي

كاترينا فيرنييري

وجد الفريق أن أسهل طريقة لخفض التأثير الكربوني لمصنع هيغز المستقبلي هو تقليل استهلاكه للطاقة. يُظهر تحليلهم أن التعديلات على عمل الكليسترونات - المسؤولة عن إنشاء المجالات الكهرومغناطيسية التي تحرك الحزم - وكذلك على بنية الشعاع نفسه مثل تقليل تباعد الحزمة، يمكن أن تقلل من استهلاك الطاقة في C.³ شعاع، على سبيل المثال، بنحو 40٪.

CERN توافق على مزيد من العمل على Future Circular Collider - لكنها تؤخر القرار النهائي

يقول فيرنييري إنه نظرًا لتكاليفها الباهظة وتأثيرها البيئي، فإن دراسة استدامة مشاريع الفيزياء تعد مجالًا جديدًا ولكنه ضروري. وتقول: "نحن بحاجة إلى التفكير ليس فقط فيما يتعلق بالتكاليف المالية، بل أيضًا بالتأثير البيئي"، مضيفة أنه على الأقل هناك الآن "مناقشة جديدة تمامًا" تدرس البصمة الكربونية لفيزياء الجسيمات.

ويقول الباحثون أيضًا إنه من الجدير بالذكر أن CERN تخطط لإعادة استخدام نفق لجنة الاتصالات الفيدرالية (FCC) بمجرد اكتمال عملها كمصنع هيجز كمصادم هادرون عالي الطاقة. ومع ذلك، فإن هذا لن يكون بالضرورة انتصارًا واضحًا للمناخ، لأنه سيتطلب بنية تحتية جديدة لخط الشعاع مع تكاليف الكربون الخاصة به. يذكر الفريق أنه ستكون هناك حاجة إلى تحليل مفصل لدورة الحياة لتحديد المزايا المناخية المحتملة لإعادة استخدام نفق لجنة الاتصالات الفيدرالية (FCC)، وهو ما يقع خارج نطاق هذه الدراسة.

• محتوى مدعوم من تحسين محركات البحث وتوزيع العلاقات العامة. تضخيم اليوم.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. تمكين نفسك. الوصول هنا.
• أفلاطونايستريم. ذكاء Web3. تضخيم المعرفة. الوصول هنا.
• أفلاطون كربون، كلينتك ، الطاقة، بيئة، شمسي، إدارة المخلفات. الوصول هنا.
• أفلاطون هيلث. التكنولوجيا الحيوية وذكاء التجارب السريرية. الوصول هنا.
• المصدر https://physicsworld.com/a/cool-copper-collider-most-environmentally-friendly-among-higgs-factory-designs-finds-study/