Cool Copper Collider es el más ecológico entre los diseños de la fábrica de Higgs, según un estudio – Physics World

Cool Copper Collider es el más ecológico entre los diseños de la fábrica de Higgs, según un estudio – Physics World

Marca de tiempo: 15 de noviembre de 2023 10:09 a. M.

Túnel de vigas propuesto por Cool Copper Collider
Buen funcionamiento: un análisis encuentra que el Cool Copper Collider, con sede en EE. UU., si se construyera, tendría la huella de carbono general más baja en comparación con los diseños de la fábrica rival de Higgs. (Cortesía: Emilio Nanni/Laboratorio Nacional del Acelerador SLAC)

Los cambios en el funcionamiento de una fábrica planificada de Higgs podrían mejorar significativamente su eficiencia energética, pero la construcción tendrá el mayor impacto en la huella de carbono general de la instalación. Esa es la conclusión de un análisis del potencial impacto ambiental del Colisionador de cobre fresco (C3) – un sucesor propuesto del CERN Gran Colisionador de Hadrones (LHC).

Tras el descubrimiento del bosón de Higgs En 2012, en el LHC, los físicos de partículas planean construir la llamada fábrica de Higgs, que aplastaría electrones con positrones para permitir una investigación más detallada de las propiedades del bosón de Higgs y otras partículas.

Actualmente hay cinco propuestas con el Colisionador lineal internacional (ILC) en Japón, la C3 y el CERN Colisionador lineal compacto (CLIC) todos ellos basados ​​en aceleradores lineales. El Futuro Colisionador Circular (FCC-ee) en el CERN y el Colisionador de positrones de electrones de China (CEPC) en China, por su parte, son colisionadores circulares. C3 es un nuevo diseño de colisionador propuesto por el Laboratorio Acelerador Nacional SLAC en los EE.UU.

Los investigadores descubrieron que, en general, los aceleradores lineales son más respetuosos con el medio ambiente que los diseños circulares. Esto se debe a que su tamaño compacto simplifica la construcción y reduce la cantidad de material necesario. De hecho, la longitud de los túneles para futuros aceleradores circulares se acerca a los 100 km, mientras que las opciones lineales tienen alrededor de 10 km.

Esta diferencia de longitud de 10 veces reduce significativamente el uso de hormigón, que tiene una huella de carbono significativa, pero también permite métodos de construcción más simples. En total, el equipo dice que la construcción de los túneles principales para la FCC y la CEPC produciría alrededor de 578 y 638 kilotones de dióxido de carbono equivalente (CO2e), respectivamente, frente a 73 y 144 kilotoneladas de CO2e para los túneles principales del CLIC y C3, respectivamente.

una nueva discusión

En lo que respecta al consumo total de energía operativa de los colisionadores propuestos, se encontró que el CEPC era el más alto, el CLIC el más bajo y los otros tres permanecían similares. Este análisis se basó en factores como el consumo de energía, los años esperados de funcionamiento y las colisiones de partículas por año. Los investigadores también estiman que las instalaciones dedicadas a la energía renovable, como los parques solares, podrían aproximadamente la mitad de la intensidad de carbono de la electricidad utilizada por cualquier futuro colisionador.

Sin embargo, el físico de partículas SLAC Caterina Vernieri y sus colegas sostienen que también es importante que el impacto científico se equilibre con los costos y esfuerzos ambientales (Energía PRX 2 047001). Si bien CLIC tendrá la huella de carbono general más baja, sugieren que C3 sería el más respetuoso con el medio ambiente en términos de producción física. Esto se debe a que tiene una huella ambiental similar a la de CLIC, pero permitiría una determinación precisa de las propiedades de los bosones de Higgs.

Necesitamos pensar no sólo en términos de costos financieros, sino también en términos de impacto ambiental.

Caterina Vernieri

El equipo descubrió que la forma más sencilla de reducir el impacto de carbono de una futura fábrica de Higgs es reducir su uso de energía. Su análisis muestra que los ajustes en el funcionamiento de los klistrones (responsables de crear los campos electromagnéticos que impulsan las vigas) así como en la estructura de la propia viga, como la reducción del espaciado de los grupos, podrían reducir el consumo de energía del C.3 haz, por ejemplo, en aproximadamente un 40%.

Vernieri dice que, dados sus enormes costos e impacto ambiental, estudiar la sostenibilidad de los proyectos de física es un campo nuevo pero necesario. "Necesitamos pensar no sólo en términos de costos financieros, sino también en términos de impacto ambiental", dice, y agrega que al menos ahora hay una "discusión completamente nueva" que está examinando la huella de carbono de la física de partículas.

Los investigadores también dicen que vale la pena señalar que el CERN planea reutilizar el túnel FCC una vez que finalice su trabajo como fábrica de Higgs como colisionador de hadrones de alta energía. Sin embargo, esto no sería necesariamente una victoria climática clara, ya que requeriría una nueva infraestructura de líneas de luz con sus propios costos de carbono. El equipo afirma que se requeriría un análisis detallado del ciclo de vida para determinar las posibles ventajas climáticas de reutilizar el túnel de la FCC, lo cual está más allá del alcance de este estudio.

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