Cool Copper Collider on Higgsi tehase disainilahenduste seas kõige keskkonnasõbralikum, leiab uuring – Physics World

Muudatused kavandatava Higgsi tehase töös võivad oluliselt parandada selle energiatõhusust, kuid kõige suurem mõju on rajatise üldisele süsiniku jalajäljele ehitamisel. See on järeldus analüüsist võimaliku keskkonnamõju kohta Lahe vasekollider (C³) – CERNi kavandatav järglane Large Hadron Collider (LHC).

Pärast Higgsi bosoni avastamist 2012. aastal plaanivad osakeste füüsikud LHC-s ehitada niinimetatud Higgsi tehase, mis purustaks elektronid positronitega, et võimaldada Higgsi bosoni ja teiste osakeste omaduste üksikasjalikumat uurimist.

Praegu on koos sellega viis ettepanekut Rahvusvaheline lineaarne põrkeseade (ILC) Jaapanis C³ ja CERNi baasil Kompaktne lineaarne põrkeseade (CLIC) põhinevad kõik lineaarsetel kiirenditel. The Tulevane ümmargune põrkur (FCC-ee) CERNis ja Hiina elektronpositroni põrgataja (CEPC) Hiinas on aga ringpõrgetajad. C³ on uuem põrkeseadme disain, mille on välja pakkunud SLACi riiklik kiirendilabor USA-s.

Teadlased leidsid, et üldiselt on lineaarsed kiirendid keskkonnasõbralikumad kui ringikujulised. Seda seetõttu, et nende kompaktne suurus lihtsustab ehitust ja vähendab vajaliku materjali hulka. Tõepoolest, tulevaste ringkiirendite tunnelite pikkus läheneb 100 km-le, samas kui lineaarsed võimalused on umbes 10 km pikkused.

See 10-kordne pikkuse erinevus vähendab oluliselt betooni kasutamist, millel on märkimisväärne süsiniku jalajälg, kuid võimaldab kasutada ka lihtsamaid ehitusviise. Kokkuvõttes ütleb meeskond, et FCC ja CEPC jaoks peamiste tunnelite ehitamine tekitaks umbes 578 ja 638 kilotonni süsinikdioksiidi ekvivalenti (CO₂e), võrreldes vastavalt 73 ja 144 kilotonni CO-ga₂e CLICi ja C põhitunnelite jaoks³, Vastavalt.

Uus arutelu

Kavandatavate põrkeseadmete üldise energiatarbimise osas leiti, et CEPC on kõrgeim, CLIC on madalaim ja ülejäänud kolm jäid sarnaseks. See analüüs põhines sellistel teguritel nagu energiatarbimine, eeldatavad kasutusaastad ja osakeste kokkupõrked aastas. Teadlaste hinnangul võivad taastuvenergia rajatised, näiteks päikesepargid, umbes poole väiksema süsinikdioksiidi intensiivsusest elektrienergiast, mida tulevane põrkur kasutab.

Ometi SLAC-i osakeste füüsik Caterina Vernieri ja kolleegid väidavad, et samuti on oluline, et teaduslik mõju oleks tasakaalus keskkonnakulude ja jõupingutustega (PRX energia 2 047001). Kuigi CLIC-i üldine süsiniku jalajälg on madalaim, viitavad nad sellele, et C³ oleks füüsikalise väljundi poolest kõige keskkonnasõbralikum. Selle põhjuseks on asjaolu, et selle keskkonnajalajälg on sarnane CLIC-iga, kuid see määraks täpselt Higgsi bosonite omadused.

Peame mõtlema mitte ainult finantskuludele, vaid ka keskkonnamõjule

Caterina Vernieri

Meeskond leidis, et tulevase Higgsi tehase süsinikdioksiidi mõju vähendamiseks on kõige lihtsam viis vähendada selle energiatarbimist. Nende analüüs näitab, et kiiri juhtivate elektromagnetväljade loomise eest vastutavate klystronide töös ja ka kiire enda struktuuris (nt kimpude vahekauguse vähendamine) tehtavad muudatused võivad vähendada C energiatarbimist.³ tala näiteks umbes 40%.

CERN kiidab heaks edasise töö Future Circular Collideriga, kuid lükkab lõpliku otsusega edasi

Vernieri sõnul on nende tohutuid kulusid ja keskkonnamõju arvestades füüsikaprojektide jätkusuutlikkuse uurimine uus, kuid vajalik valdkond. "Me peame mõtlema mitte ainult rahalistele kuludele, vaid ka keskkonnamõjudele," ütleb ta ja lisab, et vähemalt praegu on käimas "täiesti uus arutelu", mis uurib osakeste füüsika süsiniku jalajälge.

Teadlaste sõnul väärib märkimist ka see, et CERN kavatseb FCC tunnelit uuesti kasutada, kui selle töö Higgsi tehasena suure energiatarbega hadronite põrkurina on lõpule jõudnud. Kuid see ei pruugi olla selge kliimavõit, kuna see nõuaks uut valgusvihu infrastruktuuri, millel on oma süsinikukulud. Meeskond väidab, et FCC tunneli taaskasutamise võimalike kliimaeeliste kindlaksmääramiseks oleks vaja üksikasjalikku elutsükli analüüsi, mis ei kuulu käesoleva uuringu ulatusse.

• SEO-põhise sisu ja PR-levi. Võimenduge juba täna.
• PlatoData.Network Vertikaalne generatiivne Ai. Jõustage ennast. Juurdepääs siia.
• PlatoAiStream. Web3 luure. Täiustatud teadmised. Juurdepääs siia.
• PlatoESG. Süsinik, CleanTech, Energia, Keskkond päikeseenergia, Jäätmekäitluse. Juurdepääs siia.
• PlatoTervis. Biotehnoloogia ja kliiniliste uuringute luureandmed. Juurdepääs siia.
• Allikas: https://physicsworld.com/a/cool-copper-collider-most-environmentally-friendly-among-higgs-factory-designs-finds-study/