بر اساس مطالعه، برخورددهنده مس سرد دوستدار محیط زیست در میان طرح های کارخانه هیگز - دنیای فیزیک

تغییرات در عملکرد یک کارخانه برنامه ریزی شده هیگز می تواند به طور قابل توجهی بهره وری انرژی آن را بهبود بخشد، اما ساخت و ساز بیشترین تاثیر را بر ردپای کربن کلی این تاسیسات خواهد داشت. این نتیجه گیری است از یک تحلیل از اثرات بالقوه زیست محیطی برخورد دهنده مس خنک (C³) – جانشین پیشنهادی سرن برخورد دهنده بزرگ هادرونی (LHC).

پس از کشف بوزون هیگز در سال 2012 در LHC، فیزیکدانان ذرات در حال برنامه ریزی برای ساخت کارخانه ای به نام هیگز هستند که الکترون ها را با پوزیترون ها در هم می کوبد تا امکان بررسی دقیق تر خواص بوزون هیگز و سایر ذرات را فراهم کند.

در حال حاضر پنج پیشنهاد با برخورد دهنده خطی بین المللی (ILC) در ژاپن، C³ و مبتنی بر سرن برخورد دهنده خطی فشرده (CLIC) همه بر اساس شتاب دهنده های خطی هستند. را برخورد دهنده دایره ای آینده (FCC-ee) در سرن و برخورد دهنده الکترون پوزیترون چین (CEPC) در چین، در عین حال، برخورد دهنده های دایره ای هستند. سی³ طراحی برخورددهنده جدیدتری است که توسط آزمایشگاه شتاب دهنده ملی SLAC در امریکا.

محققان دریافتند که به طور کلی، شتاب دهنده های خطی نسبت به طرح های دایره ای سازگارتر با محیط زیست هستند. این به این دلیل است که اندازه جمع و جور آنها ساخت و ساز را ساده می کند و مقدار مواد مورد نیاز را کاهش می دهد. در واقع، طول تونل برای شتاب دهنده های دایره ای آینده به طول 100 کیلومتر می رسد، در حالی که گزینه های خطی حدود 10 کیلومتر طول دارند.

این تفاوت 10 برابری در طول به طور قابل توجهی استفاده از بتن را کاهش می دهد که دارای ردپای کربن قابل توجهی است، اما همچنین امکان استفاده از روش های ساخت و ساز ساده تر را فراهم می کند. به طور کلی، تیم می گوید که ساخت تونل های اصلی برای FCC و CEPC حدود 578 و 638 کیلوتن معادل دی اکسید کربن (CO) تولید می کند.₂e)، به ترتیب، در مقایسه با 73 و 144 کیلوتن CO₂e برای تونل های اصلی CLIC و C³بود.

یک بحث جدید

وقتی صحبت از مصرف انرژی کلی برخورد دهنده های پیشنهادی می شود، CEPC بالاترین با CLIC کمترین و سه مورد دیگر مشابه باقی مانده است. این تجزیه و تحلیل بر اساس عواملی مانند مصرف برق، سالهای مورد انتظار عملیات و برخورد ذرات در سال انجام شد. محققان همچنین تخمین می‌زنند که تأسیسات اختصاصی انرژی تجدیدپذیر، مانند مزارع خورشیدی، می‌تواند تقریباً نصف شدت کربن برق مصرفی هر برخوردکننده آینده باشد.

با این حال فیزیکدان ذرات SLAC کاترینا ورنیری و همکاران استدلال می کنند که همچنین مهم است که تأثیر علمی در مقابل هزینه ها و تلاش های زیست محیطی متعادل شود (انرژی PRX 2 047001). در حالی که CLIC کمترین ردپای کربن کلی را خواهد داشت، آنها پیشنهاد می کنند که C³ از نظر خروجی فیزیک سازگارترین با محیط زیست خواهد بود. این به این دلیل است که ردپای محیطی مشابهی با CLIC دارد، اما تعیین دقیق خواص بوزون های هیگز را انجام می دهد.

ما باید نه تنها از نظر هزینه های مالی، بلکه به اثرات زیست محیطی نیز فکر کنیم

کاترینا ورنیری

این تیم دریافتند که ساده ترین راه برای کاهش تاثیر کربن کارخانه آینده هیگز، کاهش مصرف انرژی آن است. تجزیه و تحلیل آنها نشان می دهد که تغییرات در عملکرد کلیسترون ها - مسئول ایجاد میدان های الکترومغناطیسی که پرتوها را به حرکت در می آورند - و همچنین در ساختار خود پرتو مانند کاهش فاصله دسته ها، می تواند مصرف انرژی C را کاهش دهد.³ پرتو، برای مثال، حدود 40٪.

سرن کار بیشتر بر روی برخورد دهنده دایره ای آینده را تایید می کند - اما تصمیم نهایی را به تاخیر می اندازد

ورنیری می گوید که با توجه به هزینه های هنگفت و اثرات زیست محیطی آنها، مطالعه پایداری پروژه های فیزیک یک زمینه جدید اما ضروری است. او می‌گوید: «ما باید نه تنها از نظر هزینه‌های مالی، بلکه تأثیرات زیست‌محیطی نیز فکر کنیم،» و اضافه کرد که حداقل اکنون «بحث جدیدی» وجود دارد که ردپای کربن فیزیک ذرات را بررسی می‌کند.

محققان همچنین می گویند شایان ذکر است که سرن قصد دارد پس از اتمام کارش به عنوان یک کارخانه هیگز به عنوان یک برخورد دهنده هادرون با انرژی بالا، از تونل FCC دوباره استفاده کند. با این حال، این لزوماً یک پیروزی واضح در آب و هوا نخواهد بود، زیرا به زیرساخت های جدید خط پرتو با هزینه کربن خاص خود نیاز دارد. این تیم بیان می کند که برای تعیین مزایای احتمالی آب و هوایی استفاده مجدد از تونل FCC که خارج از محدوده این مطالعه است، به تجزیه و تحلیل دقیق چرخه حیات نیاز است.

• محتوای مبتنی بر SEO و توزیع روابط عمومی. امروز تقویت شوید.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. به خودت قدرت بده دسترسی به اینجا.
• PlatoAiStream. هوش وب 3 دانش تقویت شده دسترسی به اینجا.
• PlatoESG. کربن ، CleanTech، انرژی، محیط، خورشیدی، مدیریت پسماند دسترسی به اینجا.
• PlatoHealth. هوش بیوتکنولوژی و آزمایشات بالینی. دسترسی به اینجا.
• منبع: https://physicsworld.com/a/cool-copper-collider-most-environmentally-friendly-among-higgs-factory-designs-finds-study/