Cool Copper Collider on ympäristöystävällisin Higgsin tehdassuunnitelmista, toteaa tutkimus – Physics World

Muutokset suunnitellun Higgsin tehtaan toimintaan voisivat parantaa merkittävästi sen energiatehokkuutta, mutta rakentamisella on suurin vaikutus tehtaan kokonaishiilijalanjälkeen. Tämä on johtopäätös analyysistä mahdollisista ympäristövaikutuksista Copper Collider (C³) – ehdotettu CERNin seuraaja Large Hadron Collider (LHC).

Higgsin bosonin löytämisen jälkeen Vuonna 2012 LHC:ssä hiukkasfyysikot suunnittelevat niin sanotun Higgsin tehtaan rakentamista, joka murskaaisi elektroneja positroneilla mahdollistaakseen Higgsin bosonin ja muiden hiukkasten ominaisuuksien tarkemman tutkimuksen.

Tällä hetkellä mukana on viisi ehdotusta Kansainvälinen lineaarinen törmäyskone (ILC) Japanissa, C³ ja CERN-pohjainen Kompakti lineaarinen törmäyskone (CLIC) perustuvat kaikki lineaarisiin kiihdyttimiin. The Tuleva pyöreä kolari (FCC-ee) CERNissä ja Kiinan elektronin positronitörmätin (CEPC) Kiinassa puolestaan ​​ovat ympyrätörmäimiä. C³ on uudempi törmäyskone, jonka ehdotti SLAC: n kansallinen kiihdytinlaboratorio Yhdysvalloissa.

Tutkijat havaitsivat, että yleisesti ottaen lineaariset kiihdyttimet ovat ympäristöystävällisempiä kuin pyöreät mallit. Tämä johtuu siitä, että niiden kompakti koko yksinkertaistaa rakentamista ja vähentää tarvittavan materiaalin määrää. Tulevien ympyräkiihdytinten tunnelien pituus on todellakin lähes 100 km, kun taas lineaariset vaihtoehdot ovat noin 10 km pitkiä.

Tämä 10-kertainen pituusero vähentää merkittävästi betonin käyttöä, jolla on merkittävä hiilijalanjälki, mutta mahdollistaa myös yksinkertaisemmat rakennustavat. Kaiken kaikkiaan tiimi sanoo, että päätunnelien rakentaminen FCC:lle ja CEPC:lle tuottaisi noin 578 ja 638 kilotonnia hiilidioksidiekvivalenttia (CO₂e) verrattuna 73 ja 144 kilotonniin CO₂e CLIC:n ja C:n päätunneleille³Vastaavasti.

Uusi keskustelu

Mitä tulee ehdotettujen törmäyslaitteiden kokonaiskäyttöenergiankulutukseen, CEPC:n todettiin olevan korkein, CLIC:n ollessa alhaisin ja muut kolme säilyivät samanlaisina. Tämä analyysi perustui tekijöihin, kuten virrankulutukseen, odotettuihin käyttövuosiin ja hiukkasten törmäyksiin vuodessa. Tutkijat arvioivat myös, että uusiutuvaan energiaan tarkoitetut laitokset, kuten aurinkovoimalat, voisivat suunnilleen puolet tulevien törmäyslaitteiden käyttämän sähkön hiili-intensiteetistä.

Silti SLAC-hiukkasfyysikko Caterina Vernieri ja kollegat väittävät, että on myös tärkeää, että tieteellinen vaikutus tasapainotetaan ympäristökustannusten ja -ponnistelujen kanssa.PRX energiaa 2 047001). Vaikka CLIC:llä on pienin hiilijalanjälki, he ehdottavat, että C³ olisi fysiikan tuotoksen kannalta ympäristöystävällisin. Tämä johtuu siitä, että sillä on samanlainen ympäristöjalanjälki kuin CLIC:llä, mutta se suorittaisi Higgsin bosonien ominaisuuksien tarkan määrityksen.

Meidän ei tarvitse ajatella vain taloudellisia kustannuksia, vaan myös ympäristövaikutuksia

Caterina Vernieri

Tiimi havaitsi, että helpoin tapa pienentää tulevan Higgsin tehtaan hiilivaikutusta on vähentää sen virrankulutusta. Heidän analyysinsä osoittaa, että sädettä ohjaavien sähkömagneettisten kenttien luomisesta vastaavien klystronien toiminnan sekä säteen itsensä rakenteen, kuten nippuvälin pienentämisen, muutokset voivat vähentää C:n energiankulutusta.³ säteen, esimerkiksi noin 40 %.

CERN hyväksyy Future Circular Collider -työskentelyn, mutta viivästyttää lopullista päätöstä

Vernierin mukaan fysiikan projektien kestävyyden tutkiminen on niiden valtavien kustannusten ja ympäristövaikutusten vuoksi uusi mutta tarpeellinen ala. "Meidän ei tarvitse ajatella vain taloudellisia kustannuksia, vaan myös ympäristövaikutuksia", hän sanoo ja lisää, että ainakin nyt on "täysin uusi keskustelu", jossa tarkastellaan hiukkasfysiikan hiilijalanjälkeä.

Tutkijoiden mukaan on myös syytä huomata, että CERN aikoo käyttää FCC-tunnelia uudelleen, kun sen työ Higgsin tehtaana on valmis korkeaenergisenä hadronintörmäyttimenä. Tämä ei kuitenkaan välttämättä olisi yksiselitteinen ilmastovoitto, koska se vaatisi uutta sädelinjan infrastruktuuria, jolla on omat hiilikustannukset. Ryhmä toteaa, että FCC-tunnelin uudelleenkäytön mahdollisten ilmastoetujen määrittämiseksi tarvitaan yksityiskohtainen elinkaarianalyysi, mikä ei kuulu tämän tutkimuksen piiriin.

• SEO-pohjainen sisällön ja PR-jakelu. Vahvista jo tänään.
• PlatoData.Network Vertical Generatiivinen Ai. Vahvista itseäsi. Pääsy tästä.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Tietoa laajennettu. Pääsy tästä.
• PlatoESG. hiili, CleanTech, energia, ympäristö, Aurinko, Jätehuolto. Pääsy tästä.
• PlatonHealth. Biotekniikan ja kliinisten kokeiden älykkyys. Pääsy tästä.
• Lähde: https://physicsworld.com/a/cool-copper-collider-most-environmentally-friendly-among-higgs-factory-designs-finds-study/