भविष्य की हिग्स फैक्ट्री का कार्बन फ़ुटप्रिंट चुने गए डिज़ाइन और उसके स्थान के आधार पर लगभग 100 गुना भिन्न हो सकता है। यह यूरोप के भौतिकविदों के विश्लेषण का निष्कर्ष है जिन्होंने सीईआरएन के लार्ज हैड्रॉन कोलाइडर (एलएचसी) के संभावित उत्तराधिकारियों का अध्ययन किया है। शोधकर्ताओं ने निष्कर्ष निकाला है कि प्रस्तावित फ्यूचर सर्कुलर कोलाइडर (एफसीसी), जो सीईआरएन पर आधारित होगा और एलएचसी से जुड़ा होगा, सबसे अधिक पर्यावरण के अनुकूल होगा क्योंकि यह कम ऊर्जा की खपत करेगा और प्रतिस्पर्धी डिजाइनों की तुलना में उत्पादित प्रति हिग्स बोसोन कम कार्बन उत्सर्जन पैदा करेगा (arXiv: 2208.10466).
2012 में एलएचसी में हिग्स बोसोन की खोज के बाद, कण भौतिक विज्ञानी एक अधिक शक्तिशाली कण कोलाइडर बनाने की योजना बना रहे हैं। भविष्य की मशीन, जिसे हिग्स फैक्ट्री के नाम से जाना जाता है, हिग्स बोसोन और अन्य कणों के गुणों की अधिक विस्तृत जांच की अनुमति देने के लिए पॉज़िट्रॉन के साथ इलेक्ट्रॉनों को तोड़ देगी।
उच्च-ऊर्जा पॉज़िट्रॉन-इलेक्ट्रॉन कोलाइडर के लिए वर्तमान में पाँच प्रस्ताव हैं इंटरनेशनल लीनियर कोलाइडर (ILC) जापान में, कूल कॉपर कोलाइडर (C3) अमेरिका में और कॉम्पैक्ट लीनियर कोलाइडर CERN में सभी रैखिक त्वरक पर आधारित हैं। एफसीसी और चीन इलेक्ट्रॉन पॉज़िट्रॉन कोलाइडर इस बीच, चीन में (CEPC) गोलाकार कोलाइडर हैं।
विभिन्न कोलाइडर डिज़ाइनों के भौतिकी अवसरों के इर्द-गिर्द विभिन्न तर्क हैं, लेकिन सीईआरएन कण भौतिक विज्ञानी हैं पैट्रिक जानोट और उनके सहयोगी एलेन ब्लोंडेल का तर्क है कि भविष्य के किसी भी कोलाइडर की उच्च ऊर्जा खपत के कारण, डिजाइनों के महत्वपूर्ण पर्यावरणीय प्रभाव पर भी विचार किया जाना चाहिए।
"हम प्रस्ताव कर रहे हैं कि भविष्य की उच्च-ऊर्जा भौतिकी परियोजनाओं में न केवल कोलाइडर की लागत और प्रदर्शन शामिल है, बल्कि भौतिकी परिणाम के अनुसार इसके कार्बन पदचिह्न भी शामिल हैं, और इन डेटा का उपयोग डिजाइन और 'सर्वश्रेष्ठ' कोलाइडर की पसंद में किया जाएगा।" जनोत ने बताया भौतिकी की दुनिया.
शोधकर्ता नियोजित न्यूट्रिनो प्रयोग के कार्बन पदचिह्न का विश्लेषण करते हैं
अपने विश्लेषण में, दोनों ने पाया कि एफसीसी सबसे अधिक ऊर्जा-कुशल डिज़ाइन था, जो इसके द्वारा उत्पादित प्रत्येक हिग्स बोसोन के लिए 3 मेगावाट बिजली की खपत करता था। अगला सर्वश्रेष्ठ 4.1 मेगावाट प्रति हिग्स बोसोन पर सीईपीसी था, जबकि सबसे अधिक ऊर्जा गहन डिजाइन सी3 (18 मेगावाट/हिग्स बोसोन) है।
शोधकर्ताओं ने भविष्य में उच्च-ऊर्जा कोलाइडर की मेजबानी की उम्मीद में विभिन्न देशों में बिजली उत्पादन की कार्बन तीव्रता की जांच की। 0.17 टन CO का उत्सर्जन करते हुए FCC फिर से सर्वश्रेष्ठ था2 समकक्ष (टी सीओ2 eq.) प्रति हिग्स बोसोन उत्पादित। इस बीच, आईएलसी लगभग 50 गुना अधिक सीओ का उत्पादन करेगा2 समतुल्य (9.4 टन CO2 eq. प्रति हिग्स बोसोन)। एफसीसी का कम उत्सर्जन आंशिक रूप से इसलिए है क्योंकि फ्रांस में उत्पादित लगभग 80% ऊर्जा परमाणु संयंत्रों से होती है, और इसलिए ज्यादातर कार्बन मुक्त होती है।
टीम ने पाया कि एफसीसी के कार्बन फ़ुटप्रिंट में और सुधार किया जा सकता है यदि डिज़ाइन में इंटरैक्शन बिंदुओं की संख्या दो से बढ़ाकर चार कर दी जाए। इस परिदृश्य में उत्पादित प्रत्येक हिग्स बोसॉन 1.8 मेगावाट ऊर्जा की खपत करेगा और 0.1 टन CO उत्सर्जित करेगा2 समकक्ष।
जानोट कहते हैं कि विश्लेषण भौतिकी परिणाम के पर्यावरणीय प्रभाव और प्रस्तावित हिग्स कारखाने के संचालन की ऊर्जा खपत पर केंद्रित है। उन्होंने आगे कहा कि यह एफसीसी पर एक बहुत बड़े व्यवहार्यता अध्ययन का हिस्सा है, जो अन्य चीजों के अलावा, परियोजना के विभिन्न चरणों के पर्यावरणीय प्रभाव को भी कवर करेगा। उदाहरण के लिए, इसमें सुरंग निर्माण और कोलाइडर की स्थापना और संचालन शामिल होगा। लेकिन वह बताते हैं कि "ऑपरेशन के दौरान ऊर्जा की खपत उच्च-ऊर्जा कोलाइडर के कार्बन पदचिह्न में सबसे बड़ा योगदानकर्ता है"।
अन्य कारकों
भौतिक विज्ञानी कुमिको कोटेरा पेरिस में सोरबोन विश्वविद्यालय से, जिन्होंने न्यूट्रिनो डिटेक्शन (ग्रैंड) परियोजना के लिए विशाल सरणी के संभावित कार्बन पदचिह्न का विश्लेषण किया है, ने बताया भौतिकी की दुनिया हिग्स बोसोन के अनुसार ऊर्जा खपत और कार्बन उत्सर्जन एक समझदार तुलना है। कोटेरा ने बताया, हालांकि, कोलाइडर की ऊर्जा खपत के अलावा, अधिक सटीक कार्बन पदचिह्न विश्लेषण का उत्पादन करने के लिए, डेटा विश्लेषण और सिमुलेशन से संबंधित ऊर्जा खपत, और डेटा भंडारण जैसी अन्य जुड़ी डिजिटल प्रौद्योगिकियों पर भी विचार करने की आवश्यकता है।
सीईआरएन फ्यूचर सर्कुलर कोलाइडर पर आगे काम करने को मंजूरी देता है - लेकिन अंतिम निर्णय में देरी करता है
कोटेरा कहते हैं कि एक पूर्ण विश्लेषण में इसके सदस्यों द्वारा अंतरराष्ट्रीय यात्रा को भी ध्यान में रखना होगा, हालांकि उन्हें संदेह है कि यह कोलाइडर संचालन और डिजिटल प्रौद्योगिकियों की तुलना में कम ऊर्जा की खपत होगी।
जानोट इस बात से सहमत हैं कि और अधिक किया जा सकता है, उन्होंने कहा कि सीईआरएन अपने कार्बन पदचिह्न को कम करने के तरीकों पर काम कर रहा है। इनमें अन्य बातों के अलावा, ऊर्जा पुनर्प्राप्ति, कम कार्बन स्रोतों के उपयोग को अधिकतम करने के लिए बिजली की खपत का प्रबंधन करना और साथ ही यात्रा को कम करने वाले अंतर्राष्ट्रीय सहयोग विकसित करने के तरीके शामिल हैं।
