हिग्स फ़ैक्टरी डिज़ाइनों में कूल कॉपर कोलाइडर सबसे अधिक पर्यावरण के अनुकूल है, अध्ययन में पाया गया - फिजिक्स वर्ल्ड

नियोजित हिग्स फैक्ट्री के संचालन में बदलाव से इसकी ऊर्जा दक्षता में काफी सुधार हो सकता है, लेकिन निर्माण का सुविधा के समग्र कार्बन पदचिह्न पर सबसे बड़ा प्रभाव पड़ेगा। यही निष्कर्ष है एक विश्लेषण का के संभावित पर्यावरणीय प्रभाव के बारे में कूल कॉपर कोलाइडर (C³) - CERN का प्रस्तावित उत्तराधिकारी बड़े Hadron Collider (एलएचसी)।

हिग्स बोसोन की खोज के बाद 2012 में एलएचसी में, कण भौतिक विज्ञानी एक तथाकथित हिग्स फैक्ट्री बनाने की योजना बना रहे हैं जो हिग्स बोसोन और अन्य कणों के गुणों की अधिक विस्तृत जांच की अनुमति देने के लिए पॉज़िट्रॉन के साथ इलेक्ट्रॉनों को तोड़ देगी।

फिलहाल पांच प्रस्ताव हैं इंटरनेशनल लीनियर कोलाइडर (आईएलसी) जापान में, सी³ और CERN-आधारित कॉम्पैक्ट लीनियर कोलाइडर (सीएलआईसी) सभी रैखिक त्वरक पर आधारित हैं। फ्यूचर सर्कुलर कोलाइडर (FCC-ee) CERN और में चीन इलेक्ट्रॉन पॉज़िट्रॉन कोलाइडर इस बीच, चीन में (CEPC) गोलाकार कोलाइडर हैं। सी³ द्वारा प्रस्तावित एक नया कोलाइडर डिज़ाइन है SLAC राष्ट्रीय त्वरक प्रयोगशाला अमेरिका में।

शोधकर्ताओं ने पाया कि, सामान्य तौर पर, रैखिक त्वरक गोलाकार डिजाइनों की तुलना में अधिक पर्यावरण के अनुकूल होते हैं। ऐसा इसलिए है क्योंकि उनका कॉम्पैक्ट आकार निर्माण को सरल बनाता है और आवश्यक सामग्री की मात्रा को कम करता है। दरअसल, भविष्य के गोलाकार त्वरक के लिए सुरंग की लंबाई 100 किमी तक पहुंचती है, जबकि रैखिक विकल्प लगभग 10 किमी लंबे होते हैं।

लंबाई में यह 10 गुना अंतर कंक्रीट के उपयोग को काफी हद तक कम कर देता है, जिसमें महत्वपूर्ण कार्बन पदचिह्न होता है, लेकिन यह सरल निर्माण विधियों की भी अनुमति देता है। कुल मिलाकर, टीम का कहना है कि एफसीसी और सीईपीसी के लिए मुख्य सुरंगों के निर्माण से लगभग 578 और 638 किलोटन कार्बन डाइऑक्साइड समकक्ष (सीओ) का उत्पादन होगा।₂ई), क्रमशः 73 और 144 किलोटन सीओ के साथ तुलना की गई₂ई सीएलआईसी और सी की मुख्य सुरंगों के लिए³, क्रमशः।

एक नयी चर्चा

जब प्रस्तावित कोलाइडर की समग्र परिचालन ऊर्जा खपत की बात आती है, तो सीईपीसी सबसे अधिक, सीएलआईसी सबसे कम और अन्य तीन समान पाए गए। यह विश्लेषण बिजली की खपत, संचालन के अपेक्षित वर्षों और प्रति वर्ष कण टकराव जैसे कारकों पर आधारित था। शोधकर्ताओं का यह भी अनुमान है कि समर्पित नवीकरणीय ऊर्जा सुविधाएं, जैसे कि सौर फार्म, भविष्य के किसी भी कोलाइडर द्वारा उपयोग की जाने वाली बिजली की कार्बन तीव्रता का लगभग आधा हो सकता है।

फिर भी एसएलएसी कण भौतिक विज्ञानी कैटरिना वर्नियेरी और सहकर्मियों का तर्क है कि यह भी महत्वपूर्ण है कि वैज्ञानिक प्रभाव पर्यावरणीय लागत और प्रयासों के विरुद्ध संतुलित हो (पीआरएक्स एनर्जी 2 047001). जबकि सीएलआईसी का समग्र कार्बन पदचिह्न सबसे कम होगा, उनका सुझाव है कि सी³ भौतिकी उत्पादन के मामले में यह सबसे अधिक पर्यावरण अनुकूल होगा। ऐसा इसलिए है क्योंकि इसका पर्यावरणीय पदचिह्न सीएलआईसी के समान है, लेकिन यह हिग्स बोसोन गुणों का सटीक निर्धारण करेगा।

हमें न केवल वित्तीय लागत, बल्कि पर्यावरणीय प्रभाव के संदर्भ में भी सोचने की जरूरत है

कैटरिना वर्नियेरी

टीम ने पाया कि भविष्य की हिग्स फैक्ट्री के कार्बन प्रभाव को कम करने का सबसे आसान तरीका इसके बिजली के उपयोग को कम करना है। उनके विश्लेषण से पता चलता है कि क्लिस्ट्रॉन के कामकाज में बदलाव - जो बीम को चलाने वाले विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र बनाने के लिए जिम्मेदार है - साथ ही बीम की संरचना जैसे कि बंच स्पेसिंग को कम करने से सी की ऊर्जा खपत कम हो सकती है।³ बीम, उदाहरण के लिए, लगभग 40% तक।

सीईआरएन फ्यूचर सर्कुलर कोलाइडर पर आगे काम करने को मंजूरी देता है - लेकिन अंतिम निर्णय में देरी करता है

वर्निएरी का कहना है कि उनकी भारी लागत और पर्यावरणीय प्रभाव को देखते हुए भौतिकी परियोजनाओं की स्थिरता का अध्ययन करना एक नया लेकिन आवश्यक क्षेत्र है। "हमें न केवल वित्तीय लागतों के संदर्भ में, बल्कि पर्यावरणीय प्रभाव के संदर्भ में भी सोचने की ज़रूरत है," वह कहती हैं, कम से कम अब एक "पूरी नई चर्चा" है जो कण भौतिकी के कार्बन पदचिह्न की जांच कर रही है।

शोधकर्ताओं का यह भी कहना है कि यह ध्यान देने योग्य है कि सीईआरएन ने हिग्स फैक्ट्री के रूप में अपना काम पूरा होने के बाद उच्च-ऊर्जा हैड्रॉन कोलाइडर के रूप में एफसीसी सुरंग का पुन: उपयोग करने की योजना बनाई है। फिर भी यह आवश्यक रूप से जलवायु परिवर्तन पर स्पष्ट जीत नहीं होगी क्योंकि इसके लिए अपनी कार्बन लागत के साथ नए बीमलाइन बुनियादी ढांचे की आवश्यकता होगी। टीम का कहना है कि एफसीसी सुरंग के पुन: उपयोग के संभावित जलवायु लाभों को निर्धारित करने के लिए एक विस्तृत जीवनचक्र विश्लेषण की आवश्यकता होगी, जो इस अध्ययन के दायरे से परे है।

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• स्रोत: https://physicsworld.com/a/cool-copper-collider-most-environmentally-friendly-among-higgs-factory-designs-finds-study/