Tanulmány szerint a Cool Copper Collider a legkörnyezetbarátabb a Higgs-gyári tervek közül – Physics World

Tanulmány szerint a Cool Copper Collider a legkörnyezetbarátabb a Higgs-gyári tervek közül – Physics World

Időbélyeg: 15. november 2023. 10:09

Javasolt Cool Copper Collider sugáralagút
Cool runs: egy elemzés azt találja, hogy az amerikai Cool Copper Collider megépítése esetén a legalacsonyabb a szénlábnyoma a rivális Higgs-gyári tervekhez képest. (Jóvolt: Emilio Nanni/SLAC National Accelerator Laboratory)

A tervezett Higgs-gyár működésének megváltoztatása jelentősen javíthatja az energiahatékonyságot, de az építkezés lesz a legnagyobb hatással a létesítmény általános szénlábnyomára. Ez a következtetés egy elemzésről a lehetséges környezeti hatásokról Cool Copper Collider (C3) – a CERN javasolt utódja Large Hadron Collider (LHC).

A Higgs-bozon felfedezése után 2012-ben az LHC-ben a részecskefizikusok egy úgynevezett Higgs-gyár felépítését tervezik, amely pozitronokkal törné szét az elektronokat, hogy lehetővé tegye a Higgs-bozon és más részecskék tulajdonságainak részletesebb vizsgálatát.

Jelenleg öt javaslat van a Nemzetközi Lineáris Ütköztető (ILC) Japánban, a C3 és a CERN-alapú Kompakt lineáris ütköztető (CLIC) mind lineáris gyorsítókon alapul. A Future Circular Collider (FCC-ee) a CERN-ben és a Kínai elektronpozitronütköztető (CEPC) Kínában eközben körkörös ütköztetők. C3 egy újabb ütközőterv, amelyet a SLAC Nemzeti Gyorsító Laboratórium az USA-ban.

A kutatók azt találták, hogy a lineáris gyorsítók általában környezetbarátabbak, mint a körkörös kialakítások. Ennek oka, hogy kompakt méretük leegyszerűsíti az építést és csökkenti a szükséges anyagmennyiséget. Valójában a jövőbeli körkörös gyorsítók alagúthossza megközelíti a 100 km-t, míg a lineáris opciók körülbelül 10 km-esek.

Ez a 10-szeres hosszkülönbség jelentősen csökkenti a jelentős szénlábnyommal rendelkező beton felhasználását, de egyszerűbb építési módokat is lehetővé tesz. Összességében a csapat azt állítja, hogy az FCC és a CEPC fő alagutak megépítése körülbelül 578 és 638 kilotonna szén-dioxid-egyenértéket (CO) termelne.2e), szemben a 73, illetve 144 kilotonna CO-val2e a CLIC és C fő alagútjaihoz3, Ill.

Új vita

Ami a javasolt ütköztetők teljes működési energiafogyasztását illeti, a CEPC a legmagasabb, a CLIC a legalacsonyabb, a másik három pedig hasonló maradt. Ez az elemzés olyan tényezőkön alapult, mint az energiafogyasztás, a várható működési évek és az éves részecskeütközések. A kutatók azt is becsülik, hogy a megújuló energiát hasznosító létesítmények, például a napelemes farmok nagyjából a felére képesek a jövőbeni ütköztetők által felhasznált villamos energia szén-dioxid-intenzitásának.

Mégis SLAC részecskefizikus Caterina Vernieri és kollégái azzal érvelnek, hogy az is fontos, hogy a tudományos hatás egyensúlyban legyen a környezeti költségekkel és erőfeszítésekkel (PRX energia 2 047001). Míg a CLIC-nek lesz a legalacsonyabb a szénlábnyoma, azt sugallják, hogy C3 lenne a legkörnyezetbarátabb a fizikai teljesítmény szempontjából. Ennek az az oka, hogy hasonló környezeti lábnyommal rendelkezik, mint a CLIC, de pontosan meghatározná a Higgs-bozonok tulajdonságait.

Nem csak a pénzügyi költségekben kell gondolkodnunk, hanem a környezeti hatásokban is

Caterina Vernieri

A csapat úgy találta, hogy a leendő Higgs-gyár szén-dioxid-kibocsátásának csökkentésének legegyszerűbb módja az energiafelhasználás csökkentése. Elemzésük azt mutatja, hogy a nyalábokat mozgató elektromágneses terek létrehozásáért felelős klistronok működésének módosítása, valamint magának a nyaláb szerkezetének módosítása, például a kötegek közötti távolság csökkentése csökkentheti a C energiafogyasztását.3 sugár például körülbelül 40%-kal.

Vernieri szerint óriási költségeik és környezeti hatásaik miatt a fizikai projektek fenntarthatóságának tanulmányozása új, de szükséges terület. „Nemcsak a pénzügyi költségekre, hanem a környezeti hatásokra is gondolnunk kell” – mondja, hozzátéve, hogy most legalább egy „teljesen új vita” folyik a részecskefizika szénlábnyomának vizsgálatáról.

A kutatók szerint érdemes megjegyezni, hogy a CERN azt tervezi, hogy amint a Higgs-gyárként végzett munkája nagy energiájú hadronütköztetőként befejeződik, újra felhasználja az FCC alagutat. Ez azonban nem feltétlenül lenne egyértelmű klímanyereség, mivel új, saját szén-dioxid-költségekkel rendelkező sugárnyaláb infrastruktúrára lenne szükség. A csapat kijelenti, hogy részletes életciklus-elemzésre lenne szükség az FCC alagút újrafelhasználásának lehetséges éghajlati előnyeinek meghatározásához, ami túlmutat e tanulmány keretein.

Időbélyeg:

Még több Fizika Világa