Jejak karbon dari pabrik Higgs di masa depan dapat bervariasi hampir 100 kali lipat, tergantung pada desain yang dipilih dan lokasinya. Demikian kesimpulan analisis fisikawan di Eropa yang mempelajari potensi penerus Large Hadron Collider (LHC) CERN. Para peneliti menyimpulkan bahwa yang diusulkan Collider Edaran Masa Depan (FCC), yang akan berbasis di CERN dan terkait dengan LHC, akan menjadi yang paling ramah lingkungan karena akan mengkonsumsi lebih sedikit energi dan menghasilkan emisi karbon yang lebih rendah per boson Higgs yang dihasilkan daripada desain pesaing (arXiv: 2208.10466).
Menyusul penemuan boson Higgs pada tahun 2012 di LHC, fisikawan partikel berencana membangun penumbuk partikel yang lebih kuat. Mesin masa depan, yang dikenal sebagai pabrik Higgs, akan menghancurkan elektron dengan positron untuk memungkinkan penyelidikan lebih rinci tentang sifat boson Higgs dan partikel lainnya.
Saat ini ada lima proposal untuk penumbuk positron-elektron berenergi tinggi, dengan Penumbuk Linier Internasional (ILC) di Jepang, Cool Copper Collider (C3) di AS dan Collider Linier Kompak di CERN semua berdasarkan akselerator linier. FCC dan Collider Positron Elektron China (CEPC) di China, sementara itu, adalah penumbuk melingkar.
Ada berbagai argumen seputar peluang fisika dari desain penumbuk yang berbeda, tetapi fisikawan partikel CERN Patrick Janot dan rekannya Alain Blondel berpendapat bahwa karena konsumsi energi yang tinggi dari setiap collider masa depan, dampak lingkungan yang signifikan dari desain juga harus dipertimbangkan.
“Kami mengusulkan bahwa proyek fisika energi tinggi di masa depan tidak hanya mencakup biaya dan kinerja collider, tetapi juga jejak karbonnya per hasil fisika, dan untuk menggunakan data ini dalam desain dan pilihan collider 'terbaik',” Janot memberi tahu Dunia Fisika.
Peneliti menganalisis jejak karbon dari percobaan neutrino yang direncanakan
Dalam analisis mereka, keduanya menemukan bahwa FCC adalah desain yang paling hemat energi, mengonsumsi listrik 3 MWh untuk setiap boson Higgs yang dihasilkannya. Terbaik berikutnya adalah CEPC pada 4.1 MWh per Higgs boson, sedangkan desain yang paling intensif energi adalah C3 (18 MWh/Higgs boson).
Para peneliti kemudian memeriksa intensitas karbon dari produksi listrik di berbagai negara yang berharap menjadi tuan rumah penumbuk energi tinggi di masa depan. FCC lagi yang terbaik, memancarkan 0.17 ton COXNUMX2 ekuivalen (t CO2 eq.) per Higgs boson diproduksi. ILC, sementara itu, akan menghasilkan sekitar 50 kali lebih banyak COXNUMX2 ekuivalen (9.4 t CO2 persamaan per Higgs boson). Emisi rendah FCC sebagian karena sekitar 80% energi yang dihasilkan di Prancis berasal dari pembangkit nuklir, dan karena itu sebagian besar bebas karbon.
Tim menemukan bahwa jejak karbon FCC dapat ditingkatkan lebih lanjut jika desain meningkatkan jumlah titik interaksi dari dua menjadi empat. Dalam skenario ini, setiap boson Higgs yang diproduksi akan mengonsumsi energi 1.8 MWh dan memancarkan 0.1 ton COXNUMX.2 setara.
Janot menambahkan bahwa analisis berfokus pada dampak lingkungan dari hasil fisika dan konsumsi energi pengoperasian pabrik Higgs yang diusulkan. Dia menambahkan bahwa ini adalah bagian dari studi kelayakan yang jauh lebih besar di FCC, yang antara lain akan mencakup dampak lingkungan dari berbagai fase proyek. Ini akan mencakup, misalnya, pembangunan terowongan dan pemasangan serta pengoperasian collider. Tapi dia menunjukkan bahwa "konsumsi energi selama operasi adalah penyumbang terbesar jejak karbon dari collider berenergi tinggi".
Faktor-faktor lain
Ahli fisika Kumiko Kotera dari Universitas Sorbonne di Paris, yang telah melakukan analisis potensi jejak karbon dari proyek Giant Array for Neutrino Detection (GRAND), mengatakan Dunia Fisika bahwa konsumsi energi dan emisi karbon per boson Higgs adalah perbandingan yang masuk akal. Namun Kotera menjelaskan, untuk menghasilkan analisis jejak karbon yang lebih akurat selain konsumsi energi collider, konsumsi energi terkait analisis dan simulasi data, serta teknologi digital terkait lainnya, seperti penyimpanan data, juga perlu diperhatikan.
CERN menyetujui pekerjaan lebih lanjut pada Future Circular Collider – tetapi menunda keputusan akhir
Kotera menambahkan bahwa analisis lengkap juga perlu mempertimbangkan perjalanan internasional oleh para anggotanya, meskipun dia menduga hal ini akan mengurangi konsumsi energi dibandingkan operasi collider dan teknologi digital.
Janot setuju bahwa masih banyak yang bisa dilakukan, dan menambahkan bahwa CERN sedang berupaya untuk mengurangi jejak karbonnya. Hal ini antara lain mencakup pemulihan energi, pengelolaan konsumsi listrik untuk memaksimalkan penggunaan sumber rendah karbon, serta cara mengembangkan kolaborasi internasional yang meminimalkan perjalanan.
