Il Cool Copper Collider è il più ecologico tra i progetti di fabbrica di Higgs, secondo uno studio - Physics World

Le modifiche al funzionamento di una fabbrica di Higgs pianificata potrebbero migliorarne significativamente l’efficienza energetica, ma la costruzione avrà il maggiore impatto sull’impronta di carbonio complessiva della struttura. Questa è la conclusione di un'analisi del potenziale impatto ambientale del Collisore di rame freddo (C³) – un proposto successore del CERN Large Hadron Collider (LHC).

Dopo la scoperta del bosone di Higgs nel 2012 all'LHC, i fisici delle particelle stanno progettando di costruire una cosiddetta fabbrica di Higgs che farebbe scontrare gli elettroni con i positroni per consentire un'indagine più dettagliata delle proprietà del bosone di Higgs e di altre particelle.

Attualmente ci sono cinque proposte con il Collisore lineare internazionale (ILC) in Giappone, il C³ e quello con sede al CERN Collisore lineare compatto (CLIC) tutti basati su acceleratori lineari. IL Futuro collisore circolare (FCC-ee) al CERN e al Collisore di positroni di elettroni della Cina (CEPC) in Cina, nel frattempo, sono collisori circolari. C³ è un nuovo progetto di collisore proposto da SLAC National Accelerator Laboratory negli Stati Uniti.

I ricercatori hanno scoperto che, in generale, gli acceleratori lineari sono più rispettosi dell’ambiente rispetto a quelli circolari. Questo perché le loro dimensioni compatte semplificano la costruzione e riducono la quantità di materiale necessario. In effetti, la lunghezza dei tunnel per i futuri acceleratori circolari si avvicina ai 100 km, mentre le opzioni lineari sono lunghe circa 10 km.

Questa differenza di lunghezza di 10 volte riduce significativamente l’uso del calcestruzzo, che ha un’impronta di carbonio significativa, ma consente anche metodi di costruzione più semplici. Nel complesso, il team afferma che la costruzione dei tunnel principali per FCC e CEPC produrrebbe circa 578 e 638 kilotonnellate di anidride carbonica equivalente (CO₂e), rispettivamente, rispetto a 73 e 144 kilotonnellate di CO₂e per le gallerie principali del CLIC e del C³, Rispettivamente.

Una nuova discussione

Per quanto riguarda il consumo energetico operativo complessivo dei collisori proposti, il CEPC è risultato essere il più alto, mentre il CLIC il più basso e gli altri tre sono rimasti simili. Questa analisi si è basata su fattori quali il consumo energetico, gli anni di funzionamento previsti e le collisioni di particelle all'anno. I ricercatori stimano inoltre che impianti dedicati alle energie rinnovabili, come i parchi solari, potrebbero circa dimezzare l’intensità di carbonio dell’elettricità utilizzata da qualsiasi futuro collisore.

Eppure fisico delle particelle SLAC Caterina Vernieri e colleghi sostengono che è anche importante che l’impatto scientifico sia bilanciato rispetto ai costi e agli sforzi ambientali (Energia PRX 2 047001). Sebbene CLIC avrà l’impronta di carbonio complessiva più bassa, suggeriscono che C³ sarebbe il più rispettoso dell’ambiente in termini di risultati fisici. Questo perché ha un impatto ambientale simile a CLIC ma effettuerebbe una determinazione precisa delle proprietà del bosone di Higgs.

Dobbiamo pensare non solo in termini di costi finanziari, ma anche di impatto ambientale

Caterina Vernieri

Il team ha scoperto che il modo più semplice per ridurre l’impatto del carbonio di una futura fabbrica di Higgs è ridurne il consumo energetico. La loro analisi mostra che modifiche al funzionamento dei klystron – responsabili della creazione dei campi elettromagnetici che guidano i fasci – così come alla struttura del fascio stesso, come la riduzione della spaziatura tra i gruppi, potrebbero ridurre il consumo energetico del C.³ raggio, ad esempio, di circa il 40%.

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Vernieri afferma che, considerati gli enormi costi e l'impatto ambientale, lo studio della sostenibilità dei progetti di fisica è un campo nuovo ma necessario. “Dobbiamo pensare non solo in termini di costi finanziari, ma anche di impatto ambientale”, afferma, aggiungendo che almeno ora c’è una “discussione completamente nuova” che sta esaminando l’impronta di carbonio della fisica delle particelle.

I ricercatori dicono anche che vale la pena notare che il CERN prevede di riutilizzare il tunnel FCC una volta completato il suo lavoro come fabbrica di Higgs come collisore di adroni ad alta energia. Tuttavia, questo non sarebbe necessariamente un chiaro vantaggio climatico in quanto richiederebbe una nuova infrastruttura della linea di luce con i propri costi di carbonio. Il team afferma che sarebbe necessaria un’analisi dettagliata del ciclo di vita per determinare i possibili vantaggi climatici derivanti dal riutilizzo del tunnel FCC, che va oltre lo scopo di questo studio.

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