将来のヒッグス工場の二酸化炭素排出量は、選択した設計とその場所によって、ほぼ 100 倍変化する可能性があります。 これは、CERN の大型ハドロン衝突型加速器 (LHC) の後継候補を研究してきたヨーロッパの物理学者による分析の結論です。 研究者は、提案された 未来の円形コライダー (FCC) は、CERN に拠点を置き、LHC にリンクされ、競合する設計よりもエネルギー消費が少なく、生成されるヒッグス粒子あたりの炭素排出量が少ないため、最も環境に優しいものになります (arXiv：2208.10466).
2012 年に LHC でヒッグス粒子が発見された後、素粒子物理学者はより強力な粒子コライダーの構築を計画しています。 ヒッグス工場として知られる未来の機械は、電子を陽電子で粉砕し、ヒッグス粒子やその他の粒子の特性をより詳細に調査できるようにする。
現在、高エネルギーの陽電子 - 電子コライダーには XNUMX つの提案があり、 国際リニアコライダー (ILC)、米国の Cool Copper Collider (C3)、 コンパクトリニアコライダー CERN ではすべて線形加速器に基づいています。 FCC と 中国電子陽電子衝突型加速器 一方、中国の (CEPC) は円形コライダーです。
さまざまなコライダー設計の物理的可能性についてはさまざまな議論がありますが、CERN 素粒子物理学者 パトリック・ジャノー と彼の同僚であるアラン・ブロンデルは、将来のコライダーはエネルギー消費が大きいため、設計が環境に与える重大な影響も考慮する必要があると主張しています。
「将来の高エネルギー物理プロジェクトには、コライダーのコストと性能だけでなく、物理結果ごとの二酸化炭素排出量も含め、これらのデータを設計と「最高の」コライダーの選択に使用することを提案しています。」ジャノは言った 物理学の世界.
研究者は、計画されたニュートリノ実験の二酸化炭素排出量を分析します
彼らの分析では、FCC が最もエネルギー効率の高い設計であり、生成されたヒッグス粒子ごとに 3 MWh の電力を消費することがわかりました。 次に良いのはヒッグス粒子あたり 4.1 MWh の CEPC で、最もエネルギー集約型の設計は C3 (ヒッグス粒子あたり 18 MWh) です。
次に、研究者は、将来の高エネルギーコライダーをホストすることを期待して、さまざまな国での発電の炭素強度を調べました。 FCC は再び最高で、0.17 トンの CO を排出しました。2 当量 (t CO2 eq.) 生成されたヒッグス ボソンあたり。 一方、ILC は約 50 倍の CO を生成します。2 換算（9.4t CO2 式ヒッグス粒子あたり）。 FCC の排出量が少ない理由の 80 つは、フランスで生産されるエネルギーの約 XNUMX% が原子力発電所からのものであるため、ほとんどがカーボンフリーであることです。
チームは、設計で相互作用ポイントの数を 1.8 から 0.1 に増やすと、FCC の二酸化炭素排出量をさらに改善できることを発見しました。 このシナリオでは、生成された各ヒッグス ボソンは XNUMX MWh のエネルギーを消費し、XNUMX トンの CO を排出します。2 同等物。
Janot は、この分析は、物理学の結果が環境に与える影響と、提案されているヒッグス工場の運用によるエネルギー消費に焦点を当てていると付け加えています。 彼は、これは FCC に関するより大規模な実現可能性調査の一部であり、とりわけプロジェクトのさまざまな段階の環境への影響をカバーするものであると付け加えています。 これには、例えば、トンネルの建設やコライダーの設置と操作が含まれます。 しかし彼は、「運転中のエネルギー消費は、高エネルギー コライダーの二酸化炭素排出量の最大の原因です」と指摘しています。
その他の要因
物理学者 コテラ久美子 ニュートリノ検出のための巨大アレイ (GRAND) プロジェクトの潜在的な二酸化炭素排出量の分析を行ったパリのソルボンヌ大学の教授は、次のように述べています。 物理学の世界 ヒッグス粒子あたりのエネルギー消費と炭素排出量は賢明な比較です。 しかし、小寺氏は、より正確な二酸化炭素排出量分析を行うには、コライダーのエネルギー消費に加えて、データ分析とシミュレーションに関連するエネルギー消費、およびデータ ストレージなどの他のリンクされたデジタル技術も考慮する必要があると説明しました。
CERN は、将来の円形コライダーに関するさらなる作業を承認しますが、最終決定を遅らせます
Kotera 氏は、完全な分析ではメンバーの海外旅行も考慮する必要があると付け加えていますが、これはコライダーの運用やデジタル技術よりもエネルギー消費が少ないのではないかと彼女は考えています。
Janot 氏は、さらに多くのことができることに同意し、CERN は二酸化炭素排出量を削減する方法に取り組んでいると付け加えました。 これらには、とりわけ、エネルギー回収、低炭素源の使用を最大化するための電力消費の管理、および移動を最小限に抑える国際協力を開発する方法が含まれます。
