Cool Copper Collider é o mais ecologicamente correto entre os projetos de fábrica de Higgs, segundo estudo – Physics World

Mudanças na operação de uma fábrica planeada de Higgs poderiam melhorar significativamente a sua eficiência energética, mas a construção terá o maior impacto na pegada de carbono global da instalação. Essa é a conclusão de uma análise do potencial impacto ambiental do Colisor de cobre legal (C³) – um sucessor proposto para o CERN Large Hadron Collider (LHC).

Após a descoberta do bóson de Higgs em 2012, no LHC, os físicos de partículas estão a planear construir a chamada fábrica de Higgs, que esmagaria electrões com pósitrons para permitir uma investigação mais detalhada das propriedades do bóson de Higgs e de outras partículas.

Existem atualmente cinco propostas com o Colisor Linear Internacional (ILC) no Japão, o C³ e o CERN baseado Colisor Linear Compacto (CLIC) todos baseados em aceleradores lineares. O Futuro Colisor Circular (FCC-ee) no CERN e no Colisor de pósitrons de elétrons da China (CEPC) na China, por sua vez, são colisores circulares. C³ é um projeto de colisor mais recente proposto pelo Laboratório Nacional de Aceleradores SLAC nos E.U.A.

Os pesquisadores descobriram que, em geral, os aceleradores lineares são mais ecológicos do que os projetos circulares. Isto porque o seu tamanho compacto simplifica a construção e reduz a quantidade de material necessário. Na verdade, os comprimentos dos túneis para futuros aceleradores circulares aproximam-se dos 100 km, enquanto as opções lineares têm cerca de 10 km.

Esta diferença de comprimento de 10 vezes reduz significativamente a utilização de betão, que tem uma pegada de carbono significativa, mas também permite métodos de construção mais simples. No geral, a equipe afirma que a construção dos principais túneis para a FCC e a CEPC produziria cerca de 578 e 638 quilotoneladas de equivalentes de dióxido de carbono (CO₂e), respectivamente, em comparação com 73 e 144 quilotoneladas de CO₂e para os principais túneis do CLIC e C³, Respectivamente.

Uma nova discussão

No que diz respeito ao consumo global de energia operacional dos colisores propostos, o CEPC foi considerado o mais elevado, sendo o CLIC o mais baixo e os outros três restantes semelhantes. Esta análise foi baseada em fatores como consumo de energia, anos esperados de operação e colisões de partículas por ano. Os investigadores também estimam que instalações dedicadas a energias renováveis, como parques solares, poderiam representar cerca de metade da intensidade de carbono da electricidade utilizada por qualquer futuro colisor.

No entanto, o físico de partículas SLAC Caterina Vernieri e colegas argumentam que também é importante que o impacto científico seja equilibrado com os custos e esforços ambientais (PRX Energia 2 047001). Embora o CLIC tenha a menor pegada de carbono global, eles sugerem que C³ seria o mais ecológico em termos de produção física. Isto porque tem uma pegada ambiental semelhante à do CLIC, mas realizaria uma determinação precisa das propriedades dos bósons de Higgs.

Precisamos de pensar não só em termos de custos financeiros, mas também de impacto ambiental

Caterina Vernieri

A equipe descobriu que a maneira mais fácil de reduzir o impacto do carbono de uma futura fábrica de Higgs é reduzir o uso de energia. A análise deles mostra que ajustes no funcionamento dos clístrons – responsáveis ​​pela criação dos campos eletromagnéticos que acionam os feixes – bem como na estrutura do próprio feixe, como a redução do espaçamento dos feixes, poderiam reduzir o consumo de energia do C.³ feixe, por exemplo, em cerca de 40%.

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Vernieri diz que, dados os enormes custos e impacto ambiental, estudar a sustentabilidade de projetos de física é um campo novo, mas necessário. “Precisamos de pensar não apenas em termos de custos financeiros, mas também de impacto ambiental”, diz ela, acrescentando que pelo menos existe agora uma “discussão totalmente nova” que examina a pegada de carbono da física de partículas.

Os investigadores também dizem que é importante notar que o CERN planeia reutilizar o túnel da FCC assim que o seu trabalho como fábrica de Higgs estiver concluído como colisor de hádrons de alta energia. No entanto, isto não seria necessariamente uma vitória climática clara, uma vez que exigiria novas infra-estruturas de linha de luz com os seus próprios custos de carbono. A equipe afirma que seria necessária uma análise detalhada do ciclo de vida para determinar as possíveis vantagens climáticas da reutilização do túnel FCC, o que está além do escopo deste estudo.

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