Холодный медный коллайдер является самым экологически чистым среди проектов фабрики Хиггса

Изменения в работе запланированного завода Хиггса могут значительно повысить его энергоэффективность, но строительство окажет наибольшее влияние на общий углеродный след предприятия. Это вывод анализа потенциального воздействия на окружающую среду Крутой медный коллайдер (C³) - предлагаемый преемник ЦЕРН Большой адронный коллайдер (БАК).

После открытия бозона Хиггса В 2012 году на БАКе физики элементарных частиц планируют построить так называемую фабрику Хиггса, которая будет сталкивать электроны с позитронами, чтобы позволить более детально исследовать свойства бозона Хиггса и других частиц.

На данный момент есть пять предложений Международный линейный коллайдер (ILC) в Японии, C³ и базирующийся в ЦЕРН Компактный линейный коллайдер (CLIC) все на основе линейных ускорителей. Будущий Круговой Коллайдер (FCC-ee) в ЦЕРНе и Китайский электронно-позитронный коллайдер (CEPC) в Китае, тем временем, представляют собой круговые коллайдеры. С³ это новая конструкция коллайдера, предложенная Национальная лаборатория ускорителей SLAC в США.

Исследователи обнаружили, что в целом линейные ускорители более экологичны, чем кольцевые. Это связано с тем, что их компактный размер упрощает конструкцию и уменьшает количество необходимого материала. Действительно, длина туннелей для будущих круговых ускорителей приближается к 100 км, а длина линейных вариантов — около 10 км.

Эта 10-кратная разница в длине значительно сокращает использование бетона, который имеет значительный углеродный след, но также позволяет использовать более простые методы строительства. В целом, команда утверждает, что строительство основных туннелей для FCC и CEPC позволит произвести около 578 и 638 килотонн эквивалента углекислого газа (CO).₂д) соответственно по сравнению с 73 и 144 килотоннами CO₂e для основных туннелей CLIC и C³, Соответственно.

Новое обсуждение

Когда дело доходит до общего энергопотребления предлагаемых коллайдеров, CEPC оказался самым высоким, CLIC — самым низким, а остальные три остались аналогичными. Этот анализ был основан на таких факторах, как энергопотребление, ожидаемые годы эксплуатации и количество столкновений частиц в год. Исследователи также подсчитали, что специализированные объекты возобновляемой энергетики, такие как солнечные фермы, могут примерно вдвое снизить углеродоемкость электроэнергии, используемой любым будущим коллайдером.

Тем не менее, физик элементарных частиц SLAC Катерина Верниери и коллеги утверждают, что также важно, чтобы научное воздействие было сбалансировано с экологическими затратами и усилиями (Энергия PRX 2 047001). Хотя CLIC будет иметь самый низкий общий углеродный след, они предполагают, что C³ будет наиболее экологически чистым с точки зрения результатов физики. Это связано с тем, что он оказывает такое же воздействие на окружающую среду, как и CLIC, но позволяет точно определять свойства бозонов Хиггса.

Нам нужно думать не только с точки зрения финансовых затрат, но и воздействия на окружающую среду.

Катерина Верниери

Команда обнаружила, что самый простой способ снизить выбросы углекислого газа на будущей фабрике Хиггса — это снизить энергопотребление. Их анализ показывает, что изменения в работе клистронов, ответственных за создание электромагнитных полей, которые приводят в движение лучи, а также в структуру самого луча, такие как уменьшение расстояния между сгустками, могут снизить потребление энергии C.³ пучка, например, примерно на 40%.

ЦЕРН одобряет дальнейшую работу над будущим круговым коллайдером, но откладывает окончательное решение

Верньери говорит, что, учитывая их огромные затраты и воздействие на окружающую среду, изучение устойчивости физических проектов является новой, но необходимой областью. «Нам нужно думать не только с точки зрения финансовых затрат, но и воздействия на окружающую среду», — говорит она, добавляя, что, по крайней мере, сейчас идет «совершенно новая дискуссия», изучающая углеродный след физики элементарных частиц.

Исследователи также говорят, что стоит отметить, что ЦЕРН планирует повторно использовать туннель FCC, как только его работа в качестве фабрики Хиггса будет завершена, в качестве адронного коллайдера высоких энергий. Тем не менее, это не обязательно будет явной победой в области климата, поскольку для этого потребуется новая инфраструктура с собственными затратами на выбросы углерода. Команда заявляет, что потребуется подробный анализ жизненного цикла, чтобы определить возможные климатические преимущества повторного использования туннеля FCC, что выходит за рамки данного исследования.

• SEO-контент и PR-распределение. Получите усиление сегодня.
• PlatoData.Network Вертикальный генеративный ИИ. Расширьте возможности себя. Доступ здесь.
• ПлатонАйСтрим. Интеллект Web3. Расширение знаний. Доступ здесь.
• ПлатонЭСГ. Углерод, чистые технологии, Энергия, Окружающая среда, Солнечная, Управление отходами. Доступ здесь.
• ПлатонЗдоровье. Биотехнологии и клинические исследования. Доступ здесь.
• Источник: https://physicsworld.com/a/cool-copper-collider-most-environmentally-friendly-among-higgs-factory-designs-finds-study/