Cool Copper Collider najbolj okolju prijazen med zasnovami Higgsovih tovarn, ugotavlja študija – Physics World

Cool Copper Collider najbolj okolju prijazen med zasnovami Higgsovih tovarn, ugotavlja študija – Physics World

Časovni žig: 15. november 2023 10:09

Predlagani tunel snopa trkalnika hladnega bakra
Cool runings: analiza ugotavlja, da bi imel Cool Copper Collider s sedežem v ZDA, če bi bil zgrajen, najnižji skupni ogljični odtis v primerjavi s konkurenčnimi zasnovami Higgsove tovarne. (Z dovoljenjem: Emilio Nanni/ SLAC National Accelerator Laboratory)

Spremembe v delovanju načrtovane Higgsove tovarne bi lahko znatno izboljšale njeno energetsko učinkovitost, vendar bo imela gradnja največji vpliv na skupni ogljični odtis objekta. To je sklep analize morebitnega vpliva na okolje Cool Copper Collider (C3) – predlagani naslednik CERN-a Veliki hadronski trkalnik (LHC).

Po odkritju Higgsovega bozona leta 2012 v LHC načrtujejo fiziki delcev zgraditi tako imenovano Higgsovo tovarno, ki bi razbijala elektrone s pozitroni in tako omogočila podrobnejše raziskovanje lastnosti Higgsovega bozona in drugih delcev.

Trenutno je pet predlogov z Mednarodni linearni trkalnik (ILC) na Japonskem, C3 in s sedežem v CERN-u Kompaktni linearni trkalnik (CLIC) vse temelji na linearnih pospeševalnikih. The Prihodnji krožni trkalnik (FCC-ee) v CERN in Kitajski trkalnik elektronov in pozitronov (CEPC) na Kitajskem so medtem krožni trkalniki. C3 je novejša zasnova trkalnika, ki jo je predlagal SLAC Nacionalni pospeševalni laboratorij v ZDA.

Raziskovalci so ugotovili, da so na splošno linearni pospeševalniki bolj okolju prijazni kot krožni modeli. To je zato, ker njihova kompaktna velikost poenostavi gradnjo in zmanjša količino potrebnega materiala. Dejansko se dolžine predorov za prihodnje krožne pospeševalnike približujejo dolžini 100 km, medtem ko so linearne možnosti dolge okoli 10 km.

Ta 10-kratna razlika v dolžini bistveno zmanjša uporabo betona, ki ima precejšen ogljični odtis, hkrati pa omogoča enostavnejše načine gradnje. Skupina pravi, da bi gradnja glavnih predorov za FCC in CEPC proizvedla okoli 578 in 638 kiloton ekvivalenta ogljikovega dioksida (CO2e) v primerjavi s 73 oziroma 144 kilotonami CO2e za glavne tunele CLIC in C3Oz.

Nova razprava

Kar zadeva skupno porabo energije pri delovanju predlaganih trkalnikov, je bilo ugotovljeno, da je CEPC najvišji, pri čemer je CLIC najnižji, ostali trije pa so ostali podobni. Ta analiza je temeljila na dejavnikih, kot so poraba energije, pričakovana leta delovanja in trki delcev na leto. Raziskovalci tudi ocenjujejo, da bi namenski objekti za obnovljivo energijo, kot so sončne elektrarne, lahko približno prepolovili ogljično intenzivnost električne energije, ki bi jo porabil kateri koli prihodnji trkalnik.

Vendar fizik SLAC delcev Caterina Vernieri in kolegi trdijo, da je prav tako pomembno, da je znanstveni vpliv uravnotežen z okoljskimi stroški in prizadevanji (PRX energija 2 047001). Čeprav bo imel CLIC najnižji skupni ogljični odtis, predlagajo, da C3 bi bil najbolj okolju prijazen v smislu fizikalnega rezultata. To je zato, ker ima podoben okoljski odtis kot CLIC, vendar bi izvedel natančno določitev lastnosti Higgsovih bozonov.

Ne smemo razmišljati samo o finančnih stroških, ampak tudi o vplivu na okolje

Caterina Vernieri

Ekipa je ugotovila, da je najlažji način za zmanjšanje vpliva ogljika v prihodnji Higgsovi tovarni zmanjšanje njene porabe energije. Njihova analiza kaže, da bi prilagoditve delovanja klistronov – odgovornih za ustvarjanje elektromagnetnih polj, ki poganjajo žarke – kot tudi strukture samega žarka, kot je zmanjšanje razmika med snopi, lahko zmanjšale porabo energije C3 žarek, na primer, za približno 40%.

Vernieri pravi, da je glede na njihove ogromne stroške in vpliv na okolje preučevanje trajnosti fizikalnih projektov novo, a potrebno področje. "Razmišljati moramo ne le v smislu finančnih stroškov, ampak tudi vpliv na okolje," pravi in ​​dodaja, da zdaj vsaj obstaja "povsem nova razprava", ki preučuje ogljični odtis fizike delcev.

Raziskovalci prav tako pravijo, da je vredno omeniti, da namerava CERN ponovno uporabiti tunel FCC, ko bo njegovo delo Higgsove tovarne končano kot visokoenergijski hadronski trkalnik. Vendar to ne bi bila nujno jasna podnebna zmaga, saj bi zahtevala novo infrastrukturo žarkov z lastnimi stroški ogljika. Ekipa navaja, da bi bila potrebna podrobna analiza življenjskega cikla, da bi ugotovili morebitne podnebne prednosti ponovne uporabe tunela FCC, kar je izven obsega te študije.

Časovni žig:

Več od Svet fizike