Higgs fabrika tasarımları arasında en çevre dostu olan Soğuk Bakır Çarpıştırıcısı araştırılıyor - Fizik Dünyası

Higgs fabrika tasarımları arasında en çevre dostu olan Soğuk Bakır Çarpıştırıcısı araştırılıyor - Fizik Dünyası

Zaman Damgası: 15 Kasım 2023 10:09

Önerilen Soğuk Bakır Çarpıştırıcı ışın tüneli
Harika çalışmalar: Bir analiz, ABD merkezli Soğuk Bakır Çarpıştırıcısının, inşa edilmesi durumunda rakip Higgs fabrika tasarımlarıyla karşılaştırıldığında en düşük genel karbon ayak izine sahip olacağını ortaya koyuyor. (Nezaket: Emilio Nanni/ SLAC Ulusal Hızlandırıcı Laboratuvarı)

Planlanan bir Higgs fabrikasının işleyişinde yapılacak değişiklikler, enerji verimliliğini önemli ölçüde artırabilir ancak inşaat, tesisin genel karbon ayak izi üzerinde en büyük etkiye sahip olacaktır. Sonuç budur bir analizin potansiyel çevresel etkilerinin Soğuk Bakır Çarpıştırıcısı (C3) – CERN'in önerilen halefi Büyük Hadron Çarpıştırıcısı (LHC).

Higgs bozonunun keşfinden sonra 2012 yılında LHC'de parçacık fizikçileri, Higgs bozonunun ve diğer parçacıkların özelliklerinin daha ayrıntılı araştırılmasına olanak sağlamak için elektronları pozitronlarla parçalayacak Higgs fabrikası adı verilen bir fabrika kurmayı planlıyorlar.

Şu anda XNUMX teklif var Uluslararası Doğrusal Çarpıştırıcı (ILC), Japonya'da C3 ve CERN tabanlı Kompakt Doğrusal Çarpıştırıcı (CLIC) tümü doğrusal hızlandırıcılara dayanmaktadır. Geleceğin Dairesel Çarpıştırıcısı (FCC-ee) CERN'de ve Çin Elektron Pozitron Çarpıştırıcısı Bu arada Çin'deki (CEPC) dairesel çarpıştırıcılardır. C3 tarafından önerilen daha yeni bir çarpıştırıcı tasarımıdır. SLAC Ulusal Hızlandırıcı Laboratuvarı ABD'de.

Araştırmacılar genel olarak doğrusal hızlandırıcıların dairesel tasarımlara göre daha çevre dostu olduğunu buldu. Bunun nedeni, kompakt boyutlarının inşaatı basitleştirmesi ve ihtiyaç duyulan malzeme miktarını azaltmasıdır. Aslında gelecekteki dairesel hızlandırıcıların tünel uzunlukları 100 km'ye yaklaşırken, doğrusal seçenekler yaklaşık 10 km uzunluğundadır.

Uzunluktaki bu 10 kat fark, önemli miktarda karbon ayak izine sahip olan betonun kullanımını önemli ölçüde azaltırken aynı zamanda daha basit inşaat yöntemlerine de olanak tanıyor. Ekip, genel olarak FCC ve CEPC için ana tünellerin inşa edilmesinin yaklaşık 578 ve 638 kiloton karbondioksit eşdeğeri (CO) üreteceğini söylüyor.2e), sırasıyla 73 ve 144 kiloton CO ile karşılaştırıldığında2e CLIC ve C'nin ana tünelleri için3, Sırasıyla.

Yeni bir tartışma

Önerilen çarpıştırıcıların genel işletme enerji tüketimine bakıldığında, CEPC'nin en yüksek olduğu, CLIC'in en düşük olduğu ve diğer üçünün benzer kaldığı görüldü. Bu analiz, güç tüketimi, beklenen çalışma yılı ve yıllık parçacık çarpışmaları gibi faktörlere dayanıyordu. Araştırmacılar ayrıca, güneş enerjisi çiftlikleri gibi özel yenilenebilir enerji tesislerinin, gelecekteki herhangi bir çarpıştırıcının kullandığı elektriğin karbon yoğunluğunun kabaca yarısı kadar olabileceğini tahmin ediyor.

Yine de SLAC parçacık fizikçisi Caterina Vernieri ve meslektaşları, bilimsel etkinin çevresel maliyet ve çabalarla dengelenmesinin de önemli olduğunu savunuyorlar (PRX Enerji 2 047001). CLIC en düşük genel karbon ayak izine sahip olsa da, C'nin3 fizik çıktısı açısından en çevre dostu olacaktır. Bunun nedeni, CLIC'e benzer bir çevresel ayak izine sahip olması ancak Higgs bozonlarının özelliklerinin kesin bir şekilde belirlenmesini gerçekleştirebilmesidir.

Sadece finansal maliyetler açısından değil aynı zamanda çevresel etki açısından da düşünmemiz gerekiyor

Caterina Vernieri

Ekip, gelecekteki Higgs fabrikasının karbon etkisini azaltmanın en kolay yolunun güç kullanımını azaltmak olduğunu buldu. Analizleri, ışınları yönlendiren elektromanyetik alanların yaratılmasından sorumlu olan klistronların işleyişinde ve aynı zamanda demet aralığının azaltılması gibi ışının yapısında yapılacak ince ayarların, C'nin enerji tüketimini azaltabileceğini gösteriyor.3 ışın örneğin yaklaşık %40 oranında.

Vernieri, büyük maliyetleri ve çevresel etkileri göz önüne alındığında, fizik projelerinin sürdürülebilirliğini incelemenin yeni ama gerekli bir alan olduğunu söylüyor. "Yalnızca finansal maliyetler açısından değil aynı zamanda çevresel etki açısından da düşünmemiz gerekiyor" diyor ve en azından artık parçacık fiziğinin karbon ayak izini inceleyen "tamamen yeni bir tartışmanın" olduğunu ekliyor.

Araştırmacılar ayrıca CERN'in, Higgs fabrikası olarak yüksek enerjili hadron çarpıştırıcısı olarak çalışması tamamlandıktan sonra FCC tünelini yeniden kullanmayı planladığını da belirtmekte fayda var. Ancak bu, kendi karbon maliyetlerine sahip yeni ışın hattı altyapısı gerektireceğinden, iklim açısından net bir kazanım olmayabilir. Ekip, bu çalışmanın kapsamı dışında olan FCC tünelinin yeniden kullanılmasının olası iklim avantajlarını belirlemek için ayrıntılı bir yaşam döngüsü analizinin gerekli olacağını belirtiyor.

Zaman Damgası:

Den fazla Fizik dünyası