Cool Copper Collider є найбільш екологічно чистим серед заводів Хіггса, виявлено дослідження – Physics World

Cool Copper Collider є найбільш екологічно чистим серед заводів Хіггса, виявлено дослідження – Physics World

Мітка часу: 15 листопада 2023 р., 10:09

Пропонований променевий тунель Collider Collider
Холодна робота: аналіз показує, що американський Cool Copper Collider, якщо його побудувати, матиме найнижчий загальний вуглецевий слід порівняно з проектами конкуруючої фабрики Хіггса. (З дозволу: Emilio Nanni/ SLAC National Accelerator Laboratory)

Зміни в роботі запланованої фабрики Хіггса можуть значно підвищити її енергоефективність, але будівництво матиме найбільший вплив на загальний вуглецевий слід підприємства. Ось такий висновок аналізу потенційного впливу на навколишнє середовище Крутий мідний колайдер (C3) – запропонований наступник CERN Великий адронний коллайдер (LHC).

Після відкриття бозона Хіггса У 2012 році на LHC фізики елементарних частинок планують побудувати так звану фабрику Хіггса, яка розбиватиме електрони позитронами, щоб дозволити більш детальне дослідження властивостей бозона Хіггса та інших частинок.

Наразі є п’ять пропозицій Міжнародний лінійний коллайдер (ILC) в Японії, C3 і на базі CERN Компактний лінійний коллайдер (CLIC) все на основі лінійних прискорювачів. The Майбутній круговий колайдер (FCC-ee) у CERN та Китайський електрон-позитронний колайдер (CEPC) у Китаї, тим часом, є кругові колайдери. C3 є новішим дизайном колайдера, запропонованим Національна лабораторія прискорень SLAC в США.

Дослідники виявили, що загалом лінійні прискорювачі більш екологічні, ніж кругові конструкції. Це пояснюється тим, що їх компактні розміри спрощують конструкцію та зменшують кількість необхідного матеріалу. Дійсно, довжина тунелів для майбутніх кругових прискорювачів наближається до 100 км у довжину, тоді як лінійні варіанти мають довжину близько 10 км.

Ця 10-кратна різниця в довжині значно скорочує використання бетону, який має значний вуглецевий слід, але також дозволяє використовувати простіші методи будівництва. Загалом команда каже, що будівництво головних тунелів для FCC і CEPC дасть приблизно 578 і 638 кілотонн еквівалента вуглекислого газу (CO2д), відповідно, порівняно з 73 і 144 кілотоннами CO2e для основних тунелів CLIC і C3, відповідно.

Нова дискусія

Що стосується загального енергоспоживання запропонованих колайдерів, то CEPC виявився найвищим, а CLIC – найнижчим, а інші три залишилися однаковими. Цей аналіз ґрунтувався на таких факторах, як енергоспоживання, очікувані роки експлуатації та зіткнення частинок за рік. Дослідники також підрахували, що спеціалізовані об’єкти відновлюваної енергетики, такі як сонячні електростанції, можуть приблизно вдвічі зменшити інтенсивність викиду вуглецю в електроенергії, яка використовується будь-яким майбутнім колайдером.

І все ж SLAC фізик елементарних частинок Катерина Верньєрі і колеги стверджують, що також важливо, щоб науковий вплив був збалансований з екологічними витратами та зусиллями (Енергія PRX 2 047001). Хоча CLIC матиме найнижчий загальний вуглецевий слід, вони припускають, що C3 буде найбільш екологічно чистим з точки зору фізики. Це пояснюється тим, що він має подібний вплив на навколишнє середовище, ніж CLIC, але проводив би точне визначення властивостей бозонів Хіггса.

Треба думати не лише про фінансові витрати, а й про екологічний вплив

Катерина Верньєрі

Команда виявила, що найпростіший спосіб зменшити вплив вуглекислого газу на майбутню фабрику Хіггса — зменшити споживання електроенергії. Їхній аналіз показує, що зміни в роботі клістронів, відповідальних за створення електромагнітних полів, які рухають пучки, а також у структурі самого променя, такі як зменшення відстані між пучками, можуть зменшити споживання енергії C3 пучок, наприклад, приблизно на 40%.

Верньєрі каже, що, враховуючи величезні витрати та вплив на навколишнє середовище, дослідження стійкості фізичних проектів є новою, але необхідною галуззю. «Нам потрібно думати не лише про фінансові витрати, а й про вплив на навколишнє середовище», — каже вона, додаючи, що принаймні зараз існує «зовсім нова дискусія», яка вивчає вуглецевий слід фізики елементарних частинок.

Дослідники також кажуть, що варто зазначити, що CERN планує повторно використовувати тунель FCC після завершення роботи як фабрики Хіггса як високоенергетичного адронного колайдера. Проте це не обов’язково буде однозначною кліматичною перемогою, оскільки для цього знадобиться нова інфраструктура з власними вуглецевими витратами. Команда заявляє, що для визначення можливих кліматичних переваг повторного використання тунелю FCC потрібен буде детальний аналіз життєвого циклу, що виходить за рамки цього дослідження.

Часова мітка:

Більше від Світ фізики