ヒックス粒子のカーボンフットプリントはいくらですか？ さまざまです – たくさん

世界中の物理学者たち 惑星の次のスーパー衝突機を作るために競争。 ヨーロッパの粒子物理学研究所であるCERNの物理学者が率いる分析によると、そのような機械は長さが数キロメートルで、中型都市ほど多くのエネルギーを消費しますが、さまざまな設計のカーボンフットプリントは大きく異なる可能性があります。

CERNが提案した機械であるスイスのジュネーブ近くのFuture Circular Collider（FCC）は、同じ物理学的目標を達成するために最も電力集約的な競争製品のエネルギーの6分の1しか使用しないという研究結果が先月発表されました。 中 ヨーロッパ物理ジャーナルプラス¹。

FCCの構築を長く支持してきた著者は、各現場の電力網に電力を供給する様々なエネルギー源を考慮すると、FCCのエネルギー資格がさらに向上すると述べています。 CERNの電気の90％以上が原子力などの無炭素源から来ているという事実を考慮すると、FCCのカーボンフットプリントは最も汚染を引き起こす代替の1％にすぎません。

CERNはすでに世界で最も強力な粒子加速器であるLHC（Large Hadron Collider）をホストしています。 2012年、LHC物理学者は物質に質量を与える場に関連する粒子であるヒッグス粒子を発見しました。 LHCでは、ヒックス粒子はほとんど生産されません。 物理学者は今、粒子を巻き込むことに専念する数十億ドルの「ヒッグス工場」を望んでいます。 それらを正確に研究すると、興味深い発見につながります。。

CERNのPatrick Janotとジュネーブ大学の粒子物理学者であるAlain Blondelは、5つの主要な「ヒックス工場」設計の公開された詳細を使用して、各ヒック粒子あたりのエネルギー消費量を計算しました。 FCCと中国だけでなく 提案された円形電子 陽電子衝突器 （CEPC）では、彼らは線形衝突のための3つの提案を見ました。 長い間計画された国際線形衝突機 日本の（ILC）、CERN独自のコンパクトリニアコライダー（CLIC）、およびCool Copper Collider（C^サム）、小型米国ベースのアクセラレータ。

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ヒッグス粒子当たりのエネルギー消費量を調べることは合理的であるとJanotは言います。 円形衝突器の年間エネルギー消費量は線形衝突器に似ていますが、ヒック粒子をより速く生成するため、短時間で同じ科学目標を達成できます。

FCCは、生産されたHiggs保存あたり3メガワット時の電気を使用すると研究者たちは明らかにした。 CEPCはボソン当たり4.1メガワット時のエネルギー消費でほぼ遅れていました。 リニアマシンはCとともにエネルギー効率の点でより悪い性能を示した。^サム ボソン当たり18メガワット時でダミーの底に到達します（「消費電力の多い提案」を参照）。

ロンドンのロイヤルホロウェイ大学の粒子物理学者であるVeronique Boisvertは、次の加速器を選択する際には、炭素排出量がコストと同じくらい重要であると述べた。 著者のアプローチは、これらの排出量を推定するための良い最初のステップだと彼女は付け加えます。 しかし、この研究に含まれていない各施設の建設、解体、および検出器によって生成された温室効果ガスによる排出量は、運営フットプリントと同じくらい重要です。

家の変更

北京高エネルギー物理学研究所（IHEP）所長であり、CEPCの先駆者であるWang Yifangは、将来の衝突機のカーボンフットプリントは非常に重要な問題であると同意します。 研究の方法は健全ですが、使用された多くの数値は変更される可能性がある仮定に基づいていると彼は付け加えます。 CEPCのための技術を磨くための継続的な努力は、現在の見積もりに比べてエネルギー消費を10％まで減らすことができると彼は言います。

Cの背後にある物理学者^サム カリフォルニア氏は、カリフォルニア州スタンフォード大学の粒子物理学者であるカテリーナ・ヴェルニエリ氏も述べています。

Wangは、ホスト国の再生可能電力の増加によって報告書の結論が「劇的に変化」する可能性があると付け加え、中国は化石燃料からのエネルギーの割合を現在の83％から2035年には64％に減らす計画だと付け加えた。 CEPCが運営されることを望む場合。 実際、多くの潜在的なホスト国が2050年以前にカーボンゼログリッドを目指しているとBoisvertは言います。

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しかし、ほとんどのトンネルで使用されるセメントの生産から発生する土木工学プロセスから排出される排出物は、まだ除去するのが難しいと彼女は言います。 そこC^サム FCCの周囲90kmに比べて長さが8kmに過ぎず、炭素フットプリントがより低くなければならないという利点があります。

現時点では、衝突機械の動作に関連するカーボンフットプリントは、一般的に建設のカーボンフットプリントよりも大きいとJanotは言います。 建設中の排出量を考慮すると、Higgs粒子あたりのFCCの炭素フットプリントはおよそ2倍になりますが、総量は依然として運用のみに基づく線形アクセラレータのフットプリントよりはるかに低いと言います。

著者らは、部分的に地球温暖化と戦うことが両方の人にとって個人的に非常に重要であるため、分析を行ったとJanotは言います。 しかし、世界の次の衝突を選ぶときに環境問題を考慮することは、研究者が政府と国民の支持を得るのにも役立つだろうと彼は言います。

Wangは、すべての衝突設計はエネルギー効率を最大化する必要がありますが、どのマシンを作成するかについての最終的な決定は、全体的なコスト、ホスト国の入力、および国際的なサポートを含む多くの要因に基づいていると述べています。