Im Jahr 2012 revolutionierte der Large Hadron Collider (LHC) des CERN die Teilchenphysik, als bekannt wurde, dass das Higgs-Boson vom leistungsstärksten Teilchenbeschleuniger der Welt erzeugt und nachgewiesen wurde.
Doch die Arbeit des LHC ist noch nicht beendet. Es befindet sich derzeit in seinem dritten Lauf und wird auf ein Upgrade mit hoher Leuchtkraft vorbereitet, das zu mehr Kollisionen und damit zur Erzeugung von mehr Higgs-Teilchen führen wird. Aber schließlich muss der Beschleuniger ausgemustert und ersetzt werden.
Die Vergleiche des Stromverbrauchs oder der Leuchtkraft, die für eine bestimmte Leistung für zukünftige Higgs-produzierende Collider geliefert werden, wurden weithin in Betracht gezogen, aber ein neues Papier ist erschienen Das Europäische Physikalische Journal Plus von CERN-Forscher Patrick Janot und Alain Blondel von der Universität Genf betrachtet die Umweltauswirkungen zukünftiger „Higgs-Fabriken“, die den LHC ersetzen könnten.
„Was an dieser Forschung neu ist und durch unser persönliches Interesse am Naturschutz motiviert ist, ist die Einstellung zu Umweltbelangen“, sagt Janot. „Wir stellen die ökologische Zukunft unseres Planeten als eines der obersten Entscheidungskriterien bei der Auswahl, dem Design und der Optimierung eines Colliders dar.“
In dem Papier sagt Janot, dass er und Co-Autor Blondel die Umweltauswirkungen in Bezug auf den CO2-Fußabdruck pro produziertem Higgs-Boson ausdrücken, was darauf hindeutet, dass dieser Wert bei der Auswahl der zukünftigen Higgs-Fabrik minimiert werden sollte.
Das Papier schlägt vor, dass von fünf derzeit vorgeschlagenen Ersatzbeschleunigermodellen – die alle eine „Higgs-Fabrik“-Stufe haben – kreisförmige Collider eine fantastische physikalische Leistungsfähigkeit und auch die beste Energieeffizienz im Fall von Higgs-Boson-Studien haben.
„Dieser Vorteil wird für eine CERN-Anlage durch die besseren CO2-Emissionseigenschaften des verwendeten Stroms multipliziert“, fügt Janot hinzu. „Dieser Unterschied erreicht bei den angedachten Projekten einen Faktor von 100 und sollte bei der Auswahl auf jeden Fall ein starkes Gewicht haben.“
Janot schließt ab: „Wir glauben, dass es wichtig ist, die Botschaft auszusenden, dass Wissenschaftler dafür sensibel sind, und schlagen vor, dies bei der Auswahl der Einrichtungen zu berücksichtigen.“
Patrick Janot et al, Der CO2-Fußabdruck vorgeschlagener e+e-Higgs-Fabriken, Das Europäische Physikalische Journal Plus (2022). DOI: 10.1140/epjp/s13360-022-03319-w