Le temps de l’énergie bon marché est révolu, ce qui obligeait la recherche scientifique en physique des particules à être à jour. Les instruments modernes d’étude des particules et surtout les différents accélérateurs consomment tellement d’énergie qu’ils ont un impact écologique néfaste sur l’environnement. Cela conduit à une forte opinion selon laquelle toutes les futures conceptions d’accélérateurs devraient être soumises à l’évaluation d’impact environnemental la plus stricte.

Emplacement approximatif du futur collisionneur circulaire. Source de l'image : CERN

Emplacement approximatif du futur collisionneur circulaire. Source de l’image : CERN

Le complexe d’accélérateurs du CERN, dont le joyau est le Grand collisionneur de hadrons (LHC), consomme 200 MW en pointe, soit environ un tiers de la consommation de la ville voisine de Genève, qui compte environ 200 000 habitants. À l’avenir, le CERN a l’intention de créer un outil encore plus puissant pour l’étude du boson de Higgs et d’autres particules élémentaires – le futur collisionneur circulaire (FCC) d’une circonférence de 100 km. On l’appelle aussi « l’usine Higgs » . Cela augmentera énormément la consommation énergétique du complexe, ce qui nous fait réfléchir à l’efficacité énergétique future des expériences.

Le projet FCC n’a pas encore été approuvé, ce qui permet d’évaluer les options proposées en termes d’impact environnemental. Des calculs préliminaires montrent que, selon le projet de collisionneur de particules choisi, l’empreinte carbone de l’usine de Higgs peut différer d’un facteur 100. Cette conclusion a été tirée par des physiciens européens qui ont étudié le potentiel des successeurs du LHC. Et le plus gros projet face au FCC avec une circonférence de 100 km s’est avéré le plus efficace en termes d’énergie dépensée pour obtenir chaque boson de Higgs.

Actuellement, il existe cinq propositions pour la création d’un collisionneur positron-électron à haute énergie. Il s’agit de trois collisionneurs sur accélérateurs linéaires – le collisionneur linéaire international (ILC) au Japon, le collisionneur américain C3 et le collisionneur linéaire compact au CERN, ainsi que deux collisionneurs en anneau – le CERN FCC et le collisionneur électron-positon chinois (CEPC) . Des physiciens du CERN ont analysé chaque projet et sont arrivés à la conclusion que le futur collisionneur circulaire sera le plus économe en énergie, même en tenant compte de l’impact sur l’environnement des installations du collisionneur et de tous les travaux de construction nécessaires (bien que tous les calculs ci-dessous tiennent compte ne compte que la composante énergétique du travail des collisionneurs comme la plus importante).

Plus précisément, les chercheurs ont calculé que le futur collisionneur circulaire consommerait 3 MWh pour chaque boson de Higgs produit. Le CEPC chinois occupe la deuxième place en termes d’efficacité – 4,1 MWh par boson de Higgs. Le plus énergivore est le collisionneur américain C3, qui consommera 18 MWh pour chaque boson de Higgs.

Compte tenu de l’empreinte carbone de la production d’électricité dans chacun des pays où il est prévu de construire de futurs collisionneurs plus puissants, le futur collisionneur circulaire est à nouveau le plus respectueux de l’environnement – la production de chaque boson de Higgs au FCC s’accompagnera de la libération de 0,17 tonne d’équivalent CO 2 . L’ILC japonais, par exemple, produira 50 fois plus d’émissions par boson de Higgs (9,4 tonnes d’équivalent CO 2 ). Cette énorme différence est principalement due au fait que le futur collisionneur circulaire sera alimenté par le réseau électrique français, qui est dominé par l’électricité des centrales nucléaires.

De plus, si le futur collisionneur circulaire augmente le nombre de points d’interaction des particules de 2 à 4, son efficacité augmentera d’un facteur deux – jusqu’à 1,8 MWh pour chaque boson de Higgs et des émissions jusqu’à 0,1 tonne d’équivalent CO 2 .

Comme autre option pour réduire l’impact des collisionneurs du CERN sur l’environnement, il est proposé de prolonger la ligne électrique des centrales solaires en Afrique du Nord, bien que ce soit une autre histoire. Le fait est que la science fondamentale ne pourra pas progresser dans tous les pays et toutes les régions. Et on ne sait toujours pas comment la crise énergétique actuelle affectera tout cela. Le CERN a déjà pensé à réduire un certain nombre d’expériences secondaires, et il faudra s’en accommoder.

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