[論文レビュー] Climate impacts of particle physics

K. Bloom, Véronique Boisvert+6 more|arXiv (Cornell University)|Mar 23, 2022

Climate Change Communication and Perception被引用数 12

ひとこと要約

このホワイトペーパーは、新しい施設や実験のための排出報告を義務化し、バーチャルおよびハイブリッド会議を推進し、科学分野全体の炭素削減目標を設定することで、米国の素粒子物理学計画に気候影響評価を統合することを提言する。標準化された報告、脱炭素化計画、コミュニティ全体の関与を促進することで、高エネルギー物理学がグローバルな気候目標と整合するようにし、主な成果として旅行に起因する排出削減と機関の責任体制の強化が得られる。

ABSTRACT

The pursuit of particle physics requires a stable and prosperous society. Today, our society is increasingly threatened by global climate change. Human-influenced climate change has already impacted weather patterns, and global warming will only increase unless deep reductions in emissions of CO$_2$ and other greenhouse gases are achieved. Current and future activities in particle physics need to be considered in this context, either on the moral ground that we have a responsibility to leave a habitable planet to future generations, or on the more practical ground that, because of their scale, particle physics projects and activities will be under scrutiny for their impact on the climate. In this white paper for the U.S. Particle Physics Community Planning Exercise ("Snowmass"), we examine several contexts in which the practice of particle physics has impacts on the climate. These include the construction of facilities, the design and operation of particle detectors, the use of large-scale computing, and the research activities of scientists. We offer recommendations on establishing climate-aware practices in particle physics, with the goal of reducing our impact on the climate. We invite members of the community to show their support for a sustainable particle physics field (https://indico.fnal.gov/event/53795/).

研究の動機と目的

• 素粒子物理学の研究およびインfraストラクチャの炭素フットプリントを評価・低減することで、深刻な気候危機に対処すること。
• 大規模科学プロジェクトに対する社会的監視の高まりに応えるために、前もって排出ガスを報告し削減すること。
• 気候意識をプロジェクト計画および機関文化に組み込むことで、素粒子物理学が社会的責任を果たし、持続可能であることを保証すること。
• 長距離航空旅行の削減とハイブリッド／バーチャル会議モデルの導入を通じて、科学的共同作業の公平性と包摂性を促進すること。
• 素粒子物理学活動のあらゆるスコープにおいて、排出量を測定・報告するための標準的で透明性の高い指標を確立すること。

提案手法

• 新規の素粒子物理学施設および実験の環境影響評価に、建設、運用、コンピューティング、旅行を含む気候影響報告を統合する。
• 米国および国際的な研究所間で排出報告を標準化し、一貫性があり比較可能なデータ収集とベンチマーク手法を可能にする。
• 透明で包摂的なプロセスを用いて、研究所、実験、個々の研究者に対して、コミュニティ主導の具体的な削減目標を実施する。
• 長距離航空機の利用を削減するため、バーチャルおよびハイブリッド会議形式を優先し、会議開催地の選定を飛行距離を最小限に抑えるように最適化する。
• 2040年までの電力の脱炭素化や炭素価格の導入といった将来の気候シナリオを、長期的なプロジェクト計画および費用モデルに組み込む。
• 排出削減を図りながらも科学的共同作業を維持できる、手頃で高品質なデジタル会議プラットフォームの開発を支援する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 素粒子物理学プロジェクトは、計画段階でどのように気候影響を評価できるか？
• RQ2 素粒子物理学の研究およびインfraストラクチャのライフサイクル全体で、主な温室効果ガス排出源は何か？
• RQ3 バーチャルおよびハイブリッド会議が、科学的共同作業および包摂性に悪影響を及げない範囲で、対面の旅行をどの程度代替可能か？
• RQ4 国際的な素粒子物理学機関間で排出報告を標準化するには、どのようにすれば透明性と説明責任を確保できるか？
• RQ5 素粒子物理学研究のコアな実践に気候責任を組み込むには、どのような制度的・文化的な変化が必要か？

主な発見

• 現在の米国の一人当たりCO2排出量（14.2 tCO2e/年）は、1.5°Cの地球温暖化を制限するための必要炭素予算（1.1 tCO2e/年）の10倍以上高い。
• 国際会議の航空機利用は排出に大きく寄与しており、1回の会議で900～1,800 tCO2eの排出が生じる。一方、ベジタリアンまたはビーガン料理を提供すれば、1,600人規模の会議で16～23 tCO2eの排出削減が可能である。
• バーチャル会議は、ラテンアメリカやアフリカを含む代表が不足しがちな地域からの参加を増加させ、抽象論の提出における女性の参加率を高めることも示されている。
• 本論文に言及される研究では、航空機利用頻度と学術的インパクト（例：hインデックス）との間に強い相関は認められないため、旅行の削減は科学的に正当化可能である。
• 長期的な素粒子物理学プロジェクトでは、将来の炭素価格の導入や電力の脱炭素化を考慮する必要があり、これらは総プロジェクトコストおよび実現可能性に影響を及ぼす。
• 標準化された排出報告とコミュニティ全体の削減目標は、分野全体の気候影響低減に向けた透明性と説明責任を確保するために不可欠である。