欧州のエネルギー危機により大型ハドロン衝突型加速器が停止する可能性

ヨーロッパは今、エネルギー危機に陥っている。ウクライナ侵攻の余波でロシア政府がガス供給を制限した結果、ヨーロッパ大陸の暖房費と電気代は桁違いに高騰した。

ヨーロッパの中心部、フランスとスイスの国境沿いにある欧州原子核研究機構（CERN）の素粒子物理学研究所も同じ苦境に直面している。今月、CERNの職員らが、最近再開された大型ハドロン衝突型加速器（LHC）の運用を制限、あるいは停止する計画を立てていると報じられた。

世界最大かつ最も高価な衝突型加速器であるLHCが短期間停止するとしても、それは粒子加速器研究にとっては異例なことではない。しかし、より長期間の休止状態に入ると、複雑な問題が生じる可能性がある。

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CERN は小さな都市と同じくらいの電力を消費しているという人もいますが、それはある程度真実です。同グループ自身の認めるところによると、同研究所の年間消費電力は、近隣のスイスのジュネーブの約 3 分の 1 です。正確な数字は月ごと、年ごとに異なりますが、研究所の粒子加速器は CERN の電気料金の約 90% を占めています。

地上の観察者にとって、なぜこれほど多くのエネルギーが亜原子粒子、プラズマ、暗黒物質を含む難解な物理学の実験に投入されているのか疑問に思うのは当然だ。「現在の状況を考慮し、社会的責任の一環として、CERN は今冬のエネルギー消費を削減する計画を立てています」と、同グループの広報担当者であるマイリス・ニコレット氏はプレス声明で述べた。

とはいえ、CERN は、エネルギー戦略がすでにある程度持続可能なため、一般のヨーロッパ人のような公共料金の懸念はない。施設はフランスの電力網から電力を得ており、その電力の 3 分の 2 以上は核分裂から供給されている。これは世界最高の割合だ。これにより、LHC の二酸化炭素排出量が大幅に削減されるだけでなく、輸入化石燃料への依存度も大幅に低下する。

しかし、フランスの電力網にはもう一つの奇妙な点がある。ヨーロッパの多くの国が家の暖房にガスを頼っているのに対し、フランスの家庭では電気ヒーターが使われていることが多いのだ。その結果、寒い時期には電気代が2倍になることもある。現在、国内の原子炉56基のうち32基がメンテナンスや修理のために停止している。フランス政府は、 冬までにほとんどの発電所を再開し、エネルギー危機に備えて送電網を強化する。

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しかし、それが実現しなければ、CERN は電力供給不足に直面することになるかもしれない。たとえこの研究界の巨人が予算を割いて電力を支払ったとしても、フランスの原子炉の稼働状況次第では、電力が足りなくなるかもしれない。 「今秋は価格の問題ではなく、供給の問題だ」と、欧州原子核研究機構（CERN）のエネルギー管理委員会のセルジュ・クローデ委員長はサイエンス誌に語った。

しかし、LHC にとって休止状態は特別なことではない。過去には、CERN は冬の間、メンテナンスのために粒子加速器を停止したことがある。今年も例外ではない。加速器管理者は 11 月から 3 月まで休止する予定だ。欧州のエネルギー危機が 2023 年まで続くと、LHC の休止は暖かい季節まで、あるいはそれ以上続く可能性がある。

CERNの広報担当者によると、CERNの管理者らは選択肢を検討しているという。フランス政府は、朝や夕方など電力需要がピークとなる時間帯にLHCを稼働させないよう命令するかもしれない。あるいは、CERNは主力施設の稼働を継続させるために、敷地内にある小型の加速器の一部を停止させようとするかもしれない。

しかし、すべての素粒子物理学者が、単一の機械にエネルギーを優先させることに賛成しているわけではない。「その機械を動かしながら、他のすべてをオフにすることは正当化できないと思います」と、英国シェフィールド大学の素粒子物理学者で、LHCの実験の1つであるATLASの協力者であるクリスティン・ローワッサー氏は言う。

一方、LHC は無期限に停止することで失うものが大きい。1 年以上電源を切らなければならない場合、非常に小さなスケールでの衝突を観察するために使用される検出器などの衝突装置の機器が劣化し始める可能性がある。「だからこそ、電源を切って 5 年待つようにと無条件に宣伝する人はいないのです」とローワッサー氏は言う。また、LHC を休止状態に維持するにはかなりのエネルギーも必要である。

CERN の加速器が稼働していなくても、データを精査している世界中の素粒子物理学者には、やるべきことが山ほどある。この分野での実験では、位置、速度、そして何千もの衝突から得られた数え切れないほどの謎の物質のかけらなど、膨大な結果が得られる。専門家は、記録されてから 10 年経っても、測定値の中に隠れている亜原子レベルのアーティファクトを見つけることができる。物理学の研究の流れがエネルギー危機のために止まることはまずないだろう。

今のところ、LHC の 3 回目の実験に電力を供給するかどうかの決定は未定のままである。今週、CERN の職員は、今後の進め方について、機関の監督当局に計画を提示する予定である。その解決策は、次にフランス政府とスイス政府に協議のために提示される。最終決定はその後にのみ公表される。

「今のところ、物理学者たちがこれらの計画に大きな懸念を抱いているとは必ずしも思えません」とローワッサー氏は言う。CERN がより大きな懸念に後れを取らざるを得ないのであれば、科学界の多くの人々がそれを受け入れるだろう。