Fyysikot sukeltavat tuntemattomaan Higgsin bosonin löytymisen jälkeen
CERNissä tehtävästä tutkimuksesta tuli maailmankuulua viimeistään vuonna 2012, kun Nobelin fysiikanpalkintoon seuraavana vuonna johtanut Higgsin bosoni löydettiin. Samalla hiukkasfysiikan standardimalli täydentyi lopullisesti. Pekkanen ja tuhannet muut fyysikot CERNissä tutkivat nyt ilmiöitä, joihin viisi vuotta sitten saavutettu ymmärrys alkeishiukkasten maailmasta ei riitä.
Vain 15 prosenttia koko tunnetun universumin massasta on näkyvää, loppu on pimeää ainetta, josta tiedämme hyvin vähän. Yhtä sitkeä mysteeri on pimeä energia, joka saa maailmankaikkeuden laajentumaan ja työntää avaruuden kappaleita poispäin toisistaan.
“Samanlaisia avoimia kysymyksiä on edelleen paljon, joten meidän tulee lähteä etsimään vastauksia ja ymmärtää ilmiötä, joita fysiikassa ei edelleenkään osata selittää”, Pekkanen sanoo.
Eräs keino on törmäyttää vetyatomien ytimiä eli protoneita erittäin korkeilla nopeuksilla ja energiamäärillä – ja tutkia, mitä tapahtuu. Pekkanen kollegoineen on tutkinut erityisesti törmäyksissä syntyviä hiukkasryöppyjä. Ryöpyt näet saattavat kätkeä merkkejä täysin uusista hiukkasista.
Ruumiinavauksia miljoonille hiukkasryöpyille
Ryöppyjen hiukkastason tutkimuksesta on muodostumassa oma fysiikan alansa, jota Pekkanen on ollut rakentamassa CERNin Compact Muon Solenoid (CMS) -kokeessa. Siinä tutkijat tallentavat protonien törmäyksiä CERNin Suuressa Hadronitörmäyttimessä ja mittaavat, mitä niissä tapahtuu. Lähes jokaisessa törmäyksessä syntyy hiukkasryöppyjä eli kymmenien kvarkeista koostuvien hiukkasten suihkuja. Tutkijat pyrkivät laskemaan ryöppyjen kokonaisenergiamäärän ja mittaamaan, miten energia jakautuu eri hiukkastyyppien kesken.
Sensorien poimimia tuhansia signaaleja mallinnetaan algoritmien avulla ja törmäyksistä tehdään tietokonesimulaatiota, jotta sensoreita voidaan virittää yhä herkemmiksi.
”Yritämme saada mahdollisimman tarkan kuvan hiukkasryöpyistä. Mittaamme niitä miljoonilla sensoreilla kaksikymmenmetrisessä, 15 tuhannen tonnin mittalaitteessamme. Mitä tarkemmiksi pääsemme mittaustuloksissamme, sitä todennäköisemmin pystymme havaitsemaan uusia hiukkasia”, Pekkanen kertoo.
Hiukkasryöpyt voisivat Pekkasen mukaan olla avain uusien massiivisien hiukkasten löytymiseen. Hän on etsinyt niitä protonien törmäyksistä, joissa syntyy kaksi vastakkaisiin suuntiin syöksyvää hiukkasryöppyä.
“Ne voisivat olla tapahtumia, joissa tuntematon hiukkanen syntyy ja saman tien hajoaa muiksi hiukkasiksi. Olemme analysoineet miljardeja törmäyksiä ja etsineet niistä poikkeavia ja epäjohdonmukaisia ilmiöitä, jotka voisivat olla merkkejä vallankumouksellisista uusista hiukkasista”, Pekkanen selittää.
Pekkanen on tutkimuksessaan käyttänyt korkeinta Suurella Hadronitörmäyttimellä saavutettua törmäysten energiamäärää, 13 teraelektronivolttia. Se on paljon jo yhdelle protonille, noin lentävän hyttysen liike-energiaa vastaava määrä. Kaikkien hiukkaskiihdyttimessä kiitävien protonien yhteenlaskettu energiamäärä riittäisi jumbojetin lentämiseen.
Kokeet jatkuvat, ja vuoden 2022 loppuun mennessä Suurella Hadronitörmäyttimellä pyritään keräämään nykyistä kymmenen kertaa enemmän dataa.
”Toistaiseksi emme ole löytäneet Higgsin bosonista seuraavaa uutta, massiivista hiukkasta. Todennäköisesti tarvitsemme uuden sukupolven hadronitörmäyttimiä ja mittalaitteita, jotta voimme törmäyttää monta kertaa nykyistä suuremmilla energiamäärillä – ja selvittää pitkään arveluttaneet fysiikan mysteerit.”
Juska Pekkanen väitteli Aalto-yliopiston teknillisen fysiikan laitokselle 5.12.2017.
Linkki väitöskirjaan: https://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/28899
Avainsanat
Yhteyshenkilöt
Juska Pekkanen
juska@cern.ch
puh. 050 379 7128
Kuvat
Linkit
Tietoja julkaisijasta
Aalto-yliopistossa tiede ja taide kohtaavat tekniikan ja talouden. Rakennamme kestävää tulevaisuutta saavuttamalla läpimurtoja avainalueillamme ja niiden yhtymäkohdissa. Samalla innostamme tulevaisuuden muutoksentekijöitä ja luomme ratkaisuja maailman suuriin haasteisiin. Yliopistoyhteisöömme kuuluu noin 13 000 opiskelijaa ja yli 4 500 työntekijää, joista 400 on professoreita. Kampuksemme sijaitsee Espoon Otaniemessä.
Tilaa tiedotteet sähköpostiisi
Haluatko tietää asioista ensimmäisten joukossa? Kun tilaat tiedotteemme, saat ne sähköpostiisi välittömästi julkaisuhetkellä. Tilauksen voit halutessasi perua milloin tahansa.
Lue lisää julkaisijalta Aalto-yliopisto
KAJ-yhtyeen Eurooppaa kiertänyt sauna mallinnettiin 3D:nä – Aalto-yliopisto tallentaa Pohjanmaan kulttuuriperintöä virtuaalitodellisuuteen16.5.2025 13:50:00 EEST | Tiedote
Kuka tahansa voi kurkistaa sisään Euroopan sydämet valloittaneen KAJ-yhtyeen kuuluisaan saunaan, sillä se on nyt mallinnettu 3D:nä. Aalto-yliopiston tutkijat kuvasivat saunan Vöyrillä osana laajempaa hanketta, jossa tallennetaan pohjalaista kulttuuriperintöä uudella tavalla. 3D-malli saunasta on nyt median vapaasti ladattavissa tästä kansiosta. Aalto-yliopiston Rakennetun ympäristön mittauksen ja mallinnuksen instituutti eli MeMo on parhaillaan Pohjanmaan kiertueella mallintamassa paikallisia museoita, rakennuksia ja esineitä. Tarkoituksena on kehittää uudenlaisia tapoja visualisoida ja pelillistää kulttuuriperintöä, ja näin innostaa nuoria sen pariin. Samalla luodaan saavutettavia virtuaalikokemuksia – teekkarimaisella rohkeudella, MeMon johtaja Hannu Hyyppä muistuttaa. Mallinnusta tehdään useilla erilaisilla 3D-teknologioilla. ”Drooniteknologialla mallinnamme rakennetun ympäristön. Tätä yhdistetään sitten laserkeilausaineistoon, jota otetaan sekä ulkoa että sisältä. Erilaiset kamera-
Ennallistamisasetus ei yksin pysäytä luontokatoa kaupungeissa – laatu ratkaisee, ei pelkkä vihreän määrä15.5.2025 13:30:00 EEST | Tiedote
Helsingistä laaditut erilaiset skenaariot kaupungin kasvun ja kaupunkivihreän yhteensovittamisesta osoittivat, että viherryttämisellä on melko pieni vaikutus luonnon monimuotoisuuteen. Lisäksi viherryttäminen edellyttäisi kaupunkirakenteen huomattavaa tiivistämistä.
EU Nature Restoration Law alone won’t halt urban biodiversity loss, says study15.5.2025 13:30:00 EEST | Press release
Urban greening alone has limited impact on biodiversity, and meeting EU restoration targets may require significantly densifying city structures, shows a new study.
Aalto-yliopiston muodin ja tekstiiliosaamisen kärkitapahtuma Näytös/Näyttely25 nyt laajempana kuin koskaan14.5.2025 08:45:00 EEST | Tiedote
Toukokuun lopussa kansainvälisen muoti- ja tekstiilimaailman katseet kohdistuvat Aalto-yliopistoon ja sen kärkitapahtumaan Näytös/Näyttely25. Mukana on koko Aallon tekstiilin, vaatteen ja muodin alueen osaaminen, kun sekä muodin kandidaattipääaineesta että muodin ja tekstiilin maisteripääaineesta (Fashion, Clothing and Textile Design) valmistuvat opiskelijat esittelevät opinnäytetyönsä. Tapahtuma on kaksiosainen. Näytös25-muotinäytöstä on mahdollista seurata livelähetyksenä verkossa osoitteessa aalto.fashion tai Instagram-tilillä @aalto_fashion torstaina 22.5.2025 alkaen klo 20.30. Tekstiilin, vaatteen ja muodin konsepteja näyttelyn muodossa esittelevä Näyttely25 on yleisölle avoinna 16.–31.5.2025 Otaniemen kampuksen Väre-rakennuksessa. Suomalaiselle muoti- ja tekstiiliosaamiselle on paljon kysyntää Muoti peilaa ympäröivän yhteiskunnan tilaa ja on jatkuvassa muutoksessa. Tällä hetkellä kestävyyskriisin keskellä kamppaileva maailma tarvitsee erityisen paljon luovien alojen tarjoamaa pos
Filosofi Frank Martela tutki Minecraftia ja tappajadroonia – havaitsi, että tekoälyllä on vapaa tahto13.5.2025 16:00:00 EEST | Tiedote
Tutkimuksessa tarkasteltiin Minecraft-pelin Voyager-agenttia ja kuvitteellista tappajadroonia. Martelan mukaan ne täyttävät kolme vapaan tahdon ehtoa – ja siksi tekoälylle tarvitaankin moraalista kompassia.
Uutishuoneessa voit lukea tiedotteitamme ja muuta julkaisemaamme materiaalia. Löydät sieltä niin yhteyshenkilöidemme tiedot kuin vapaasti julkaistavissa olevia kuvia ja videoita. Uutishuoneessa voit nähdä myös sosiaalisen median sisältöjä. Kaikki tiedotepalvelussa julkaistu materiaali on vapaasti median käytettävissä.
Tutustu uutishuoneeseemme