Väitös 7.8.2023: Gluonisaturaation ennusteista kohti kokeellisia mittaustuloksia (Penttala)
Jyväskylän yliopistossa valmistunut fysiikan alan väitöstutkimus on kehittänyt teoriaa, jolla voidaan tuottaa tarkempia ennusteita gluonisaturaation tutkimista varten. Tuloksia voidaan käyttää saturaation etsimiseen sekä nykyisissä että tulevaisuuden hiukkaskiihdyttimissä.
Nykykäsityksen mukaan atomiytimien protonit ja neuronit koostuvat kvarkeista ja gluoneista, joita voidaan kuvata kvanttiväridynamiikaksi kutsutun teorian avulla. Tämä teoria on kuitenkin erittäin monimutkainen, minkä vuoksi sen avulla on hankala laskea tarkasti ytimien rakennetta. Yleensä joudutaankin turvautumaan erilaisiin approksimaatioihin kuten häiriöteoriaan, jonka avulla tuloksia voidaan laskea likimääräisesti.
Kvanttiväridynamiikka ennustaa, että korkeilla energioilla gluonien määrä protoneissa ja neutroneissa alkaa kasvaa merkittävästi. Tämän kasvun ei ole kuitenkaan mahdollista jatkua loputtomasti. Atomiytimien gluonitiheys kasvaa jossain vaiheessa niin suureksi, että gluonit alkavat yhdistyä keskenään eikä gluonien määrä siten enää kasva. Tätä ilmiötä kutsutaan gluonisaturaatioksi.
Gluonisaturaation tutkiminen vaatii suuria energioita
Gluonisaturaation tutkimista varten niin kutsutut diffraktiiviset prosessit ovat erittäin hyödyllisiä. Tässä diffraktio viittaa optiikan ilmiöön, jossa valo kohtaa sen aallonpituuden kokoluokkaa olevan kappaleen. Samalla tavoin diffraktiivisissa prosesseissa atomiytimiä tutkitaan fotoneilla eli valon alkeishiukkasilla. Korkean energian hiukkastörmäyksissä fotonien aallonpituudet ovat ytimen kokoluokkaa. Tällöin fotonit toimivat ikään kuin mikroskooppina, jonka avulla päästään käsiksi ytimen rakenteeseen.
Iso ongelma gluonisaturaation tutkimisessa on se, että gluonisaturaatiota tapahtuu vasta todella suurilla energioilla.
"Tämänhetkisissä hiukkasfysiikan kokeissa on viitteitä gluonisatuuratiosta, mutta mitään varsinaista 'savuavaa asetta' saturaatiosta ei ole havaittu", Jani Penttala kertoo. "Nykyiset havainnot voidaan selittää myös muilla keinoin."
Jotta gluonisaturaation vaikutuksia voidaan tutkia, täytyy teorian antaa tarkkoja ennusteita kokeellisille mittaustuloksille. Penttalan väitöskirjassa diffraktiivisia prosesseja on laskettu entistä tarkemmin kvanttiväridynamiikan häiriöteoriassa, mikä mahdollistaa aiempaa tarkemmat ennusteet. Näiden laskujen tuloksia voidaan verrata kokeisiin, mikä puolestaan auttaa jäljittämään saturaatiota kokeellisesta mittausdatasta.
Tulevaisuuden kiihdyttimissä piilee ratkaisu
Tulevaisuuden hiukkaskiihdyttimissä on tarkoitus päästä tutkimaan gluonisaturaatiota entistä tarkemmin. Eräs tapa tähän on tutkia entistä raskaampia atomiytimiä, joissa saturaatioilmiön odotetaan olevan voimakkaampi. Tämä on yksi iso motivaatio Brookhavenin kansalliseen laboratorioon rakennettavalle elektroni-ionitörmäyttimelle (Electron-Ion Collider), jossa saturaatiota päästään tutkimaan esimerkiksi kulta-atomien ytimillä.
”Väitöskirjani tuloksia voidaankin käyttää suoraan tuottamaan ennusteita tulevaisuuden kiihdyttimille”, Penttala toteaa lopuksi.
FM Jani Penttalan fysiikan väitöskirja ”Diffractive Processes at Next-To-Leading Order in the Dipole Picture” tarkastetaan 7.8.2023 klo 12.00 fysiikan laitoksen luentosalissa FYS1. Vastaväittäjänä toimii professori Lech Szymanowski (National Centre for Nuclear Research, Puola) ja kustoksena akatemiatutkija Heikki Mäntysaari (Jyväskylän yliopisto). Väitöstilaisuuden kieli on englanti.
Julkaisutiedot
Väitöskirja “Diffractive Processes at Next-To-Leading Order in the Dipole Picture” on luettavissa JYX-julkaisuarkistossa: http://urn.fi/URN:ISBN:978-951-39-9674-1
Avainsanat
Yhteyshenkilöt
Jani Penttala, jani.j.penttala@jyu.fi
Jyväskylän keskustassa sijaitsevan yliopiston kauniilla puistokampuksella sykkii monitieteinen ja moderni tiedeyliopisto – ihmisläheinen ja dynaaminen yhteisö, jonka 2500 asiantuntijaa ja 15 000 opiskelijaa etsivät ja löytävät vastauksia huomisen kysymyksiin. Jyväskylän yliopisto on ollut tulevaisuuden palveluksessa jo vuodesta 1863, jolloin suomenkielinen opettajankoulutus sai alkunsa täältä. Voimanlähteenämme on moniarvoinen vuoropuhelu tutkimuksen, koulutuksen ja yhteiskunnan välillä. Vaalimme tutkimuksen ja koulutuksen tasapainoa sekä ajattelun avoimuutta – sytytämme taidon, tiedon ja intohimon elää viisaasti ihmiskunnan parhaaksi. www.jyu.fi
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 Jyväskylän yliopisto
Väitös: Tunteet muovaavat oppimista hoitotyön simulaatio-opetuksessa (Salo)9.1.2026 14:35:14 EET | Tiedote
Hoitotyön simulaatio-opetus herättää sairaanhoitajaopiskelijoissa voimakkaita tunteita, jotka vaikuttavat siihen, miten opiskelijat oppivat toimimaan yhdessä sekä valmistautuvat tulevaan työelämään. KM, TtM Virpi Salon väitöskirjatutkimus tuo esiin tunteiden merkityksen yhteisöllisessä oppimisessa hoitotyön simulaatio-opetuksessa.
Liikuntatieteellinen tiedekunta listattiin maailman parhaiden joukkoon – ShanghaiRankingissa sijoitus 25.8.1.2026 07:00:00 EET | Tiedote
ShanghaiRanking on laittanut jälleen kerran järjestykseen maailman parhaat liikuntatieteelliset yliopistoyksiköt. Jyväskylän yliopiston liikuntatieteellisen tiedekunnan sijoitus on listalla 25. Sijoitus kertoo tiedekunnan erinomaisesta tasosta, sillä listalla on 300 liikuntatieteiden alan yksikköä yliopistoista ympäri maailman.
Väitös: Euroopan keskuspankki suhtautui viestinnässään selvästi vakavammin inflaation ylityksiin tavoitetasosta kuin alituksiin7.1.2026 11:16:58 EET | Tiedote
KTM Joni Heikkinen tutki Jyväskylän yliopiston kauppakorkeakoulun taloustieteen väitöskirjassaan kotitalouksien odotuksia sekä viestinnän merkitystä makrotaloudessa. Väitöskirjan keskeinen tulos koskee Euroopan keskuspankin rahapoliittista viestintää, jonka mukaan EKP:n suhtautuminen inflaation poikkeamiin oli epäsymmetristä vanhan rahapoliittisen strategian aikana vuosina 1999–2021. Tuolloin inflaation ylityksiin hintavakaustavoitteesta suhtauduttiin selvästi vakavammin kuin sen alituksiin. Lisäksi väitöskirja osoittaa, että median sävy on yhteydessä inflaatio-odotuksiin eri väestöryhmissä, ja että verkkohakudata tarjoaa lisäinformaatiota lyhyen aikavälin talouskehityksen ennakointiin.
Ensimmäisen luokan opettajat hyötyivät kaksivuotisen esiopetuksen kokeilun digitaalisesta arviointipalautteesta5.1.2026 08:30:00 EET | Tiedote
Jyväskylän yliopiston sekä Turun yliopiston tutkijat ovat selvittäneet opettajien ja rehtoreiden näkemyksiä heille toimitetusta kaksivuotisen esiopetuksen kokeilun digitaalisesta oppilaspalautteesta. Arviointipalaute sisälsi tietoa kokeiluun osallistuneiden oppilaiden luku- ja laskutaidosta sekä sosioemotionaalisista taidoista ensimmäisellä luokalla. Tulokset esitettiin oppilas- ja luokkatasoisesti suhteessa koko ikäluokkaan. Erityisesti uransa alkuvaiheessa olevat opettajat ja rehtorit hyötyivät saamastaan arviointipalautteesta. Lisäksi selvitettiin, missä määrin rehtorit hyödyntävät koulukohtaista koostetietoa tietojohtamisen tukena. Rehtoreiden tiedolla johtamisen käytännöissä olisi raportin mukaan vielä kehitettävää.
Väitös: Psykologinen joustavuus tukee urheilijoiden hyvinvointia (Ronkainen)5.1.2026 07:30:00 EET | Tiedote
Kuuden viikon psykologisen joustavuuden harjoittelu voi parantaa urheilijoiden psyykkistä hyvinvointia sekä vähentää stressioireita, selviää PsM Hannaleena Ronkaisen väitöstutkimuksen tuloksista. Ronkainen väittelee psykologian tohtoriksi Jyväskylän yliopistossa perjantaina 16.1.2026.
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