Väitös 7.8.2023: Gluonisaturaation ennusteista kohti kokeellisia mittaustuloksia (Penttala)
31.7.2023 13:00:00 EEST | Jyväskylän yliopisto | Tiedote
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
Normaalikoulun yläkoulun ja lukion rakennuksen ikkunaan ammuttu kuula-aseella10.4.2026 13:13:47 EEST | Tiedote
Tilanne Normaalikoulun yläasteen ja lukion rakennuksessa on ohi.
Jyväskylän yliopisto mukana EU:n tukemassa eurooppalaisessa kvanttipilottihankkeessa10.4.2026 07:10:00 EEST | Tiedote
Jyväskylän yliopisto on mukana Euroopan unionin tukemassa SPINS‑kvanttipilottihankkeessa, joka vahvistaa Euroopan asemaa kvanttilaskennan kehittäjänä. Hanke keskittyy puolijohdepohjaisiin spin‑kubitteihin ja tähtää kvanttisirujen kehittämiseen tulevaisuuden kvanttilaskentasovelluksia varten. Hankkeen kokonaisbudjetti on yhteensä 50 miljoonaa euroa.
Suomen ensimmäinen väitöskirja burleskitaiteesta: “Riisuminen paljastaa yhteiskunnan normeja”8.4.2026 06:59:00 EEST | Tiedote
Burleskissa riisuminen voi olla yhtä aikaa sekä viihdyttävä osa esitystä että harkittu teko haastaa länsimaisia kauneus- ja kehoihanteita. Tätä FM Salli-Sofia Ritola tarkastelee tuoreessa väitöskirjassaan, joka on ensimmäinen suomalaisesta burleskitaiteesta tehty väitöstutkimus. Tutkimus osoittaa, että suomalainen burleski sekä hyödyntää että haastaa länsimaisia kauneus- ja kehoihanteita tehden siitä myös poliittisen teon.
Väitös: Puupohjaisten innovaatioiden mahdollisuudet nähdään merkittävinä, mutta potentiaalin toteutuminen vaatii tukea7.4.2026 09:00:00 EEST | Tiedote
KTM Venla Wallius tarkastelee Jyväskylän yliopiston kauppakorkeakoulun yritysten ympäristöjohtamisen väitöstutkimuksessaan erilaisten toimijoiden näkemyksiä puupohjaisista innovaatioista ja niiden mahdollisuuksista osana kestävyyssiirtymää. Tutkimuksen mukaan useat sidosryhmät näkevät puupohjaisilla innovaatioilla olevan monia mahdollisuuksia kestävyyssiirtymän edistämisessä, mutta potentiaalin toteutuminen edellyttää lisää investointeja, tutkimusta, läpileikkaavaa yhteistyötä toimijoiden välillä, viestintää sekä poliittista tukea.
Lasten ulkoilu ja useamman lajin harrastaminen vähentyvät jo ensimmäisten kouluvuosien jälkeen7.4.2026 08:34:32 EEST | Tiedote
Jyväskylän yliopiston tuore väitöstutkimus osoittaa, että lasten ulkoilun määrä ja monilajinen liikuntaharrastaminen ovat korkeimmillaan alakoulun alkuvuosina. Tämän jälkeen liikunnan määrä vähenee ja harrastaminen keskittyy yhä enemmän yhteen lajiin. Kuitenkin juuri omatoiminen ulkoilu yhdistettynä monilajiseen harrastamiseen tukee parhaiten lasten fyysistä aktiivisuutta, fyysistä kuntoa ja motorisia taitoja.
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