Väitös: Koneoppiminen vauhdittaa kvarkki-gluoniplasman ominaisuuksien määrittämistä (Hirvonen)
Jyväskylän yliopistossa valmistuneessa fysiikan alan väitöstutkimuksessa kehitettiin raskasionitörmäysten virtausdynaamista mallintamista ja uusia koneoppimistekniikoita simulaatioiden nopeuttamista varten. Tuloksia voidaan hyödyntää esimerkiksi hiukkasfysiikan tutkimuskeskuksen (CERN) CERN-LHC-kiihdyttimen korkean energian ydintörmäyksissä muodostuvan vahvasti vuorovaikuttavan aineen ominaisuuksien entistä tarkempaan kartoittamiseen.
Korkean energian raskasionitörmäyksissä syntyvissä hiukkassysteemeissä vallitsevat äärimmäiset olosuhteet, joissa normaalisti protoneihin ja neutroneihin sidotut kvarkit ja gluonit liikkuvat vapaasti muodostaen uudenlaista ainetta. Tämän kvarkki-gluoniplasmaksi (QGP) kutsutun aineen lämpötila on jopa 300 000 kertaa suurempi kuin auringon ytimen lämpötila. Raskasionitörmäyksissä muodostunut QGP on kuitenkin erittäin lyhytikäistä. Se jäähtyy takaisin normaaliksi aineeksi 100 miljoonaa kertaa lyhyemmässä ajassa kuin mitä valolta menee yhden mikrometrin matkaan. Siitä huolimatta QGP:n ominaisuuksia voidaan kartoittaa vertaamalla kokeellisesti mitattua dataa simulaatioiden kanssa.
- Erityisen kiinnostava QGP:n ominaisuus on sen ominaisleikkausviskositeetti, joka kuvaa nesteen kykyä vastustaa virtausta. Mittaustulosten ja virtaussimulaatioiden vertailun perusteella voidaankin arvioida QGP:n ominaisleikkausviskositeetin olevan erittäin pieni tavallisiin nesteisiin, kuten veteen, verrattuna, selventää väitöskirjatutkija Henry Hirvonen Jyväskylän yliopistosta.
Haasteena suuri laskenta-aika
Vaikka QGP:n ominaisuuksia on pystytty määrittämään kohtuullisella tarkkuudella aiemminkin, on entistä paremman ymmärryksen saamiseksi tärkeää ottaa huomioon mahdollisimman monia mitattuja suureita. Tämän tekee kuitenkin haastavaksi simulaatioihin kuluva valtava laskenta-aika.
- Valitettavasti joidenkin mittaussuureiden laskeminen virtausdynaamisesta mallista vaatii erittäin suuren määrän hitaita törmäyssimulaatioita, jotta niitä voitaisiin hyödyntää QGP:n ominaisuuksien määrittämisessä. Monesti puhutaan jopa 100 miljoonasta CPU-tunnista, kertoo Hirvonen.
Koneoppiminen ratkaisuna
Väitöskirjassaan Hirvonen ratkaisee laskenta-aikaongelman koneoppimisen avulla.
- Väitöskirjani eräs päätavoitteista on ollut hitaiden simulaatioiden korvaaminen neuroverkoilla, jolloin tarvittava laskenta-aika tippuu murto-osaan aiemmasta. Tämä mahdollistaa tulevaisuudessa QGP:n ominaisuuksien määrittämisen entistäkin paremmalla tarkkuudella, Hirvonen toteaa.
FM Henry Hirvosen teoreettisen fysiikan fysiikan väitöskirja ”Probing Properties of Quark-Gluon Plasma Using Machine Learning” tarkastetaan 6.9.2024 klo 12.00 fysiikan laitoksen luentosalissa FYS1. Vastaväittäjänä toimii professori Bjoern Schenke (Brookhaven National Laboratory, NY, USA) ja kustoksena yliopistotutkija Harri Niemi (Jyväskylän yliopisto). Väitöstilaisuuden kieli on englanti.
Väitöskirja Probing Properties of Quark-Gluon Plasma Using Machine Learning” on luettavissa JYX-julkaisuarkistossa: https://jyx.jyu.fi/handle/123456789/96689
Avainsanat
Yhteyshenkilöt
Väitöskirjatutkija Henry Hirvonen, henry.v.v.hirvonen@jyu.fi
Elina LeskinenViestinnän asiantuntija
Puh:+358 50 461 7880elina.leskinen@jyu.fiKuvat
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
Kymmenen vuotta vanha teoria on toteutunut: 2D-topologinen materiaali toteutettu22.1.2026 14:00:00 EET | Tiedote
Jyväskylän yliopiston ja Aalto-yliopiston tutkijat ovat toteuttaneet kokeellisesti kaksiulotteisen topologisen kide-eristeen. Tämä kvanttimateriaalityyppi on ollut teoreettisesti tunnettu jo yli kymmenen vuotta, mutta käytännön soveltaminen on viivästynyt materiaalien rajoitteiden vuoksi.
Kevään 2026 ensimmäinen yhteishaku: Jyväskylän yliopiston uudet kandidaattiohjelmat kiinnostivat22.1.2026 11:00:29 EET | Tiedote
Syksyllä 2026 alkavat Jyväskylän yliopiston englanninkieliset ohjelmat houkuttelivat jälleen runsaasti kansainvälisiä ja kotimaisia hakijoita. Kevään 1. yhteishaussa oli haettavana 20 kansainvälistä maisteriohjelmaa sekä kaksi kandidaattiohjelmaa Jyväskylän yliopiston kuudesta tiedekunnasta.
Uusi verkkomedia monipuolistaa koulutuskeskustelua tutkimustiedolla22.1.2026 08:00:00 EET | Tiedote
Koulutuksesta on avoin verkkomedia, joka popularisoi koulutustutkimusta ja tarjoaa kentän toimijoille, päättäjille, vanhemmille ja muille koulutuksesta kiinnostuneille tuoreita näkökulmia koulutukseen ja oppimiseen.
THE-ranking 2026: Jyväskylän yliopisto säilytti vahvat tieteenalasijoitukset21.1.2026 10:00:00 EET | Tiedote
Jyväskylän yliopiston kasvatustieteellinen tutkimus arvioitiin sijalle 126–150 maailmassa tutkimuspainotteisia yliopistoja vertailevalla Times Higher Education – World University Rankings –tieteenalakohtaisella listalla. Sijoitus oli sama kuin viime vuonna. Myös sijoitus Suomen kakkosena säilyi edellisvuodesta. Listalle pääsi 830 yliopistoa.
Väitös: Varhaiskasvatuksen opettajan katse tukee pienten lasten osallistumista vuorovaikutukseen leikin aikana (Isotalo)21.1.2026 08:44:33 EET | Tiedote
Kun alle 3-vuotias lapsi ei vielä osaa pukea ajatuksiaan ja tunteitaan sanoiksi, opettaja turvautuu katseeseen. Väitöstutkimuksessaan KM Susanna Isotalo hyödynsi silmänliiketeknologiaa, jonka avulla pystytään tuottamaan tietoa opettajan katseen kohdistumisesta vuorovaikutustilanteissa leikin ja ohjatun toiminnan aikana.
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