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
Jyväskylän yliopistoon valittiin 2755 uutta opiskelijaa3.7.2025 13:33:27 EEST | Tiedote
Jyväskylän yliopistoon hyväksyttiin kevään toisessa yhteishaussa ja yliopistojen avoimen väylän erillishaussa yhteensä 2755 uutta opiskelijaa. Lukuvuosi alkaa elokuun lopussa uusien opiskelijoiden orientaation merkeissä. Onnittelemme kaikkia valittuja!
Taiteen ja kulttuurin valtionavustusten leikkaukset uhkaavat toiminnan kehittämistä ja kansainvälistymistä, todetaan tuoreessa tutkimuksessa25.6.2025 12:05:37 EEST | Tiedote
Taiteen ja kulttuurin (harkinnanvaraisten) valtionavustusten leikkaukset koettelevat lähes kaikkia tukea saavia organisaatioita, erityisesti yhdistyksiä. Vaikka leikkaukset heikentävät perustoimintaa, ne rajoittavat ennen kaikkea toiminnan kehittämistä ja kansainvälistymistä, todetaan Jyväskylän yliopiston tuoreessa tutkimuksessa. Selvityksen tilasi opetus- ja kulttuuriministeriö.
Jyväskylän yliopiston uusi diagnostisten terveystieteiden maisteriohjelma tarjoaa jatkotutkintoväylän bioanalyytikoille ja röntgenhoitajille25.6.2025 07:05:00 EEST | Tiedote
Jyväskylän yliopistossa alkaa täysin uusi diagnostisten terveystieteiden maisteriohjelma, joka tarjoaa jatkokoulutusmahdollisuuden erityisesti bioanalyytikoille ja röntgenhoitajille. Vastaavaa tiedeyliopistotasoista koulutusta ei Suomessa ole muualla tarjolla.
Sosiaali- ja terveysministeriöltä 1,1 miljoonaa euroa rahoitusta Jyväskylän yliopiston sosiaalityön tutkimushankkeille24.6.2025 09:24:49 EEST | Tiedote
Sosiaali- ja terveysministeriö on myöntänyt valtionavustusta 18 sosiaalityön yliopistotasoiselle tutkimushankkeelle. Tutkimushankkeiden tavoitteena on vahvistaa sosiaalityön ja sosiaalihuollon vaikuttavuutta, laatua ja asiakasturvallisuutta sekä asiakkaiden osallisuutta ja toimijuutta sosiaalihuollossa.
Jyväskylän Kesän puheohjelmassa pohditaan sivistyksen merkitystä ajassa24.6.2025 07:45:00 EEST | Tiedote
Tänä vuonna Jyväskylän Kesän sivistys-teemaisessa puheohjelmassa tarkastellaan muun muassa sananvapauden ja vastuun suhdetta, koulutuksen ja demokratian tulevaisuutta sekä arkkitehtuurin roolia yhteiskunnassa. Festivaaliviikolla 2.–7.7.2025 voi osallistua myös tiedettä ja taidetta yhdistävälle luontoretkelle, jaloitella ajatuksiaan filosofien opastamana, tutustua niityn perustamiseen niittytalkoisiin osallistumalla.
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