Kansainvälisyys kiehtoo ja kehittää professori Tuomas Grahnia

Tuore Jyväskylän yliopiston fysiikan professori Tuomas Grahn on kokeellisen ydinfysiikan asiantuntija. Kokeellisessa ydinrakennetutkimuksessa pyritään ymmärtämään paremmin atomiytimien mikroskooppista rakennetta ja niiden käyttäytymistä. Tavoitteena on päästä paremmin selville maailmankaikkeuden mikroskooppisten rakenneosasten lainalaisuuksista. 

Atomin ytimien syntetisointia 

Grahn tutkii raskaiden, neutronirikkaiden atomien ytimiä. Tutkimus usein toteutetaan törmäyttämällä hiukkaskiihdyttimellä kiihdytettyjä atomeita ja törmäyttämällä niitä kohtioatomeihin. Törmäyksen vaikutuksesta atomien ytimet joko fuusioituvat tai pirstoutuvat kevyemmiksi ytimiksi, jolloin tuotetaan luonnossa esiintymättömiä radioaktiivisia ytimiä. 

- Osa tuotetuista ytimistämme ovat hyvin tärkeitä tutkimuskohteita astrofysikaalisen r-prosessi-alkuainesynteesin kannalta. Luonnon raskaimmat alkuaineet aina uraaniin saakka ovat syntyneet nopeiden neutronisieppausten, eli r-prosessin välityksellä. Tähän tarvitaan suuria neutronitiheyksiä, joita voi esiintyä esimerkiksi neutronitähtien törmäyksissä ja supernovaräjähdyksissä. Alkuainesynteesin ymmärtämiselle tärkeitä ytimen ominaisuuksia voidaan tutkia kiihdytinlaboratorioissa, selventää uusi fysiikan professori Tuomas Grahn Jyväskylän yliopistolta. 

Tutkimus on kokeellista ja sisältää myös uusien laitteiden kehitys-, ylläpito- ja optimointityötä, mikä mahdollistaa myös uusien teknologioiden syntymisen. Lisäksi tutkimukseen liittyy instrumentaatiokehitystä. 

- Tutkimusta tehdään usein myös laajassa kansainvälisessä yhteistyössä, jolloin tutkijat matkustavat laboratorioon osallistuakseen sekä itse kokeeseen, että sen valmisteluun. Kansainvälinen tutkimusyhteistyö onkin työn parhaimpia puolia, iloitsee Grahn. 

Ytimien tutkimus avaa uuden maailman 

Maailmankaikkeuden materia on muodostunut pienistä hiukkasista, mm. protoneista ja neutroneista, jotka tottelevat tunnettuja kvanttimekaniikan lakeja. Kvanttimekaniikka on teoria, joka selittää mikroskooppisten hiukkasten ja siten materian ominaisuuksia, jotka poikkeavat huomattavasti makroskooppisista ilmiöistä.  

- Esimerkiksi epävakaissa atomin ytimisissä, joissa neutronien ja protonien lukumäärät poikkeavat huomattavasti toisistaan, on havaittu erilaisten kvanttimekaanisten konfiguraatioiden rinnakkaiseloa. Näiden ominaisuuksien ymmärtämisellä voi olla seuraamuksia esim. alkuainesynteesin ymmärtämiseen. Tutkimukseni keskittyykin ytimien tutkimiseen ääriolosuhteissa, sanoo Grahn. 

Kansainvälinen tutkimusyhteistyö rikastuttaa työtä 

Tuomas Grahn on kotoisin Jyväskylästä, joten Jyväskylän yliopistossa oli helppo myös aloittaa opinnot vuonna 1997. Ydinfysiikan pariin hän päätyi ollessaan kesäharjoittelussa professori Rauno Julinin tutkimusryhmässä kiihdytinlaboratoriossa.  

- Pääsin näkemään käytännössä, miten tutkimusta tehdään ja innostuin saman tien isoilla laitteilla tehtävästä tutkimuksesta, koejärjestelyjen valmistelusta, osallistumisesta spektrometrian suunnitteluun ja data-analyysin tekoon, muistelee Grahn.  

Grahn kokee, että tutkijat, tutkimusryhmät ja kiihdytinlaboratorio ovat erittäin arvostettu kansainvälisesti. Kiihdytinlaboratorio tarjoaa myös opiskelijoille tärkeän kanavan kansainvälistymiselle.   

- On tärkeää, että jo opintojen alkuajoista lähtien pääsee tutustumaan ison tutkimusryhmän toimintaa ja saa uralle tärkeitä kontakteja, kun ympäri maailmaa vierailee kansainvälisiä tutkijoita. Se auttaa myös opiskelijoita työllistymisessä, sanoo Grahn.   

Opinnot jatkuivat Jyväskylän yliopistossa aina väitökseen asti. Tämän jälkeen Grahn päätyi tutkijatohtoriksi Liverpoolin yliopistoon Englantiin viettäen siellä 3,5 vuotta. Takaisin Jyväskylän yliopistoon hän palasi saadessaan Suomen Akatemian tutkijatohtorirahoituksen.  

FAIR-kiihdytinlaboratorio täydentää fysiikan laitoksen kansainvälistä tutkimustoimintaa 

Jyväskylän yliopiston fysiikan laitoksella on merkittävä vaikutus Saksan Darmstadtiin rakenteilla olevaan monitieteiseen ja kansainväliseen FAIR-kiihdytinlaboratorioon (Facility for Antiproton and Ion Research in Europe). Grahn toimii Fysiikan tutkimuslaitoksen FAIR-toiminnan projektipäällikkönä Suomessa ja hänen vastuullaan on koordinoida Suomessa kiihdytinkomponenttien suunnittelua, rakentamista ja toimitusta FAIRiin. 

- Englannissa ollessani tutustuin FAIR-toimintaan ja ymmärsin kansainvälisen yhteistyön merkityksen. Eri maiden tutkijoiden tapaaminen parantaa tutkimuksen laatua, uudistumista ja vaikuttavuutta, kertoo Grahn.  

FAIR:n lisäksi Grahnille on kertynyt uran aikana rutkasti muutakin kansainvälistä kokemusta. Hän on tehnyt paljon tutkimusyhteistyötä Euroopan hiukkasfysiikan tutkimuskeskuksessa (CERN) ja Yhdysvaltojen Argonne National Laboratoryssa. 

Kaikki on mahdollista Jyväskylän yliopistossa 

Jyväskylän yliopisto on mahdollistanut Grahnille monipuolisen uran ja työarjen. Fysiikan laitoksella on välitön työyhteisö, joka toimii yhdessä niin hyvinä kuin vaikeina hetkinä. Ongelmat saadaan ratkeamaan hyvässä hengessä ja keneltä tahansa voi kysyä apua. Hän nauttii myös opiskelijoiden ja jatko-opiskelijoiden ohjauksesta sekä kollegoiden kanssa yhteisestä mentoroinnista.  

- Jyväskylän yliopisto on oikeastaan mahdollistanut minulle kaiken sekä kansallisesti että kansainvälisesti, naurahtaa Grahn.