Väitös: Radioaktiivisten ionien tutkimukseen kehitetyllä laitteistolla läpimurto eksoottisten ytimien tutkimuksessa (Virtanen)
Väitöstyössään Ville Virtanen kehitti ja otti käyttöön uudenlaisen ionikimputtimen sekä massaspektrometrin Jyväskylän yliopiston kiihdytinlaboratoriossa. Monikierroslentoaika-massaspektrometri (MR-ToF-MS) on jo osoittautunut menestykseksi ja tulee avaamaan täysin uusia mahdollisuuksia eksoottisten ionien tutkimukseen.
Tarkat eksoottisten radioaktiivisten ionien atomimassamittaukset ovat tärkeitä atomiytimessä olevien protonien ja neutronien välisten vuorovaikutusten ymmärtämiseksi. Massamittauksista saadaan myös tietoa alkuaineiden synnystä astrofysikaalisissa olosuhteissa, sekä erinäisten pitkäikäisten radioaktiivisten isotooppien hajoamispoluista kohti vakaata ainetta. Samalla saadaan arvokasta tietoa, jonka pohjalta ydinteorian keskiössä olevan vahvan ydinvuorovaikutuksen malleja voidaan kehittää ja koettaa mittatuloksia vastaan.
- Atomimassamittauksiin liittyy kuitenkin kaksi haastetta: eksoottisten isotooppien lyhyt elinikä ja tuotetun ionisuihkun koostumus. Mittaukseen käytettävä ionisuihku koostuu hyvin monenlaisista ioneista, joista suuri osa haittaa kiinnostavan, kokeen kohteena olevan ionin mittausta. Väitöskirjatutkimuksessani kehitetyllä laitteistolla pystytään vastaamaan näihin haasteisiin, selventää väitöskirjatutkija Ville Virtanen Jyväskylän yliopistosta.
Laitteistokehitys mahdollistaa lyhytikäisten ydinten mittaukset
Ville Virtasen väitöskirjatutkimuksessa asennettiin ja käyttöönotettiin Jyväskylän yliopiston kiihdytinlaboratorion ioniohjain-isotooppierotinsuihkulinja-laitteistoon (IGISOL) monikierroslentoaika-massaspektrometri (MR-ToF-MS), jolla voi sekä erotella että mitata eksoottisten radioaktiivisten isotooppien atomimassoja. Tämän massaspektrometrin käyttöä varten uudelleenrakennettiin IGISOL-laitteiston nelinaparadiotaajuuskenttä-jäähdytin-kimputtimen (RFQ cooler-buncher) kimputusosio.
- Kehitetty laitteisto soveltuu erityisesti kiihdytinlaboratoriossa tuotettavien lyhytikäisten, alle sekunnin kymmenesosassa puoliintuvien radioisotooppien atomimassamittauksiin. Sitä voidaan hyödyntää myös nopeana massaerottimena erilaisiin laser- ja hajoamisspektroskopiatutkimuksiin ja muihin kokeisiin, täsmentää Virtanen.
19 vuotta kestänyt mysteeri ratkesi
Väitöskirjatutkimuksessa kehitetyillä laitteilla tehdyillä mittauksilla ratkaistiin vuodesta 2006 asti avoin hopea-94-isotoopin kaksoisprotonihajoamisongelma. Kaksoisprotonihajoaminen on harvinainen radioaktiivisen hajoamisen tapahtuma, jossa nimensä mukaisesti kaksi protonia tunneloituu atomiytimestä ulos.
- Tätä hajoamista on toistaiseksi havaittu vain pienellä joukolla atomiytimiä, joilla on parillinen määrä protoneita, protoniluvultaan parittoman hopean isotooppia 94Ag lukuun ottamatta, kertoo Virtanen.
Kuitenkin parittoman protonimäärän on toistaiseksi katsottu suosivan yhden protonin tunneloitumista. Lentoaika-massamittaukset osoittivat tämän hopeaisotoopin olevan merkittävästi kevyempi kuin aiemmin oli uskottu, paljastaen kaksoisprotonihajoamisen olevan käytännössä mahdotonta. Tutkimus siis osoitti, että kaksoisprotonihajoamisesta löytyy todistusaineistoa vain ytimille, joissa on parillinen määrä protoneja.
- Hopea-94 on erityinen ydin, sillä se koostuu yhtä monesta protonista ja neutronista, jolloin juuri protonien ja neutronien välisten vuorovaikutusten odotetaan nousevan esiin voimakkaimmin. Sen ydinsidosenergia siis antaa meille lisää tietoa protonien ja neutronien välisestä vahvasta vuorovaikutuksesta, mainitsee Virtanen.
FM Ville Virtasen väitöskirjan ”Radioaktiivisten ionien massaerotus ja atomimassamittaukset monikierroslentoaika-massaerottimella IGISOL-laitoksessa” tarkastustilaisuus on 15.10.2025 klo 12:00 alkaen fysiikan laitoksen salissa FYS1. Vastaväittäjänä toimii Dr. Vladimir Manea (Laboratoire de Physique des 2 Infinis Irène Joliot-Curie) ja kustoksena yliopistonlehtori Tommi Eronen (Jyväskylän yliopisto). Väitöstilaisuuden kieli on englanti.
Väitöskirjan “Radioaktiivisten ionien massaerotus ja atomimassamittaukset monikierroslentoaika-massaerottimella IGISOL-laitoksessa” on luettavissa JYX-julkaisuarkistossa: https://jyx.jyu.fi/jyx/Record/jyx_123456789_106005?sid=209819217
Avainsanat
Yhteyshenkilöt
Väitöskirjatutkija Ville Virtanen, ville.a.virtanen@jyu.fi
Kuvat
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
Raakun ääni kuuluu Rovaniemellä 16.10.202514.10.2025 07:05:00 EEST | Tiedote
Tiedekeskus Pilkkeessä Rovaniemellä järjestetään järjestyksessään kolmas kansallinen raakkuseminaari 16.10.2025 teemalla Raakut, kalatalous, tuulivoima ja kaivokset. Seminaarin järjestäjänä on LIFE Revives -hanke, jonka tavoitteena on lohi-, taimen- ja raakkukantojen elvyttäminen.
Yläkoululaiset pääsevät tutustumaan tiedeleirillä avaruuteen14.10.2025 07:05:00 EEST | Tiedote
Jyväskylän yliopiston matemaattis-luonnontieteellinen tiedekunta ja Keski-Suomen LUMA-keskus järjestävät yläkoululaisille tarkoitetun tiedeleirin Jyväskylän yliopiston Konneveden tutkimusasemalla 13.-15.10.2025.
Jyväskylän yliopiston uusi professori Ilkka Pölönen on tutkinut spektrikameran avulla niin ihosyöpiä, rikospaikkoja kuin taideteoksiakin13.10.2025 08:00:00 EEST | Tiedote
Ilkka Pölönen aloitti laskennallisen data-analyysin professorina Jyväskylän yliopiston informaatioteknologian tiedekunnassa. Hänen tutkimuksensa keskiössä ovat spektrikamerat ja niiden tuottamien kuvien analysointi koneoppimisen ja matemaattisen mallintamisen avulla.
Lantionpohjan kuntoon voi vaikuttaa elämäntavoilla13.10.2025 07:00:00 EEST | Tiedote
Jyväskylän yliopiston vastavalmistuneessa gerontologian ja kansanterveyden väitöskirjassa tutkittiin fyysistä aktiivisuutta, syömiskäyttäytymistä ja kehonkoostumusta lantionpohjan toimintahäiriöiden riskitekijöinä. Tutkimus osoitti, että elämäntavoilla voi vaikuttaa lantionpohjan terveyteen. Esimerkiksi runsas hedelmien kulutus ja laadukkaampi ruokavalio pienensi riskiä kokea ponnistusvirtsankarkailun oireita.
Monimuotoisuuden turvaaminen vaatii parempaa huomiointia metsänhoidossa13.10.2025 06:30:00 EEST | Tiedote
Tehometsätalous heikentää biologista monimuotoisuutta ja vähentää luonnonsuojelullisesti arvokkaiden metsien määriä maailmanlaajuisesti, myös Suomessa. Jyväskylän yliopistossa tehdyssä tutkimuksessa selvitettiin hakkuiden laajuutta biodiversiteetin kannalta eriarvoisissa metsissä Suomessa vuosien 2018–2022 aikana. Tulokset osoittavat, että hakkuita on tehty myös monimuotoisuudeltaan erityisen rikkaissa metsissä, mikä korostaa tarvetta integroida luonnonsuojelu tiiviimmin metsänhoidon käytäntöihin.
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