Jyväskylän yliopiston professori Markus Kortelainen on teoreettisen ydinfysiikan huippuosaaja

Teoreettisessa ydinfysiikassa pyritään ymmärtämään atomiytimien rakennetta, niiden reaktioita ja niissä vaikuttavia perusvuorovaikutuksia. Tutkimus perustuu matemaattisiin malleihin ja teorioihin, kuten esimerkiksi tiheysfunktionaaliteoriaan, joiden avulla pyritään kuvaamaan ydinrakenteen monimutkaisia ilmiöitä mahdollisimman tarkasti. Ydinrakenteen ymmärtäminen liittyy moniin muihin fysiikan prosesseihin, kuten esimerkiksi tähtien alkuainesynteesiin. 

- Teoreettinen ydinfysiikka yhdistää syvällisen matemaattisen ajattelun ja luonnon perusilmiöiden ymmärtämisen. Lisäksi teoreettinen lähestymistapa tarjoaa mahdollisuuden mallintaa ja ennustaa ilmiöitä, joita ei voida suoraan havaita kokeellisesti. Juuri tämä näkymättömän maailman ymmärtäminen kiehtoo minua syvästi, kertoo professori Markus Kortelainen Jyväskylän yliopistosta.  

Kansainvälinen yhteistyö vie ydinfysiikan tutkimusta eteenpäin 

Professori Kortelainen on teoreettisen ydinrakennefysiikan huippuosaaja eikä Suomessa alan tutkimusta harjoiteta muualla kuin Jyväskylän yliopistossa. Hän tekeekin paljon kansainvälistä yhteistyötä tutkimuksen parissa. Tällä hetkellä yhteistyötä tehdään erityisesti Yorkin (University of York) ja Lyonin yliopistojen (University of Lyon) tutkimusryhmien kanssa.  

- Kun tutkijat eri taustoista kohtaavat, syntyy uusia ideoita ja yhteistyömahdollisuuksia. Monimuotoinen tiedeyhteisö rikastuttaa ajattelua ja auttaa näkemään tutkimuskohteet laajemmassa mittakaavassa, mietiskelee Kortelainen. 

Fysiikka ja luonnonilmiöt ovat kiehtoneet Kortelaista nuoresta pitäen. Hän on kotoisin Pohjois-Savosta ja päätyi opiskelemaan fysiikkaa Jyväskylän yliopistoon. Filosofian maisteriksi valmistumisen jälkeen opinnot jatkuivat väitöskirjan parissa. Hän väitteli vuonna 2006. Vähän tämän jälkeen hän teki tutkimusta kolme vuotta Tennesseen yliopistossa (University of Tennessee) ja Oak Ridgen kansallisessa laboratoriossa (Oak Ridge National Laboratory) palaten takaisin Jyväskylän yliopistoon. Jyväskylän yliopisto palkitsi Kortelaisen yhdessä fysiikan laitoksen tutkimusinsinööri Mikael Reposen kanssa Tieteellisellä läpimurto -palkinnolla vuonna 2022. Kortelainen laati tutkimuksen teoreettisen osuuden. 

- Testasimme parhaimpien ydinmallien ennusteita hopea-96:n ytimen kokeellisiin mittauksiin. Vaikka käytännön suoria sovelluskohteita ei läpimurrosta heti ole löydettävissä, antaa uusi löytö meille tutkijoille lisää ymmärrystä atomien ja sitä pienempien hiukkasten ominaisuuksista. Tuloksista syntyi myös artikkeli Nature Communications –tiedejulkaisuun, selventää Kortelainen. 

Teoreetikon työ ei ole yksin puurtamista 

Parasta Kortelaisen mielestä ydinfysiikan tutkimisessa on uusien asioiden löytäminen. Teoreetikon työhön liittyy oman työpöydän äärellä ajatusten pyörittelyä, laskemista, mallien rakentamista sekä keskustelua ja ideointia kollegoiden kanssa.  

- Välillä tulee hetkiä, jolloin tuntuu, ettei mikään etene. Silloin siirryn hetkeksi jonkun muun asian pariin. Yllättäen juuri silloin ratkaisu löytyy kuin itsestään. Se muistuttaa siitä, miksi tutkiminen on niin palkitsevaa. Ei siksi, että kaikki olisi heti selvää, vaan siksi, että syntyy jotain uutta ja merkityksellistä, kertoo Kortelainen. 

Lisäksi yhteistyötä tehdään kokeellisten ydinfysiikkojen kanssa. Kokeellinen ydinfysiikka tekee mittauksia ja suorittaa kokeita, kuten ydinreaktioita hiukkaskiihdyttimissä vahvistaakseen tai testatakseen teoreettisia malleja. 

- Vaikka teoreetikko työskentelee usein mallien ja laskelmien parissa, syntyy todellinen edistys, kun teoria kohtaa kokeellisen todellisuuden. Yhteistyö tuo uusia näkökulmia, testaa hypoteeseja ja auttaa kehittämään entistä tarkempia malleja, sanoo Kortelainen.