| Kain kotisivu ~ Mitä teen työkseni |
Alla oleva tieto on vanhentunutta. Työskentelen nykyään Neuroverkkojen tutkimusyksikössä opettavana tutkijana.
Olen jatko-opiskelijana Helsingin yliopistossa. Työskentelen Fysiikan tutkimuslaitoksen hiukkasfysiikan fenomenologia-projektissa. Tutkin hiukkasfysiikan matemaattisten mallien näkymistä fysikaalisissa mittauksissa. Syksyllä olen assistenttina kurssille Hiukkasfysiikan teoriat.
Nykykäsityksen mukaan kvanttikenttäteoriat ovat pohjana "Kaiken Teorialle". Uskotaan, että maailmaa kuvaavat ns. säieteoriat, jotka yhdistävät kaikki neljä vuorovaikutusta: gravitaation, heikon vuorovaikutuksen, vahvan vuorovaikutuksen ja sähkömagnetismin.
Hiukkasfysiikassa käytetään yleensä energian yksikkönä gigaelektronivolttia (GeV). SI-järjestelmässä energian yksikkönä käytetään joulea (J), joka vastaa energiaa, joka tarvitaan kilogramman painoisen esineen nostamiseen kymmenellä senttimetrillä. Yksi gigaelektronivoltti vastaa energiaa, joka vapautuisi vetyatomin muuttuessa kokonaan energiaksi; jouleissa 1 GeV = 1.6 10-10 J. Tämä vaikuttaa pieneltä, mutta oikeamman vertailukohdan matalaenergiafysiikkaan antaa energiatiheys: kvanttikenttäteoria 100 GeV:n energiaskaalalla, jota esimerkiksi CERN:n LEP-kiihdytin tutkii, vastaa energiatiheyttä 2.1 1045 joulea kuutiometrissä. 2.1 1045 joulea taas vastaa energiaa, jonka sata aurinkoa tuottaisi kahden miljardin vuoden aikana (auringon ikä on noin viisi miljardia vuotta). Tämä energiatiheys on kiihdytinkokeissa keskittynyt erittäin pienelle alueelle, suuruusluokaltaan 2.0 10-18 metriä.
Kvanttikenttäteorioita voidaan luokitella energiaskaalalla. Suuremmilla energioilla teoriasta näkyy enemmän yksityiskohtia, kun taas pienemmillä energioilla maailmaa voi kuvata yksinkertaisimmilla malleilla, jotka ovat hyviä arvioita fysikaalisesta todellisuudesta. Säieteoriat, joiden uskotaan olevan täsmällinen esitys maailmasta, ovat matemaattisesti vaikeita käsitellä. Käytännössä fysikaalisia ennusteita antavat laskut tehdään mittakenttäteorioissa, jotka kuvaavat maailmaa varsin tarkasti ns. Planckin skaalaa, 1019 GeV, pienemmillä energioilla.
Planckin skaalan ja 1016 GeV:n välillä maailmaa uskotaan kuvaavan supersymmetrinen suuri yhtenäisteoria. 1016 GeV:n ja noin 500 GeV:n välissä maailmaa kuvaa hyvällä tarkkuudella ns. supersymmetrinen standardimalli. 500 GeV:a pienemmillä energioilla on voimassa hiukkasfysiikan standardimalli. Nykyiset hiukkaskokeet ovat tutkineet vasta noin 100-300 GeV ja sitä pienempiä energioita. Näistä kaikista vain standardimalli on kokeellisesti todennettu - se onkin sitten yksi tarkimmin kokeellisesti todennetuista fysikaalisista teorioista.
Muutamaa sataa gigaelektronivolttia suuremmilla energioilla näkyvät ilmiöt, kuten melkein kaikki edellä esitetty, on pakosta enemmän tai vähemmän spekulatiivista. Standardimallista kuitenkin tiedetään, että se ei voi olla lopullinen kaikkea kuvaava teoria. Jotta teoria säilyisi ristiriidattomana, viimeistään 1000 GeV:n energiaskaalalla teorian luonteen pitäisi muuttua supersymmetriseksi. Tämä näkyisi pieninä muutoksina matalilla energioilla suoritetuissa tarkkuusmittauksissa ja lukuisina uusina hiukkasina alueella, joita rakenteilla olevat hiukkaskiihdyttimet tulevat tutkimaan.
Teoreettinen hiukkasfysiikka jaetaan usein matemaattiseen hiukkasfysiikkaan ja hiukkasfysiikan fenomenologiaan. Matemaattinen fysiikka tutkii kvanttikenttäteorioita ja niiden abstraktia rakennetta. Hiukkasfysiikan fenomenologia tutkii kuinka nämä teoriat näkyvät fysikaalisissa kokeissa ja ilmiöissä, esimerkiksi hiukkaskiihdyttimissä ja astrofysikaalisissa ja kosmologisissa ilmiöissä. Tämä on tärkeää tietoa tulkittaessa mittaustuloksia ja suunniteltaessa uusia koejärjestelyjä.
Itse olen keskittynyt supersymmetrisiin mittakenttäteorioihin ja niiden näkymiseen hiukkaskiihdyttimissä. Tiedetään, että supersymmetrian on oltava rikkoutunut. Kukaan ei vain täsmälleen tiedä miten. Supersymmetria voisi rikkoutua esimerkiksi gravitaatiovuorovaikutusten kautta tai varsin uutena ajatuksena mittavuorovaikutusten avulla. Nykyään työskentelen jälkimmäisen, mittavuorovaikutusten kautta tapahtuvan symmetriarikon ja sen ennustaman fysiikan parissa.
Hyvän popularistisen johdatuksen hiukkasfysiikkaan antaa CERN:n esittely (englanniksi).