6.9.2019 Väitöstutkimus tarkentaa kuvausta ydinten rakenteesta alkeishiukkastasolla (Paakkinen)
Atomien ytimet koostuvat protoneista ja neutroneista. Nämä puolestaan koostuvat vielä pienemmistä kvarkeista ja gluoneista, joiden välinen vahva vuorovaikutus pitää myös atomien ytimet kasassa. Tämä samainen vuorovaikutus muokkaa protonien ja neutronien sisäistä rakennetta näiden ollessa kosketuksissa toisiinsa atomiytimen sisällä. Väitöstutkimus pyrkii tarkentamaan ymmärrystämme näistä muutoksista.
Tutkimus käyttää aineistonaan CERNin jättimäisellä hiukkaskiihdyttimellä saatuja tuloksia. Tällä LHC-hiukkastörmäyttimellä on ohjattu protonisuihku törmäämään lyijy-ydinsuihkuun. Tuloksista pyritään selvittämään lyijy-ytimen alkeishiukkasrakenteen yksityiskohtia.
”Siinä missä aiemmat kokeet ovat antaneet meille tietoa lähinnä ytimien kvarkkisisällöstä, LHC:n kaltaiset törmäyttimet kykenevät antamaan entistä tarkempaa tietoa myös ytimien gluonikoostumuksista. Tulosten mukaan raskaiden ytimien gluonijakaumat kokevat samankaltaisia muutoksia kuin mitä on aiemmin havaittu kvarkeilla”, kertoo FM Petja Paakkinen Jyväskylän yliopistosta.
Erilaatuiset kvarkit kokevat ydinmuutokset pitkälti samalla tavalla
Toinen aiemmin huonosti tunnettu puoli on, poikkeavatko eri kvarkkijakaumien ydinmuutokset toisistaan.
”Kvarkkeja on yhteensä kuutta eri laatua, joista ''ylös'' ja ''alas'' -kvarkit muodostavat protonit ja neutronit. Protonissa ylös-kvarkkeja on kaksi ja alas-kvarkkeja yksi, neutronissa taas päinvastoin. Koska ydin sisältää yleensä lähes samansuuruisen määrän molempia, on erilaatuisten kvarkkien jakaumien vertailu ollut toistaiseksi vaikeaa”, Paakkinen selittää.
Tutkimus pyrki valottamaan asiaa hyödyntämällä useiden erilaisten törmäysten mittaustuloksia. Tutkimuksen perusteella erilaatuiset kvarkit näyttäisivät kokevan ydinmuutokset keskenään hyvin samankaltaisesti, mutta jatkotutkimuksia asian varmentamiseksi vaaditaan.
Väitöstutkimuksen tuloksia voidaan hyödyntää muiden vastaavien törmäyskokeiden tulosten analysoinnissa.
”Esimerkiksi niin ikään CERNissä lyijy-lyijy –törmäyksillä synnytettävän kvarkki-gluoni-plasman eli hyvin korkean lämpötilan ydinaineen ominaisuuksien tutkimisessa entistä tarkempi tieto ytimien kvarkki- ja gluonirakenteesta on suureksi eduksi”, Paakkinen kertoo.
Tutkimus on julkaistu JYU Dissertations -sarjassa, numero 115, 2019, Jyväskylän yliopisto. ISBN 978-951-39-7828-0 (PDF), URN:ISBN:978-951-39-7828-0, ISSN 2489-9003
Linkki julkaisuun:
FM Petja Paakkisen teoreettisen fysiikan väitöskirjan "New constraints for nuclear parton distribution functions from hadron–nucleus collision processes" tarkastustilaisuus pidetään 6.9.2019 klo 12 alkaen fysiikan laitoksen salissa FYS1. Vastaväittäjänä toimii professori Juan Rojo (Vrije Universiteit Amsterdam, Alankomaat) ja kustoksena dosentti Hannu Paukkunen (Jyväskylän yliopisto). Väitöstilaisuus on englanniksi.
Väitöskirjan ohjaajina ovat toimineet dosentti Hannu Paukkunen ja professori Kari J. Eskola.
Petja Paakkinen kirjoitti ylioppilaaksi Kuopion Lyseon lukiosta vuonna 2008. Hän aloitti fysiikan opinnot Jyväskylän yliopistossa syksyllä 2009 ja valmistui filosofian maisteriksi vuonna 2015 pääaineenaan teoreettinen fysiikka.
äپٴᲹ:
Petja Paakkinen, petja.k.m.paakkinen@student.jyu.fi
Tiedottaja Tanja Heikkinen, tanja.s.heikkinen@jyu.fi, puh. 050 581 8351
Jyväskylän yliopiston matemaattis-luonnontieteellinen tiedekunta
Facebook: Twitter: Instagram: