Kemin lyseon lukion päivärutiinin katkaisi 6. helmikuuta tutkijapariskunta Anna-Stina ja Ville Suur-Uski, jotka luennoivat koulullamme omista tutkimusaloistaan kosmologiasta ja hiukkasfysiikasta. Ennen luentoa muutamalla oppilaalla oli myös tilaisuus haastatella vierailijoita. Anna-Stina kirjoitti Kastellin lukiosta ylioppilaaksi vuonna 2004, jonka jälkeen matka jatkui Helsingin yliopistossa, jossa hän aloitti fysiikanopintonsa. Pian hän sai kutsun kosmologian tutkimusryhmään, josta noin vuoden päästä tohtorin väitöskirja valmistui. Innostus fysiikkaa kohtaan syttyi Anna-Stinan isän ansiosta, joka kehotti tytärtään ottamaan itse asioista selvää.
Villen tie fyysikoksi oli hieman mutkaisempi, mutta opettajan tyrmättyä haaveet psykologianopinnoista huomasi hän fysiikan kiinnostavan. Nyt monta vuotta myöhemmin hän työskenteleekin yhden ajan tärkeimmän tutkimusalan parissa, joka on jatkuvassa kehityksessä.
Fyysikon työpäivä eroaa suuresti ennakkoluuloista: työ ei ole yksinäistä väkertämistä tietokoneella, vaan ryhmätyöskentely on tärkeässä roolissa. Aamulla ryhmän kanssa käydään läpi päivän tavoite, eikä kerralla oteta liian suurta haastetta, joten työ on myös rentoa – välissä saattaa ehtiä pelaamaan vaikka sulkapalloa. Tästä huolimatta työskentely voi olla vaivalloistakin, mutta Villen mukaan myös motivoivaa. Fyysikon työ on myös hyvin kansainvälistä ja matkustamista työhön liittyy paljon. Vaikka eri kulttuurien edustajilla saattaa olla hyvinkin erilaisia arvoja, kiivaimmat väittelyt syntyvät kuitenkin tieteestä ja sen eri näkökannoista. Tiivis yhteisö myös avustaa toinen toistaan, mutta silti työn vastapainona tulee muistaa pitää riittävästi vapaa-aikaa: tiedemuseon sijaan taidemuseo voi olla osuva valinta. Kaiken kaikkiaan Suur-Uskit pitävät työstään, ja muistuttavat, että tiede on hauskaa – aina löytyy jotain uutta ja rutiini rikkoutuu.
Hiukkasfysiikkaa
Ville Suur-Uskin mielestä tiede on hauskaa, sillä jotain jää aina huomaamatta, ja kun tämä jokin lopulta huomataan, se saattaakin parhaimmillaan paljastua kokonaan tutkimattomaksi tieteenalaksi. Esityksensä alkuun hän antoi hieman historiallista taustaa tieteen mysteereistä, joita olivat muun muassa kuution tilavuuden kaksinkertaistaminen antiikin aikaan, planeettojen liikkeiden selittäminen keskiajalla sekä magnetismi 1800-luvulla. Modernin fysiikan mysteerit nykyaikana ovat erinäisiä monimutkaisia yhtälöitä.
Ville Suur-Uski kertoi kvanttimekaniikasta ja epätarkkuusperiaatteesta. Epätarkkuusperiaate on yksi kvanttimekaniikan keskeisimmistä periaatteista, ja sen mukaan hiukkasen kulkusuunta tunnetaan sitä epätarkemmin, mitä tarkemmin sen paikka tiedetään. Tätä Ville Suur-Uski havainnollisti laserosoittimella ja hilalla. Kun laservalolla osoitettiin suoraan seinään, seinällä näkyi tietysti vain yksi valopiste. Kun laserin eteen laitettiin hila, valopisteitä muodostuikin kolme. Ilmiö johtuu siitä, että hilassa laservalon fotonit joutuvat kulkemaan hyvin kapeista väleistä, eli niiden paikka tunnetaan kohtuullisen tarkasti. Tällöin niiden suunta on epätarkempi kuin ilman hilaa, eli osa niistä kääntyy hilassa hieman, ja siksi pisteitä muodostuu yhden sijaan kolme.
Toinen Ville Suur-Uskin aiheista oli hiukkasfysiikan standardimalli, joka kuvaa vahvan, heikon ja sähkömagneettisen vuorovaikutuksen sekä alkeishiukkaset, joista aine koostuu. Standardimalli on äärimmäisen tarkka teoria ja se selittää kaikki havaitut hiukkaset, mutta siinä on myös puutteita. Se ei esimerkiksi selitä gravitaatiota eli painovoimaa ja siinä on muutenkin paljon ristiriitoja. Ville Suur-Uski kertoi lisäksi Higgsin bosonista, jonka pitäisi selittää, miksi joillakin hiukkasilla on massa ja toisilla ei. Higgsin bosonia ei ole vielä varmasti löydetty, mutta sitä etsitään CERN:issä LHC-hiukkaskiihdyttimellä.
Luentoa jatkoi Anna-Stina Suur-Uski valistamalla yleisöä aluksi hieman supersymmetriasta ja liikkeen suhteellisuudesta. Supersymmetria tarkoittaa, että jokaisella hiukkasella on olemassa ”kaveri”, eli antihiukkanen. Jos hiukkanen kohtaa antihiukkasen, ne molemmat annihiloituvat ja vapautuu energiaa. Liikkeen suhteellisuutta Anna-Stina Suur-Uski havainnollisti esimerkillä juna-asemasta. Jos asemalla on kaksi junaa, ja toinen lähtee liikkeelle, junassa istuva näkee vain, että junat liikkuvat toistensa suhteen, mutta ei tiedä kumpi junista on lähdössä asemalta.
Tietobreikin aikana Anna-Stina Suur-Uski valotti myös maailmankaikkeuden historiaa aina alkuräjähdyksestä tähtien ja galaksien syntymiseen. Alkuräjähdyksestä on peräisin hänen oma tutkimuskohteensa kosminen taustasäteily, josta tutkijat saavat tietoa varhaisesta maailmankaikkeudesta. Taustasäteily on paikoin kylmempää ja paikoin kuumempaa, minkä ansiosta siitä voidaan myös päätellä, mihin alkaa muodostua uusia galakseja.
Anna-Stina Suur-Uski kertoi vielä jännittäviä tietoja maailmankaikkeuden koostumuksesta. Tavallista ainetta ei olekaan koko maailmankaikkeudesta kuin muutama prosentti, vaan 22% maailmankaikkeudesta on pimeää ainetta ja 74% pimeää energiaa. Pimeä aine on erikoista, sillä se ei vuorovaikuta tavallisen aineen kanssa. Pimeästä energiasta taas ei tiedetä paljonkaan, mutta sen arvellaan aiheuttavan maailmankaikkeuden kiihtyvän laajenemisen.
Kuvassa Cern-projektilaiset ja luennoitsijaperhe.
Kommentit
Tämän blogin kommentit tarkistetaan ennen julkaisua.