Mitä tutkit?
Tutkin sitä, miten alkeishiukkaset käyttäytyvät, kun niitä tutkitaan suurimmilla energioilla ja tarkastellaan pienimmissä mittaskaaloissa, joita ihmiskunta on koskaan saanut aikaan. Tarkoitus on ymmärtää yhä paremmin, mistä aine ja avaruus rakentuvat, ja mitä alkuräjähdyksessä tarkkaan ottaen tapahtui.
Konkreettisemmin kerrottuna analysoin Euroopan hiukkasfysiikan tutkimuskeskuksessa CERNissä dataa, joka syntyy, kun LHC-hiukkaskiihdyttimellä törmäytetään protoneja toisiin protoneihin. Törmäyksissä protonin sisällä olevat kvarkit ja gluonit vapautuvat tuottaen hiukkasryöppyjä. Minun ryhmäni on erikoistunut näiden hiukkasryöppyjen eli jettien tarkkaan mittaukseen ja kalibrointiin.
Mihin ja miten tutkimuksesi aihe vaikuttaa?
Maailma riemuitsi vuonna 2012, kun alkeishiukkasten massan selittävä Higgsin bosoni löytyi, mutta kuinka Higgsin kenttä itsessään muodostui alkuräjähdyksessä? Antimateriaa syntyi alkuräjähdyksessä yhtä paljon kuin tavallista ainetta, mutta minne se on sen jälkeen kadonnut? Universumin nykyinen rakenne muodostui pimeän aineen kautta, mutta mitä tämä pimeä aine on?
Universumi on kiehtova palapeli, jonka paloista suurin osa on vielä löytämättä. Hiukkasfysiikka vie meidät hetkeen ennen alkuräjähdyksen ensimmäistä nanosekuntia, josta vastaus näihin kysymyksiin ehkä löytyy.
Jokainen löytö voi muuttaa käsityksemme todellisuudesta ja myös vaikuttaa teknologian kehitykseen. CERNin tutkimuksesta on syntynyt mm. world wide web eli www, joka tulee vastaamme jokaisessa nettiselaimessa. CERNissä on kehitetty nykyisten kvanttitietokoneiden käyttämää kvanttiteoriaa, kuten tärkeä Bellin epäyhtälö. CERNin tutkimus on hyödyttänyt myös tulevaisuuden energiajärjestelmien kuten fuusioenergian, suprajohteiden ja suurenergialaturien kehitystä.
Mikä alassasi inspiroi sinua juuri nyt?
Viime vuosina minua on erityisesti kiinnostanut Higgsin bosonin löytymisen jälkeen havaittu hiukkasfysiikan standardimallin mahdollinen epävakaus. Higgsin bosonin massan lisäksi epävakaus liittyy vahvasti top-kvarkin massaan ja vahvan vuorovaikutuksen kytkentävakioon.
Top-kvarkin massan ja vahvan vuorovaikutuksen mittausten tulkinta on äärimmäisen sensitiivinen hiukkasryöppyjen kalibroinnille, joten ryhmämme osaamiselle on paljon tilausta. Saimmekin mittauksille mm. Euroopan tutkimusneuvoston ERC:n rahoitusta.
Standardimallin puutteet voivat toisaalta myös vihjata vielä löytymättömistä uusista hiukkasista, joista viitteitä ehkä näimme edellisen ajon kovimmissa törmäyksissä. Tämän vihjeen tarkistaminen meneillään olevan kolmannen ajon datalla on erittäin jännittävää, mutta myös haastavaa. Tässäkin tapauksessa hiukkasryöpyt eli jetit ovat aivan keskeisessä roolissa.
Kolmas inspiroiva asia on ollut tekoälyn tai paremminkin koneoppimisen nopea kehitys myös hiukkasfysiikassa. Se on avannut paljon ennennäkemättömiä tapoja analysoida dataa ja löytää uutta tietoa valtavista datamääristä. Tässäkin ryhmämme osaaminen on ollut vahvoilla.
Mikko Voutilainen on kokeellisen alkeishiukkasfysiikan professori matemaattis-luonnontieteellisessä tiedekunnassa.
Uusien professorien juhlaluennot järjestetään kahdesti lukuvuodessa