Professori Kenneth Österberg – alkeishiukkasia etsimässä

25.4.2018
Maailmamme pienimpien rakennusosien, alkeishiukkasten, havainnointi ei ole helppoa. Silti uusia löytöjä tehdään kaiken aikaa. Viime vuonna löydettiin kvasihiukkanen odderon.

Harva tutkija nimeää epäonnistunutta tutkimushanketta yhdeksi uransa huippuhetkistä.

Helsingin yliopiston uusi kokeellisen alkeishiukkasfysiikan professori Kenneth Österberg mainitsee yhdeksi hiukkasfyysikon uransa kohokohdista CERN:in LEP-törmäyttimellä 1990-luvun lopulla tehdyt tutkimukset, joissa etsittiin muun muassa Higgsin bosonia.

— Luulimme saaneemme siitä jo vihiä. Myöhemmin tietysti ilmeni, että olimme väärässä. Mutta se oli suunnattoman innostavaa aikaa, Österberg muistelee.

Vuosituhannen vaiheessa LEP purettiin sen seuraajan, suuren hadronitörmäyttimen tieltä. Österberg on jatkanut tutkimuksiaan uudella törmäyttimellä.

Viime vuonna tehtiin iso löytö, kun kolmen gluonin muodostama kvasihiukkanen odderon havaittiin ensimmäistä kertaa.

Kvarkkeja kasassa pitävää suurta atomivoimaa välittävät gluonit ovat olleet vaikeita paikallistaa, koska ne ovat joko sidoksissa muihin hiukkasiin tai esiintyvät joukkoina, joista on vaikea saada tarkkoja tuloksia.

Törmäytyksissä kuitenkin havaittiin protoneiden vaihtaneen kohtaamistensa aikana jotain, joka ei vastannut aiempia havaintoja. Laskelmien perusteella kyseessä oli kolmen gluonin kvasihiukkanen odderon.

Österbergin kertoessa kokeesta puhuu hän vakaasta protoniparista, todellisuudessa kohtaaminen kesti sekunnin kvadriljoonasosia.

Gluoneita ei myöskään voitu havaita suoraan. Niiden ilmestyminen piti tulkita epäsuorasti fotonin sidottujen gluonitilojen käyttäytymisen häiriöistä.

— Se tunne, kun on havainnut monimutkaisella laitteistolla jotain ja analysoinut havaintoja pitkään, saa sen kohdilleen ja huomaa sen vastaavan täysin odotuksia, on jotain huimaa. Että hiukkasfysiikan standardimalli suhteellisesta yksinkertaisuudestaan huolimatta todella toimii käytännössä ja vastaa havaintoja hiukkastörmäyksistä.

Alkeishiukkasfysiikan suurin haaste olisi kuitenkin päästä standardimallin taa.

— Kaikki tietävät, että standardimalli on vain likiarvo, mutta toistaiseksi se on pitänyt hyvin paikkansa. Uuden fysiikan löytyminen alkaisi siitä, kun löytäisimme jotain, mitä standardimalli ei enää selittäisi, Österberg kertoo.

— Voi tosin olla, että tätä varten tarvitsisimme vielä suurta hadronitörmäytintä tehokkaampia laitteita.

Österberg vastaa CERNissä protonien välisiä vuorovaikutuksia tutkivista TOTEM-kokeen fysiikan analyyseistä. Koetta varten on kehitetty uusia havaintolaitteita, joilla pystytään mittaamaan hiukkassuihkuja pikosekuntien, eli sekuntien biljoonasosien aikaskaalassa. Hieman yllättäen näillä voi olla käyttöä myös lääketieteessä.

— Kun annetaan potilaalle säteilyä hadroniterapiassa, annostuksen tulee olla mahdollisimman tarkkaa. Kehittämämme timanttidetektorit voivat mahdollistaa yhä tarkemman hiukkassuihkujen annostelun.

Mitä nyt tutkitaan? Tule kuuntelemaan Helsingin yliopiston uusien professorien tervetulaisluentoja keskiviikkona 30.5. yliopiston päärakennukseen. Yleisöluennoilla professorit esittelevät tieteenalansa ja tutkimuksensa tärkeimmät kysymykset 20 minuutissa. Katso tervetuliaisluentojen ohjelma

Lue lisää aiheesta: Luonnontieteet