Ajankohtaista

Väitös: 21.10.2016 Higgs-portaalimallit selittämään maailmankaikkeuden koostumusta (Vaskonen)

Alkamisaika: perjantai 21. lokakuuta 2016, 12.00

Päättymisaika: perjantai 21. lokakuuta 2016, 15.00

Paikka: Ylistönrinne, FYS1

Ville VaskonenFM Ville Vaskosen teoreettisen fysiikan väitöskirjan “Dark matter and baryogenesis in Higgs portal models” tarkastustilaisuus. Vastaväittäjänä professori James M. Cline (McGill University, Montreal, Canada) ja kustoksena professori Kimmo Kainulainen (Jyväskylän yliopisto). Väitöstilaisuus on englanninkielinen.

Vaskosen väitöstutkimus käsittelee kahta nykyhiukkaskosmologian suurimmista ongelmista: pimeää ainetta ja maailmankaikkeuden materia-antimateria-epäsymmetriaa. Hiukkasfysiikan standardimalli kuvaa alkeishiukkasia ja niiden vuorovaikutuksia ja on erittäin hyvin sopusoinnussa hiukkaskiihdyttimillä tehtyjen kokeiden kanssa. Viimeisin vahvistus standardimallin toimivuudelle oli Higgsin bosonin löytyminen Cernissä LHC-kiihdyttimellä 2012. Kosmologisten havaintojen perusteella standardimalli ei kuitenkaan ole täydellinen.

Merkittävin kosmologinen havaintolähde on varhaisesta maailmankaikkeudesta informaatiota kantava kosminen mikroaaltotaustasäteily. Tämän taustasäteilyn vaihteluja mittaamalla on pystytty laskemaan maailmankaikkeuden koostumus. Vain alle 5 % maailmankaikkeuden energiasta on näkyvää ainetta, jota hiukkasfysiikan standardimalli kuvaa. Suurimman osuuden, lähes 70 % kokonaisenergiasta muodostaa pimeä energia, joka aiheuttaa maailmankaikkeuden kiihtyvän laajenemisen. Loput, noin 25 % kokonaisenergiasta, on pimeää ainetta, joka vaikuttaa painovoimallaan galaksien liikkeisiin. Se ei kuitenkaan vuorovaikuta sähkömagneettisesti ja on siksi pimeää. Väitöskirjatyössään Vaskonen on tutkinut yksinkertaisia standardimallin laajennoksia, joilla pimeä aine pystyttäisiin selittämään.

Toisena motivaationa standardimallin laajennosten tutkimukselle Vaskosen työssä on maailmankaikkeuden materia-antimateria-epäsymmetria. Jokaisella aineen alkeishiukkasella on vastaava antihiukkanen, jolla on sama massa, mutta vastakkaismerkkinen varaus. Maailmankaikkeudessa on kuitenkin merkittävästi enemmän ainetta kuin antiainetta, joten varhaisessa maailmankaikkeudessa on täytynyt olla jokin mekanismi, joka on tuottanut epäsymmetrian aineen ja antiaineen välille. Tällaisen mekanismin aikaansaamiseksi on standardimallia laajennettava.

Vaskonen on tutkinut malleja, joissa uudet alkeishiukkaset vuorovaikuttavat standardimallin hiukkasten kanssa vain Higgsin bosonin välityksellä. Tällaisia malleja kutsutaan Higgs-portaalimalleiksi. Työssä on tarkasteltu nykyisten havaintojen asettamia rajoitteita näille malleille, sekä mahdollisuuksia mallien testaamiselle tulevilla kokeilla.

Työn tulokset osoittavat, että Higgs-portaalimalleilla pystytään selittämään sekä pimeä aine että materia-antimateria-epäsymmetria. Nämä mallit ovat kuitenkin jo erittäin tiukasti kokeellisesti rajoitettuja, ja ne pystytään lähitulevaisuudessa joko havaitsemaan tai poissulkemaan.

 

Lisätietoja:

Ville Vaskonen, +358 40 700 4089, ville.vaskonen@jyu.fi

Viestintäharjoittelija Katja Ketola, tiedotus@jyu.fi, puh. 040 805 3638

Ville Vaskonen valmistui ylioppilaaksi Joensuun normaalikoulun lukiosta vuonna 2008. Hän aloitti fysiikan opinnot Jyväskylän yliopistossa vuonna 2009 ja valmistui filosofian maisteriksi 2013 pääaineenaan teoreettinen fysiikka. Sen jälkeen hän on tehnyt väitöstutkimustaan Jyväskylän yliopiston Fysiikan laitoksella. Tutkimusta ovat rahoittaneet Suomen Kulttuurirahasto ja Magnus Ehrnroothin rahasto. Syksyllä 2016 Vaskonen aloittaa työskentelyn tutkijatohtorina Tallinnassa kemiallisen fysiikan ja biofysiikan kansallisessa tutkimusinstituutissa.

Väitöskirja julkaistaan JYFL Research Report numerona 12/2016, ISBN 978-951-39-6744-4 (paperiversio) ISBN 978-951-39-6745-1 (elektroninen versio). Teosta voi tiedustella fysiikan laitokselta.

 

Abstract

This work focuses on two of the main issues in current understanding of particle physics described by the Standard Model. The Standard Model, despite of its success, is not complete. Existence of dark matter has been clearly verified, but its nature is unknown. Also, the baryon asymmetry in the Universe hints that the Standard Model has to be extended. In this thesis we study Higgs portal models which both contain dark matter candidates, and can provide for a successful production of the baryon asymmetry.

kuuluu seuraaviin kategorioihin: ,