Ajankohtaista

Väitös: 28.9.2017 FM Mikko Haaranen (Matemaattis-luonnontieteellinen tiedekunta, teoreettinen fysiikka)

Alkamisaika: torstai 28. syyskuuta 2017, 12.00

Päättymisaika: torstai 28. syyskuuta 2017, 15.00

Paikka: Ylistönrinne, FYS1

FM Mikko Haarasen teoreettisen fysiikan väitöskirjan ”Rare beta decays and the spectrum-shape method” tarkastustilaisuus. Vastaväittäjänä professori Fedor Simkovic (Comenius University in Bratislava) ja kustoksena professori Jouni Suhonen (Jyväskylän yliopisto). Väitös on englanniksi.

Mikko HaaranenFM Mikko Haarasen teoreettisen fysiikan väitöskirjan ”Rare beta decays and the spectrum-shape method” tarkastustilaisuus. Vastaväittäjänä professori Fedor Simkovic (Comenius University in Bratislava) ja kustoksena professori Jouni Suhonen (Jyväskylän yliopisto). Väitös on englanniksi. 

Prosessia, jossa epästabiilit atomiytimet muuttuvat toisiksi ytimiksi kutsutaan radioaktiiviseksi hajoamiseksi. Beetahajoavasta ytimestä ulos sinkoutuvan beetahiukkasen, eli elektronin tai positronin, sieppaama liike-energia noudattaa tilastollista jakaumaa, jonka muotoon vaikuttavat ydinrakenteen ohella myös monet muut hajoamisprosessin yksityiskohdat. Hajoava ydin jää pitkäikäiseksi, jos prosessissa vapautuvat energiat ovat pieniä ja rakenteelliset erot ytimen alku- ja lopputilojen välillä suuret.

Haaranen tarkasteli väitöskirjassaan erityisesti niin sanottujen heikkojen kytkentävakioiden vaikutusta pitkäikäisiin beetahajoaviin ytimiin. Teoreettisissa laskuissa tavallisesti käytetyt heikkojen kytkentävakioiden arvot pohjautuvat mittauksiin, jotka on suoritettu kaikkein yksinkertaisimmalle beetahajoamisprosessille. Tämä on vapaan neutronin hajoaminen vapaaksi protoniksi. Näin määritettyjen kytkentävakioiden arvojen soveltaminen monimutkaisempiin, useammasta ydinhiukkasesta koostuviin atomiytimiin on kuitenkin osoittautunut ongelmalliseksi. Beeta-aktiivisten ytimien puoliintumisaikojen tarkasteluun pohjautuva aiempi tutkimus viittaa siihen, että kytkentävakioiden arvot muuttuvat, kun sama prosessi tapahtuu atomiytimen sisällä.

Haaranen on ollut kehittämässä menetelmää, joka tarjoaa uudenlaisen yrityksen kytkentävakioiden arvojen määrittämiseksi. Menetelmän perustana on väitöskirjassa tehdyn tutkimuksen pohjalta löydetty riippuvuus beetahiukkaselle lasketun energiajakauman muodon ja laskuissa käytettyjen kytkentävakioiden arvojen välillä. Koska beetahiukkasen energiajakauman muoto on mitattavissa siihen suunniteltuja koejärjestelyjä käyttäen, voidaan teoreettisen mallin avulla tuotettuja ennusteita hyödyntää sopivien kytkentävakioiden arvojen etsimisessä. Rohkaisevat ensitulokset ytimen 113Cd beetahajoamisen tapauksessa näyttävät vahvistavan aiemmissa tutkimuksissa tehtyjä johtopäätöksiä kytkentävakioiden arvojen käyttäytymisestä.

Lisätietoja:

Mikko Haaranen, mikko.m.haaranen@student.jyu.fi, puh. 0408423261
Viestintäpäällikkö Liisa Harjula, puh. 040 805 4403, viestinta@jyu.fi

Mikko Haaranen suoritti ylioppilastutkintonsa Lieksan lukiossa vuonna 2007. Hän valmistui filosofian maisteriksi teoreettisessa fysiikassa Jyväskylän yliopiston fysiikan laitokselta vuonna 2013. Jatko-opinnot Jyväskylän yliopistossa alkoivat samana vuonna.

Väitöskirja, ISBN 978-951-39-7153-3 (nid.), julkaistaan Jyväskylän yliopiston fysiikan laitoksen raporttisarjassa no.5/2017, ISSN 0075-465X. Sähköinen versio, ISBN 978-951-39-7154-0 (verkkoj.), on luettavissa fysiikan laitoksen verkkosivuilla. Painettua versiota voi tiedustella fysiikan laitokselta.

Abstract

This is a thesis consisting of seven publications and an introductory part on theoretical studies on rare single beta decays.

Firstly, the theoretical framework is applied to the computation of partial half-lives for few selected cases of rare single beta-decay transitions. This includes the study on a possible ultra-low-Q-value decay branch of 115Cd as well as the highly forbidden beta decays of 48Ca and 50V. The double magic 48Ca is one of the few experimentally verified nuclei that decay via the two-neutrino mode of double beta decay. A theoretical study on the single beta-decay branches was used to inspect the competition between the single and double beta-decay channels. In the case of 50V the theoretical framework is used to examine the detectability of the beta-minus decay branch that leads to the first excited 2+ state of 50Cr.

To access the finer details of the theory the usual analysis of beta-decay transitions is extended by the introduction of the next-to-leading-order terms of the beta-decay shape factor. A comparison between the leading-order and the next-to-leading-order contributions is performed in the case of the fourth-forbidden decay branches of 113Cd and 115In.

Finally, an overview on the recently introduced spectrum-shape method is given. The spectrum-shape method (SSM) was developed for the extraction of the effective values of the weak coupling constants as a complementary approach to the usual partial half-life considerations. Highly encouraging results are obtained when SSM is applied to the beta decay of 113Cd. In this initial application of the method consistent values of the two coupling constant were found when the calculations were performed using three different nuclear models.


Lisätietoja

Tohtorikoulutettava Mikko Haaranen
mikko.m.haaranen@student.jyu.fi
+358408054062
kuuluu seuraaviin kategorioihin: