5.3.2020 Epävarmuuksien aliarviointi ydinfysiikassa johtaa uusilla alkeishiukkasilla paikattaviin ristiriitoihin (Kostensalo)
FM, FM Joel Kostensalo tutki väitöskirjassaan neutriinokokeisiin liittyvien teoreettisten ennusteiden luotettavuutta. Aiempien teoreettisten tulosten osoitettiin pohjautuvan huteralla pohjalla oleviin approksimaatioihin. Työssä määritettiin myös uudet teoreettiset arviot neutriinolähdekokeissa odotettavissa olevalle havaittujen neutriinojen lukumäärälle sekä ydinreaktoreiden lähettämän antineutriinospektrin muodolle.
Mielenkiinnon kohteena olevien suureiden määrittäminen vaatii monimutkaisia ydinrakennelaskuja, joita ei ole aiemmin tehty. Erityisesti laskentatehon puute on ollut takavuosina esteenä tarkkojen laskujen suorittamiselle.
Poikkeama antineutriinospektrin muodossa selittyy kielletyillä siirtymillä
Ydinreaktorin tuottaman antineutriinospektrin muoto voidaan määrittää teoreettisesti niin sanotulla summausmenetelmällä, jossa kokonaisspektri muodostetaan yksittäisten hajoamisten spektreistä. Yksittäiset spektrit voidaan luokitella sallittuihin ja kiellettyihin siirtymiin. Termit ovat historiallisia, eivätkä kielletyt siirtymät ole todellisuudessa mahdottomia.
Aiemmissa tutkimuksissa kiellettyihin siirtymiin liittyneitä spektrejä on approksimoitu olettamalla siirtymät sallituiksi, sillä tällöin spektrin muodon määrittämiseen ei tarvita ydinrakennelaskuja. Väitöskirjassa tehdyt laskut osoittavat, että tähän approksimaatioon liittyvät systemaattiset virheet saattavat olla paljon suurempia kuin aiemmin on ajateltu. Uudet laskut ovat myös merkittävästi paremmin sopusoinnussa reaktoreista mitatun antineutriinospektrin muodon kanssa.
Systemaattiset virheet hankaloittavat tulkintaa
Neutriinolähdekokeisiin liittyvissä teoreettisissa ennusteissa on käytetty kahta erilaista menetelmää. Molempia menetelmiä analysoidaan Kostensalon väitöskirjassa. Molempiin menetelmiin osoitetaan liittyvän systemaattisia virheitä, joita ei ole huomioitu aiemmissa tilastollisissa analyyseissä.
Väitöskirjan tulosten perusteella uusien alkeishiukkasten olemassaolosta ei voida vetää johtopäätöksiä ilman tarkkoja ydinrakennelaskuja ja luotettavaa virheanalyysiä.
Tutkimus on julkaistu Jyväskylän yliopiston väitöstutkimusten JYU Dissertations -sarjassa.
Linkki tutkimukseen: https://jyx.jyu.fi/handle/123456789/74109
FM, FM Joel Kostensalon fysiikan väitöskirjan "Theoretical Calculations for Electron Spectra and Neutrino-Nucleus Scattering in Context of Reactor Antineutrino and Gallium Anomalies" tarkastustilaisuus on perjantaina 5.3.2021 kello 14:00. Vastaväittäjänä on professori Jonathan Engel (University of North Carolina, USA) ja kustoksena professori Jouni Suhonen Jyväskylän yliopistosta. Väitöstilaisuuden kieli on englanti.
Yleisö voi seurata väitöstilaisuutta verkkovälitteisesti.
Linkki Zoom-webinaariin (suositellaan Zoom-sovellusta tai Google Chrome selainta): https://r.jyu.fi/dissertation-kostensalo-050321
Puhelinnumero, johon yleisö voi tilaisuuden lopussa osoittaa mahdolliset lisäkysymyksensä (kustokselle):
