Protonin sisäisen rakenteen tutkiminen
Väitöskirjassa tehty tutkimus on luonteeltaan perustutkimusta, ja se on osa laajempaa pyrkimystä kartoittaa ja ymmärtää protonin rakennetta. Tyypillinen vastaus kysymykseen "Mistä protoni koostuu?" on, että se koostuu kahdesta ylös- ja yhdestä alas-kvarkista, sekä näitä sitovista gluoneista. Todellisuudessa vastaus on monimutkaisempi, ja protonissa on myös muuntyyppisiä kvarkkeja. Näiden kvarkkien ja gluonien lukumäärätiheyttä protonissa kuvataan partonijakaumafunktioilla.
Jakaumafunktioita ei tällä hetkellä osata laskea tarkasti suoraan teoriasta, joten tarkin kuva protonin sisäisestä rakenteesta saadaan sovittamalla partonijakaumia saatavilla olevaan kokeelliseen dataan. Partonijakaumia ei voi kuitenkaan suoraan mitata, mutta partonijakaumat kytkeytyvät kokeellisesti mitattaviin suureisiin häiriöteoreettisten laskujen kautta. Teoreettista mallintamista tarvitaan siis kokeellisen datan hyödyntämiseen vaikka partonijakaumia ei suoraan osatakaan laskea.
Neutriino-ydintörmäyksistä outokvarkkijakaumiin
Yrjänheikin väitöskirjatutkimus keskittyy myoniparin tuottavien neutriino-ydintörmäysten teoreettiseen mallintamiseen. Tällaiset törmäykset antavat tietoa erityisesti protonin ja atomiytimien outokvarkkisisällöstä, joka on edelleen huonosti tunnettu. Tämän datan teoreettinen käsittely on kuitenkin aiemmin ollut puutteellista. Tutkimuksen tarkoitus on parantaa tätä käsittelyä ja luopua aiemmin käytetyistä approksimatiivisistä oletuksista.
Tutkimuksen keskeinen tuotos on neutriino-ydintörmäysten dimyonituoton parannettu teoreettinen mallinnusmenetelmä sekä tietokonekoodi, joka mahdollistaa mallinnusmenetelmän käyttämisen partonijakaumien tutkimuksessa. Paranneltu menetelmä kuvaa hyvin olemassaolevaa kokeellista dataa. Korkeampi häiriöteoreettinen tarkkuus auttaa antamaan entistä selvemmän ja luotettavamman kuvan outokvarkkijakaumasta. Tämä on erityisen tärkeää, kun uutta dataa saadaan esimerkiksi päivitetyn CERNin Large Hadron Collider -kiihdyttimen (LHC) neutriinokokeista. Vaikka tutkimus keskittyy tietyn neutriino-ydintörmäysprosessin käsittelyyn, voidaan väitöskirjatyössä kehitettyä menetelmää käyttää myös muiden vastaavien prosessien mallintamiseen.
FM Sami Yrjänheikin väitöskirjan “Dimuons from Neutrino-Nucleus Collisions” tarkastustilaisuus pidetään perjantaina 4.9.2026 klo 12.00 Ylistönrinteellä salissa KEM1. Vastaväittäjänä toimii professori Michael Klasen (University of Münster) ja kustoksena yliopistonlehtori Hannu Paukkunen (Jyväskylän yliopisto). Väitöstilaisuuden kieli on englanti.
