Väitös: Neutriinojen mallintaminen ääriolosuhteissa (Parkkinen)
Neutriinot ovat erittäin kevyitä ja varauksettomia alkeishiukkasia. Niitä syntyy lähes kaikkialla, aina avaruuden kaukaisista tapahtumista ihmiskehoon asti, ja ne ovatkin maailmankaikkeuden yleisempiä massallisia hiukkasia. Neutriinot vuorovaikuttavat materian kanssa erittäin heikosti, ainoastaan heikon vuorovaikutuksen ja painovoiman kautta, mikä tekee niiden havaitsemisesta ja tutkimisesta vaikeaa.
- Esimerkiksi suurin osa avaruudesta saapuvista neutriinoista kulkee maapallon läpi vuorovaikuttamatta minkään kanssa. Neutriinojen teoreettisen olemassaolon ennustamisen jälkeen kesti lähes kolme vuosikymmentä ennen kuin niiden olemassaolo vahvistettiin kokeellisesti, selventää väitöskirjatutkija Harri Parkkinen Jyväskylän yliopistolta.
Uusi lähestymistapa kvanttivaikutusten tarkkaan mallintamiseen
Neutriinot ovat erityisen mielenkiintoisia, koska niillä voi olla moninaisia kvanttiefektejä, kuten erilaisia koherenssi-ilmiöitä ja kvanttilomittumista. Näiden ilmiöiden sisällyttäminen tarkasti neutriinojen liikeyhtälöihin on kuitenkin ongelmallista ja tästä syystä aihe on ollut aktiivisen tutkimuksen kohteena aina 1990-luvun alkupuolelta asti.
- Yleisiä kvanttikuljetusyhtälöitä, jotka huomioivat kvanttiefektit tarkasti, ei ollut onnistuttu vielä johtamaan. Väitöstutkimukseni perimmäisenä motivaationa oli täyttää tämä aukko ja johtaa neutriinoille kvanttikuljetusyhtälöt vakaista teoreettisista lähtökohdista, kertoo Parkkinen.
Tutkimus keskittyi astrofysikaalisiin neutriinoihin
Parkkisen väitöstutkimus lähti liikkeelle kvanttikenttäteorian perusteista, joista johdettiin muutamassa hyvin perustellussa vaiheessa yleiset kvanttikuljetusyhtälöt sekoittuville neutriinoille. Kehitetyn matemaattisen muotoilun avulla pystyttiin tutkimaan kvanttiefektien tärkeyttä ja tunnistamaan neutriinojen mallintamisen kannalta välttämättömät kvantti-ilmiöt, keskittyen astrofysikaalisiin neutriinoihin.
- Tutkimuksemme tarjoaa teoreettiset työkalut neutriinojen analysointiin myös muissa ympäristöissä, kuten kiihdytin ja reaktorikokeissa, iloitsee Parkkinen.
FM Harri Parkkisen väitöskirjan “Quantum kinetic theory for coherently mixing neutrinos” tarkastustilaisuus pidetään perjantaina 5.9.2025 klo 12:00 alkaen Ylistönrinteellä salissa FYS1. Vastaväittäjänä toimii associate professor Marco Drewes (Université catholique de Louvain) ja kustoksena professori Kimmo Kainulainen (Jyväskylän yliopisto). Väitöstilaisuuden kieli on englanti.
Väitöskirja “Quantum kinetic theory for coherently mixing neutrinos” on luettavissa JYX-julkaisuarkistossa: https://jyx.jyu.fi/jyx/Record/jyx_123456789_104540?sid=194629059
