Mitä tutkit?
Hiukkastörmäysten numeerinen mallinnus on mahdollista niin kutsutuilla Monte Carlo -tapahtumageneraattoreilla, jotka perustuvat kvanttiväridynamiikan teoriaan sekä kokeellisen datan johdattelemiin malleihin. Simulaatiossa otetaan huomioon törmäyksen energiaisin vuorovaikutus, kvarkkien ja gluonien säteily sekä pitkäikäisten hiukkasten muodostuminen. Pythia on eräs tähän simulointiin käytetyimmistä Monte Carlo -työkaluista, jota hyödynnetään esimerkiksi CERNin Large Hadron Collider -kiihdyttimen mittauksissa. Laulainen on väitöskirjatyön aikana liittynyt osaksi Pythiaa kehittävää kansainvälistä tutkimusyhteisöä.
Tutkimus käsittelee elektronien ja protonien syvästi epäelastisen sironnan simulointia Pythia-ohjelmistolla. Tässä törmäyksessä suurienergiainen elektroni tunkeutuu syvälle protonin sisään, rikkoen sen osiin. Sironnut elektroni sekä muita lopputilan hiukkasia voidaan havaita törmäyskokeissa ja niiden ominaisuudet, kuten varaus, energia ja liikemäärä, kertovat meille protonin rakenteesta.
Mitkä olivat tutkimuksesi tulokset tai mikä sen päätulos on?
Väitöskirjassa toteutetut, jo aikaisemmin vakiintuneet menetelmät mahdollistavat esimerkiksi useiden realististen hiukkassuihkujen, jettien, tuoton, laajentaen mallinnuksen soveltuvuutta eri energiaskaaloille. Lisäksi simulaation teoreettisia virheitä on pystytty pienentämään aiempaa tarkemmalla mallinnuksella. Näiden parannusten ansiosta simulaatiot vastaavat paremmin DESY-laboratorion HERA-kiihdyttimellä tehtyjä mittauksia.
Miten tuloksia voidaan soveltaa? Mitä uutta tietoa tutkimus toi aiheesta?
Edistettyjä simulaatioita voidaan hyödyntää ensi vuosikymmenellä Yhdysvalloissa käynnistyvän Electron Ion Collider -kiihdyttimen mittauslaitteiston suunnittelussa sekä tulevien analyysien tulkinnassa. Väitöskirjatyö mahdollistaa jatkossa vastaavien kehitysten soveltamisen myös muihin törmäysprosesseihin Pythia-ohjelmistossa.
FM Joni Laulaisen väitöskirjan “Improved simulations of deep inelastic scattering processes in Pythia 8” tarkastustilaisuus pidetään perjantaina 23.10.2026 klo 12.00 Ylistönrinteellä salissa YA A303. Vastaväittäjänä toimii professori Frank Krauss (University of Durham) ja kustoksena yliopistotutkija Ilkka Helenius (Jyväskylän yliopisto).
Väitöstilaisuuden kieli on englanti.
