Väitös: Uusi laserspektroskopialaitteisto vahvistaa Jyväskylän yliopiston ydinfysiikan tutkimusta (Kujanpää)
Ydinfysiikan keskeinen tavoite on ymmärtää eksoottisten, lyhytikäisten ytimien rakennetta. Näitä luonnossa esiintymättömiä harvinaisia aineen muotoja voidaan käyttää tärkeinä testeinä ydinmalleille, ja ne tarjoavat tietoa voimista ja käyttäytymisestä, jotka hallitsevat atomien perusrakenteita.
- Ytimien ominaisuuksien kokeellinen mittaus tarkentaa ydinmalleja, jotta voimme ymmärtää paremmin atomien ytimiä ja tehdä ennusteita ytimistä, joita ei tällä hetkellä voida syntetisoida laboratorioissa, selventää väitöskirjatutkija Sonja Kujanpää Jyväskylän yliopistosta.
Laserspektroskopia on tehokas menetelmä atomiytimien tutkimuksessa
Yksi tehokkaimmista ydinfysiikan tutkimusmenetelmistä on laserspektroskopia, jossa laserin taajuus viritetään tarkasti atomin tai ionin siirtymätaajuudelle, jotta voidaan mitata atomiydinten sähkömagneettisia ominaisuuksia.
- Näiden mittausten avulla voidaan määrittää ytimen spini, sähkömagneettiset ydinmomentit sekä muutokset ytimen koossa. Mitattavat vaikutukset ovat kuitenkin erittäin pieniä, joten menetelmä vaatii poikkeuksellista tarkkuutta ja herkkyyttä, kertoo Kujanpää.
Uusia näkymiä ydinkarttaan
Fysiikan alan väitöstyössään Sonja Kujanpää kehitti ja otti käyttöön uuden RAPTOR -laserspektroskopialaitteiston (Resonance Ionisation Spectroscopy and Purification Traps for Optimized spectRoscopy) Jyväskylän yliopiston kiihdytinlaboratorion IGISOL-laitteistolle.
- RAPTOR-laitteisto perustuu ISOLDE-CERNissä kehitettyyn Collinear Resonance Ionisation Spectroscopy (CRIS) -menetelmään ja mahdollistaa hyvin pieninä määrinä tuotettujen isotooppien tutkimisen. Lisäksi se puhdistaa suihkuja muihin kokeellisiin laitteistoihin, kuten JYFLTRAP kaksois-Penninging loukulle, sanoo Kujanpää.
Mahdollistamalla sellaisten isotooppien optisen mittaamisen, joita on vaikea tuottaa muualla, vahvistaa RAPTOR-laitteisto IGISOL-laboratorion kykyä tutkia, miten atomiytimet muuttuvat eri alueilla ydinkarttaa.
- Menetelmää voidaan soveltaa perustutkimuksessa ydinfysiikassa ja se voi tukea myös tulevaa kehitystä esimerkiksi erittäin pienten pitoisuuksien analyysissä, kertoo Kujanpää
Väitöskirjatyöhön sisältyy myös CERNin CRIS-laitteistoilla tehdyt mittaukset, joissa vastaavaa menetelmää käytettiin radioaktiivisten hopeaisotooppien tutkimiseen.
- Tulokset antoivat yksityiskohtaista tietoa näiden ytimien koon ja muodon muutoksista, mikä auttaa testaamaan ja tarkentamaan ydinrakenteen teoreettisia malleja, selventää Kujanpää.
FM Sonja Kujanpään väitöskirjan tarkastustilaisuus pidetään perjantaina 26.9.2025 klo 12:00 alkaen Ylistönrinteellä salissa FYS1. Vastaväittäjänä toimii tohtori Thomas Day Goodacre (University of Manchester) ja kustoksena dosentti Mikael Reponen (Jyväskylän yliopisto). Väitöstilaisuuden kieli on englanti.
Väitöskirja ‘’Kollineaarisen resonanssi-ionisaatiospektroskopian kehitys ja sovellus: RAPTOR IGISOL:illa ja 106-123Ag:n tutkimus ISOLDE-CERN:issä ‘’on luettavissa JYX-julkaisuarkistossa: https://urn.fi/URN:ISBN:978-952-86-0987-2
Lisätietoa:
- Väitöskirjatutkija Sonja Kujanpää, sonja.p.kujanpaa@jyu.fi
