Lähetetty

Sendain kokeellisen porukan kanssa tehty papyrus tuli viimein valmiiksi. Sitä hiottiin ja sorvattiin pitkään, mutta kaunista jälkeä tuli. Aihe liittyy geometrisiin kvanttivaiheisiin rengasmaisissa nanorakenteissa. Sir Michael Berry ennusti niiden olemassaolon vuonna 1984 ja sittemmin niistä on tullu niin muodikas aihe fysiikassa että Berrylle on povattu nobeliakin. Meidän manuskassa osoitetaan teoriassa ja kokeissa, että geometrisiä vaiheita voi säätää ja tuunaa suhteellisen yksinkertaisella koejärjestelyllä. Manuska on nyt submitattu Nature Physics lehteen ja toivotaan hartaasti, että editori tykkää manuskasta eikä heitä bumerangina takaisin ja sano, että fysiikkamme ei kuulosta riittävän coolilta. Ora pro nobis etc.

Olin vähän yllättynyt kuinka hyvää työtä Sendain porukka sai aikaan kaikkien järistyksien jälkimainingeissa. Todella hyvää koedataa ja erittäin pätevä grad studentti kirjotti ensimmäisen version paperista. Okei, mun piti pikkasen korjaa engrishiä, kirjottaa uusi intro ja uudelleenjärjestää manuskaa, mutta se oli pientä viilaa vain. Tulin suhteellisen myöhään mukaan projektiin kun Sendain jengi asetti riman korkealle ja sen takia piti saada hyvälaatuista numeerista dataa kokeiden ymmärtämiseksi. Laskin tarvittavat laskut jonka jälkeen meillä oli niin vahvasti evidenssiä, että uskalletiin subbaa manuska vähän glossympään lehteen. Enemmän paperin fysiikasta sitten kun paperi on on-line arkistossa.

Puhun manuskan aiheesta yhdessä isossa konferenssissa Wroclawissa heinäkuun alussa. Kiirettä on pitänyt tän projektin kanssa ja mulla on vielä paljon laskuja suunnitteilla niin, että tämän projektin tuloksista saisi tehtyä toinenkin pienempi paperi. Hajamielisyyden määrälle voisin kehittää tee-indeksin : viime vuonna unohdin vain puoliksi juotuja teekuppeja ympäriinsä, sitten unohdin kokonaisia kuppeja ja lopulta viime viikolla keitin kokonaisen pannullisen ja unohdin sen totaalisesti. Apropos tee: juuri kun menin valittamaan blogissa, että tästä kaupungissa ei löydy kunnon genmaicha-teetä niin, katso, postilaatikossa olikin paketti Lontoosta, jossa oli erinomaista japanilaista genmaichaa. Kiitos M!!

Neutronitähtiä

Tällä viikolla eräs tähtitieteen proffa piti yliopistolla seminaarin neutronitähtitieteen tuloksista. Neutronitähtien arkkityyppi on Rapusumun keskellä oleva pulsari, joka syntyi luultavasti supernovaräjähdyksessä vuonna AD 1054. Rapusumu on tähtitaivaan kirkkain röntgen- ja gammasäteilyn lähde. Neutronitähdet ovat hyvin tiheitä massiivisten tähtien romahtaneita jämiä. Romahtamisen aikana protonit kaappaavat suurissa tiheyksissä elektronin ja muuttuvat neutroneiksi käänteisen radioaktiivisen hajoamisprosessin kautta. Tähdellä ei ole kuitenkaan riittävästi massaa romahtamaan mustaksi aukoksi asti vaan romahtamisen pysäyttää neutronien välinen Fermi-paine, jonka aiheuttaa kvanttimekaniikan Paulin kieltosääntö. Kahta neutronia ei voi tunkea samaan kvanttitilaan. Neutronitähti on kuin giganttisen iso atomiydin. Sen pyörimisen aiheuttamat magneettikentät kiihdyttävät hiukkasia relativistisiin nopeuksiin jolloin hidut lähettävät synkrotronisäteilyä. Tämä säteily näkyy röntgensäteilyn alueella ja sen takia mm. Rapusumusta saa röntgenobservatorioilla fänsejä hyrrän näköisiä kuvia (ks. kuva).

Rapusumun keskellä on pulsari, pyörivä neutronitähti. Nasan Chandra-röntgenteleskoopin kuva (keskellä sininen alue) tässä yhdistettynä Hubble-teleskooppin kuvaan (väärävärikuva). Lähde: Wikipedia

Suuruusluokat ovat sellaisia, että tyypillinen neutronitähti on noin 20-30 km läpimitaltaan ja massaltaan puolitoista Auringon massaa. Pintalämpötila on luokkaa miljoona astetta. Korkean pintalämpötilan takia neutronitähdet huokuvat lämpösäteilyä pehmeänä röntgensäteilynä. Röntgenteleskoopeissa näkyy joskus selvästi synkrotonisäteilyn ja lämpösäteilyn osuudet säteilyn spektrissä. Neutroniainetta kuvaavia tilayhtälöitä ei vielä tunneta, koska suhteellisuusteoreettiset ilmiöt ovat merkittäviä ja sen takia laskut ovat vaikeita. Tästä syystä ei myöskään tarkalleen tiedetä kuinka massiivinen neutronitähti voi suurimmillaan olla niin ettei se romahtaisi mustaksi aukoksi. Ainakin kahden Auringon massaisia neutronitähtiä ollaan havaittu.

Neutronitähdet liittyvät myös erääseen kummalliseen populääritieteellisiä tekstejä koskevaan väittelyyn Suomessa. Huomasin tänään paprun, jossa esitetään fysiikkaan ja filosofiaan liittyviä väitteitä. Koska fysiikka on vaikeaa tällä tasolla voisi siis olettaa, että kirjottajalla olisi edes riittävästi tietämystä modernissa fysiikassa. Paperi onnistuu lähinnä hämmentämään. Siinä viitataan erääseen Kuhnin 70-luvulla tekemään paperiin ja väitetään että suhteellisuusteorialla on vähäisesti faktapohjaa. Sitten kysytään, että “Kuhnin väitteestä on kuitenkin jo vuosikymmeniä – ehkä tilanne on sen jälkeen muuttunut?” Da. Kävisikö vaikka viime kuussa Science-lehdessä julkaistu paperi? Siinä tutkittiin kaksoistähtijärjestelmää, joka muodostuu neutronitähdestä ja sitä kiertävästä valkoisesta kääpiötähdestä. Tähdet ovat hyvin lähellä toisiaan, vain vähän yli Auringon säteen suuruisella etäisyydellä. Jälkimmäisen kiertoaika neutronitähden ympäri on sen takia hyvin lyhyt, vajaat kaksi ja puoli tuntia. Tämän takia suhteellisuusteoria ennustaa, että kyseisen systeemin pitäisi säteillä huomattavasti energiaa gravitaatioaaltoina. Parin vuoden havaintojen tulos on, että havaittu hidastuminen kääpiötähden kiertoajassa vastaa hyvin suhteellisuusteoriasta laskettua arvoa.

Pieni pettymys on, että debatissa ei olla puututtu fysiikan filosofisiin kysymyksiin. Modernissa fysiikassa on riittävästi filosofisia kysymyksiä pohdittavaksi ja mahdollisia eri tulkintoja on leegio. Vastaavasti myös seurauksia elämän kannalta on vähintään yhtä paljon. Mutta tämän fundeeraaminen vaatisi tietenkin vähintäänkin jonkinmoista fysiikan hallintaa. Silloin ei jämähdettäisi esim. sille tasolle, että EPR-paradoksi julistettaisiin suhteellisuusteorian häviöksi ja kvanttimekaniikan voitoksi, niinkuin kysymyksessä olisi joku skaba toistensa pois sulkeville teorioille. Vinkki: kumpikin pitää paikkansa, omalla pätevyysalueellaan. Yhdistäminen on haastavaa, koska suurta yhtenäisteoriaa ei olla vielä löydetty.

Fyysikolta voi tietenkin kysyä mielipidettä elämän valintoihin liittyvissä asioissa, mutta vastaukset eivät sinänsä liity fysiikkaan. Fysiikan yhtälöt eivät vastaa sellaisiin kysymyksiin eivätkä tule koskaan vastaamaankaan. Yhtälöt voivat korkeintaan sanoa onko järkeily sopusoinnussa fysiikan lakien kanssa vai ei.

Maailmankaikkeuden massan alkuperä

Viime viikolla eräs alan vanha guru piti yliopistolla seminaarin maailmankaikkeuden näkyvän massan alkuperästä. Siis näkyvän massan. Puheessa ei puututtu pimeään aineeseen eikä mihinkään muuhun spekulatiiviseen. Vitsi oli tietenkin se, että kyseessä ei ollut mikään puhe Higgsin bosonista tai jostain esoteerisesta hitufysiikan teoriasta. Puhe koski ihan protonin sisäisten vuorovaikutusten teoriaa eli kvanttiväridynamiikkaa. Nämä vuorovaikutukset luovat suurimman osan protonien massasta ja siten noin 95% maailmankaikkeuden massasta.

Protoni koostuu kahdesta ylös-kvarkista ja yhdestä alas-kvarkista ja Higgsin mekanismi antaa toki näille kvarkeille lepomassat, mutta kaikki viittaa siihen, että nuo “paljaat” massat eivät ole järin suuret. Ylös-kvarkin massan arvioidaan olevan luokkaa 2 ja alas-kvarkin noin 5 yksiköissä MeV/c² (yksi MeV/c² on noin 1.8×10⁻³⁰ kilogrammaa). Vertailun vuoksi piskuisella elektronilla on näissä yksiköissä massa 0.5. Koska protoni painaa vaa’alla noin 938 MeV/c² suurin osa protonin massasta on jotain muuta kuin alkeishiukkasten lepomassaa. Sen ajatellaan syntyvän kvarkkien välisissä vuorovaikutuksissa. Vahva ydinvuorovaikutus, niin kuin kaikki vuorovaikutukset, välittyy mittakenttäbosonien kautta, jotka ydinvuorovaikutusten kohdalla on gluoneja. Gluoneilla ei ole lepomassaa ensinkänään, mutta vuorovaikuttavalla kvarkki-gluoni-puurolla protonin sisällä sen sijaan on valtavasti liike- ja sidosenergiaa. Energia on massaa kun käytetään raa’asti Einsteinin kaavaa E=mc².  Tuon energian voi laskea kvanttiväridynamiikan teoriasta, jos rahkeet vaan riittävät. Nämä laskut ovat muuten maailman vaikeimpiin laskuihin kuuluvia laskuja. Isot supertietokoneet ovat ruksuttaneet niitä vuosikausia. Joitain vuosia sitten tietokoneiden tehot ovat kasvaneet niin paljon, että protonin massa on voitu laskea niin tarkasti, että virhe on vain luokkaa 1%. Kun pöly on laskeutunut, saadaan tulos, että kvarkki-gluoni-puuron sidosenergia muodostaa lähes 99% protonin massasta.

Eli reality check. Higgsin bosoni on ihan kiva, mutta suurin osa maailmankaikkeuden massasta on kuorrutusta suhteellisen kevyiden alkeishiukkasten päällä.

Kesämopo vaaleanpunainen

Viikonloppuna oli viimein kesän eka päivä ja kävin vähän juoksemassa pohjoisilla Alpeilla. Korkkasin uudet trailrunningkengät jotka olivat tukevat ja pito oli hyvä, mutta ne olivat tietenkin aika tuhdit ja painavat. Lumi ei ollut ehtiny sulaan poluilta, koska täällä kelit ovat olleet hyytävän kylmät. Eli tästä tuli mielenkiintoinen +20C ja aurinko ylhäällä ja paksu kinos alhaalla -elämys. Tuli ihan kelpo alkurusketus auringonpaisteessa. Vertailun vuoksi: kaksi vuotta sitten kun olin juoksemassa huhtikuun alussa oli samat polut jo melkeen kuivat.  Ruuhkista päätellen koko Saksa näytti tulleen ulos talvipesistään. Tuli sitten myös nähtyä laskettelija jonka vieressä rinnettä alas juoksi iso koira häntä heiluen ja lumi pöllyten. Kun kinos muuttui liian paksuksi ja alkoi upottamaan kunnolla oli käännyttävä takaisin alas. En sentään ottanut lumikenkiä mukaan lenkille vaikka sais sellaisestakin varmaan urheilulajin.

Olen käyttänyt runtasticia reitin tallentamiseen, mutta ohjelmassa ei ole trail runningulle omaa urheilulajia. Mitä ihmettä. Kaikkea muuta löytyy : curlingia, ampumahiihtoa, sukellusta yms. (Onkohan gps tarkka pinnan alla?) En viitsisi ryhmittää trailrunningia ja normaaleja iltalenkkejä saman kategorian alle koska kyseessä on ihan eri urheilulajit. Trail runningissa nousuja ja laskuja tulee paljon enemmän kuin vakilenkeissä ja alustan laatu on vaihtelevampi. Eilen tuli +-750 metriä vertikaalista ja 17 km pituutta.

Mukavan raukea olo tuli kun sai olla 2.5 tuntia ulkona polulla haukkaamassa ohutta ilmaa ja kauan kaivattua aurinkoa.

(Onks tälle urheilulle muuten joku oma nimi suomeksi. Traillöpning på svenska, le trail en français ja traillauf på tyska  mutta mitä på finska. Suunnistus ja maastojuoksu ovat vähän samankaltaisia urheilulajeja, mutta trail runningissa juostaan tyypillisesti vaelluspolkuja ja kun maasto menee jyrkäksi ja vaikeaksi ei edes juosta vaan mennään eteenpäin kävellen tai vaikka nelivedolla jos ei muuten jakseta.)

 

Kesä tulossa

Aamulla toivotin töissä työhuonekaverille Guten Morgen, Herr Doktor K. Hän oli väitelly pari viikkoa sitten. Mutta kuulemma tämä ei nyt ollenkaan käynyt laatuunsa. Hän oli saanu mustaa valkoisella, että hän ei saa käyttää titteliä Doktor ennen kuin hyväksyntä on mennyt kaiken kafkamaisen byrokratian läpi. Ja siinä sitten menee aikansa koska täällä on tällä hetkellä yliopiston lomakausi ja sellainen erikoisuus kuin kesälukukausi on vasta alkamassa. Hyvä on sitten. Hyvää huomenta, Herr Doctor Apparent K. Toinen erikoisuus Suomeen verrattuna on se, että hän vasta neuvottelee painon kanssa väitöskirjan painamisesta. Siis vaikka on jo väitellyt. Ehkä täällä ajatellaan, että kun nyt periaatteessa väitöstilaisuudessa voi feilata niin ei sitä väitöskirjaa vielä kannata painaa ja vastaanväittäjät (4 kpl) saavat vain käsikirjoituksen väitöskirjasta.

Ylimääräistä roinaa ollaan myymässä/antamassa pois. Kaikkea tätä romua mitä nurkissa on ei kyllä kannata roudata Japaniin eikä myöskään Suomeen. Punaisen Ristin boxeihin laitettiin vaatteita ja huonekaluja on myyty pois. Kierrätyskeskukseen voi sitten viedä kaikki loput rojut. Tosin joskus tuntuu, että helpompaa olisi vain vuokrata dumpperi ja kipata kaikki kierrätykseen sen sijaan että lähetellään yksitellen pelejä, elektroniikkaa yms. pitkin Saksaa. Pari päivää sitten ovelle tuli pari henkilöä, jotka halusivat ostaa vähällä käytöllä olleen 8 litran kattilamme. He kääntelivät sitä aikansa eivätkä uskoneet, että se oli 8 litran kattila. Piti lopulta oikein näyttää litramitalla. Tinkivät vielä euron hintaakin.

Viisumien hankintaa ollaan aloittamassa. Yhdyshenkilö Japanissa ei tosin ymmärrä oikein englantia, mutta strategia on tehdä tää nyt niin kuin muutkin ovat tehneet ja jättää reilusti aikaa virheiden korjaukselle. Omien ja muiden. Virkatodistukset on jo tilattu.

Heinäkuun alussa pitäisi olla Wroclawissa. Siellä on yksi alan isoista konferensseista ja pitäisi mennä puhumaan sinne Sendain kokeellisen ryhmän kanssa saaduista tuloksista. Ennen sitä pitäisi ilmeisesti tehdä yksi pieni mukava keikka pakulla Suomeen ja takas.

Kesä on tulossa, kai. Lämpötilat ovat kohoamassa. Tai ainakaan en ymmärrä miten ne voisivat fysiikan lakien mukaan enää tästä tasosta laskea. Keskilämpötilat ovat Keski-Euroopassa olleet noin 6 astetta normaalia alhaisemmat koko alkukevään ja vasta päästiin lumista eroon. Ostin toiveikkaana jopa trailrunning-kengät, mutta tällä hetkellä jos menis vähänkään korkeammalle niin pitäis olla lumiaurat kengissä. Kesän mukana voisi tulla myös leppäkertut. Niille olisi täällä vähän hommia. Voisivat syödä kirvat kasveista.

 

Ensimmäiset AMS tulokset

AMS-koe esitteli eilen ensimmäiset tuloksensa. Todella tarkkaa ja hyvää dataa avaruussäteilyn positroneista, mutta niissä ei näkynyt vielä mitään sellaista, mikä osoittaisi pimeän aineen olemassaolon. Mielenkiintoisin korkeaenergia-alue jäi vielä piiloon eikä sitä julkaistu, koska statistiikkaa ei ole riittävästi. Ehkä tulevina vuosina. Joten ei kannata pidättää hengitystä.

Maailmankaikkeuden pimeä aine ajatellaan muodostuvan hiukkasista, jotka vuorovaikuttavat kaikesta päätellen hyvin heikosti näkyvän aineen kanssa. Jos sillä olisi vain gravitaatiovuorovaikutus se olisi ikuisesti eristäytyneenä muusta materiasta ja sitä olisi turhaa etsiä. Se ei voisi muuttua näkyväksi materiaksi. Näyttää siltä, että tämä pimeä aine on kuitenkin vuorovaikuttanut jotenkin universumin historian aikana näkyvän materian kanssa. Koska uusien vuorovaikutusten lisääminen teorioihin on fyysikoille hyvin vastenmielistä ajatellaan siis, että tällä pimeällä aineella on gravitaation lisäksi ainakin seuraavaksi heikoin vuorovaikutus eli radioaktiivisuudesta tuttu heikko vuorovaikutus. Pimeän aineen hiukkasten tulisi olla sähkömagneettisesti neutraaleja, sillä muutenhan ne olisi jo havaittu.

Yksi teoreettinen kandidaatti, joka voisi muodostaa tämän pimeän aineen on neutralino. Se on supersymmetrinen hiukkanen ja Majorana fermioni eli itsensä antihiukkanen. Jos supersymmetria on luonnon symmetria se ennustaa, että kaikilla nykyisin havaituilla hiukkasilla on supersymmetrinen partnerihiukkanen. Sähköheikon vuorovaikutuksen bosoneilla eli fotonilla, heikon vuorovaikutuksen Z ja W välittäjähiukkasilla ja Higgsin hiukkasella on siis fermioniset vastakappaleet – fotino, zino, wino ja higgsino. Wino on varattu ja muut neutraaleja. Neutralinoita on neljä ja ne muodostuvat kvanttimekaanisista sekoituksista näistä neutraaleista superhiduista, fotinosta, zinosta ja higgsinosta, Ajatellaan, että kevyin neutralinoista olisi stabiili ja muodostaisi maailmankaikkeuden pimeän aineen. Se olisi sähköisesti neutraali ja vuorovaikuttaisi vain gravitaation ja heikon vuorovaikutuksen välityksellä minkä takia sitä on vaikea löytää. Kukaan ei osaa edes ennustaa kuinka painava tämä hiukkanen olisi. “Ehkä jotain väliltä 10 ja 10000 GeV” on paras arvaus.

Minkätakia AMS-koe ja muut kokeet ovat sitten kiinostuneet positronien havaitsemisesta avaruussäteilyssä? Positroni eli elektronin antihiukkanen on tuttu tavis hiukkasfysiikassa. Jutun juju on, että neutralinot voivat vuorovaikuttaa toistensa kanssa ja muodostaa muun muassa elektroni-positronipareja eri hajoamispolkujen lopputuloksena.  Tätä prosessia kutsutaan pimeän aineen annihilaatioksi. Koska neutralino on itsensä antihiukkanen kaksi neutralinoa voi annihiloitua ja muodostaa näkyvän aineen hiukkasia. Avaruussäteilyssä on luonnollisesti paljon vähemmän positroneja kuin elektroneja, joten ylimäärä positroneita avaruussäteilyn energiaspektrissä kielisi pimeän aineen annihilaatiosta. Elektroni-positronipari annihiloituisi kahdeksi fotoniksi, mutta tämä hajoamiskanava ei ole suoraan käytettävissä neutralinoille. Neutralinon hajoaminen kahdeksi fotoniksi on mahdollista hieman monimutkaisemman prosessin kautta, mitä kuvaa luuppi Feymannin diagrammeissa. Taaskin yksityiskohdat riippuvat neturalinon ominaisuuksista. Viivan alle jää kuitenkin, että avaruussäteilyn positronien mittaaminen on yksi lupaavimmista tavoista saada joku havainto neutralinojen olemassaolosta ja siksi AMS-koe on kiinnostunut niistä. Nämä positronit eivät läpäise Maan ilmakehää, mikä on hyvä juttu meille, mutta huono juttu kokeiden kannalta. Tämän takia AMS koe on kansainvälisellä avaruusasemalla.

Koska pimeää ainetta on suurin osa maailmankaikkeuden massasta pimeän aineen annihilaation pitäisi antaa merkittävä signaali avaruussäteilyn positronivuohon. Positronien energiaspektrissä pitäisi näkyä myös jonkinlainen maksimi neutralinon massan kohdalla. Tätä ei siis vielä havaittu eilen julkistetuissa AMS-tuloksissa. Koska positronien määrä datassa tasaantuu korkeilla energioilla toive on, että se alkaisi laskea tämän jälkeen eli löytyisi tuo maksimi jossain kohtaa spektriä. Kunhan lisää dataa saadaan kerättyä seuraavien vuosien aikana. Tämä maksimi avaruussäteilyn positronivuossa olisi siis se “sauhuava ase”, mikä kielisi neutralinojen tai muun pimeän aineen olemassaolosta. Maksimi olisi pimeän aineen hidun massan kohdalla.

Avaruussäteilyn positronit voivat muodostua myös muiden prosessien kautta esimerkiksi pulsareissa. AMS kokeen PI Samuel Ting sanoi, että anisotropian puuttuminen AMS:n datassa kielisi siitä, että pulsarit eivät ole syynä positronivuolle. Linnunradassa on kuitenkin magneettikenttiä, joissa positronien radat muuttuvat joten ihan vedenpitävä selitys tämä ei vielä ole.

Et sellasta tänään. Töissä laskuihin käytettävä tietokoneklusteri on huollossa, joten voin kuluttaa aikaa vaikka lukemalla näitä hitufysiikan papereita.

AMS tuloksia tänään

Onhan se vähän pöljää fysiikassa, että suurin osa maailmankaikkeuden massasta on hukassa. Muutama viikko sitten julkistetussa Planck teleskoopin kartoituksessa universumin energiataseessa pimeän aineen määrä tarkentui 26.8%:iin. Näkyvää ainetta on vain 4.9%. Eli 84% universumin kaikesta aineesta on piilossa – ei näy eikä kuulu. Mitä se sitten on, kukaan ei vielä tiedä.

PAMELA teleskooppi mittasi joku aika sitten avaruussäteilyssä ‘liikaa’ positroneita 10-60 GeV energiassa ja tämän signaalin arvellaan johtuvan pimeän aineen annihilaatiosta Linnunratamme keskellä. Kansainväliselle avaruusasemalle roudattiin vuonna 2011 PAMELA:n kaltainen, mutta paljon isompi ilmaisin AMS eli Alpha Magnetic Spectrometer. AMS:n data analysoidaan CERN:issä ja tänään klo 17 CEST ensimmäisiä tuloksia julki. On-line katsomo tän linkin kautta.

Pikkuserkku

Hukassa ollut pikkuserkku löytyi. Tai oikeastaan ei ihan pikkuserkku mutta geneettisesti kävisi kyllä pikkuserkusta. Käytännössä sukupuiden mukaan kahdella eri tavalla 7. serkku plus kahdella tavalla 9. serkku ja yhdellä tavalla 9. serkku toisessa polvessa. Ainakin. Luultavasti myös monta muutakin reittiä sukulainen. Oliks tarpeeks selkeetä?

Kyseessä on geenitestisivuston kautta tehty löytö. Mies kainuulaisilla juurilla. Meillä molemmilla on tarpeeksi pitkälle selvitetyt sukupuut niin, että huomattiin niissä samoja esivanhempia 1700-luvulta Kainuussa. Yhteistä geneettistä materiaalia meillä on tosiaan tarpeeksi, että kävisimme pikkuserkuista. Tämän voi laskea ihan koulumatematiikalla. Vanhempien, sisarusten ja lastensa kanssa jakaa 50% geenimateriaalista. Isovanhempien, setien, tätien, veljen- ja sisarenlasten ja lastenlasten kanssa noin 25%. Serkkujen kanssa noin 12.5%. Pikkuserkkujen kanssa keskimäärin ~3%. Näin kauas kun mennään tässä on tosin jo jonkun verran vaihteluväliä.

Se, että meidän sukupuista laskemamme sukulaisuus on paljon kauempana johtuu siitä, että suomalaiset ovat sisäsiittoista kansaa johtuen pitkistä välimatkoista ja pienestä väestöstä. Ei ole ollenkaan harvinaista, että kaksi eri henkilöä kävisivät pikkuserkuista, jos heidän juuret ovat jollain samalla alueella – vaikka sukupuissa ei olisikaan mitään yhteistä 3-4 sukupolven aikana. Geneettinen samankaltaisuus vahvistuu mitä enemmän on erilaisia reittejä sukulaisuudelle. Me laskettiin ainakin nuo 5 reittiä.

Tämä geenitestisaitti 23andme näyttää yrittävän laajentaa miljoonaan käyttäjään tarjoamalla alle sadan taalan testejä. Googlella on kuulemma myös jonkun verran lusikka sopassa, ymmärrettävistä syistä. Tietenkin mitä enemmän siellä on jengii sitä enemmän näitä pieniä yksityiskohtia tulee esille.

Tässä alla vielä tuo mun virallinen synttärikuva, 38 v sitten otettu. Yksityiskohta on kuulemma mummon jäynä.

Mietiskelyä Taliskerin äärellä

Talisker on oikeastaan varsin hyvä single-malt, vaikka jotkut sanovatkin makua “haastavaksi”. Haaste otettiin vastaan ja sanoisin, että maku on saman kaltainen kuin Laphroaigissa. Molemmissa on turvetta, mutta jälkimmäisessä on enemmän savua. Viimeksi hörpin Taliskeria veljen kanssan Skotlannin turneella, Isle of Skyella. Siitä keikasta tuleekin jo kohta kuluneeksi 13 vuotta.

Tässä illalla tuli myös erinäisistä asioista mieleen, että joskus täytyisi kyllä tehdä brittien maille joku pieni Tudors-kiertue ja käydä moikkaamassa vanhoja haamuja. Seymour ja Howard kummittelevat kuulemma Hampton courtissa ja epäonnen kolhima Parr puolestaan Sudeleyn linnassa. Boleyn tietenkin Towerissa. My lady tosin muistutti, että tässä oli kyl kans jotain muutakin häppeninkiä tulossa kesällä. Ainiin.

Tällä viikolla oli Saksan fyysikoiden “fysiikan päivät” Regensburgissa. Kävin pitämässä lyhyen puheeni, jossa esittelin alustavat (lue: fysiikassa se tarkottaa melkein lopulliset) tuloksemme geometrisistä vaiheista kvanttirenkaissa. Grafiini-nobelisti Geim oli puhumassa siitä, mitä sitten tehtäisiin grafiinin jälkeen. Leo K. puhui Majorana fermioneista, kummallisista uusista fermionisista hiukkaista jotka ovat itsenä anti-hiukkasia. Se ei ole tietenkään mitenkään uutta, että hitu on itsensä antihiukkanen. Esimerkiksi sähkömagneettisen säteilyn kvantti fotoni on sellainen hiukkanen. Mutta se, että fermioninen hiukkanen olisi itsensä antihiukkanen on uutta ja takuulla ihan Ison Palkinnon arvoinen löytö. Leo puhui kokeistaan, joissa Majorana fermioneja ehkä havaitaan. Tulokset näyttivät lupaavilta, mutta valitettavasti asian ratkaiseva kova data on vielä mittaamatta. Sain myös vähän sisäpiiritietoa mittausten statuksesta. Lauantaina käytiin ostoskeskuksessa ja huomattiin, että sinne oltiin pistetty pystyyn oikeen fyysikoiden show. Kokeita ja kaikkea. Väki tungeksi kiinnostuneina ständien luona.

Japanin opinnot sujuvat duunin ohella verkkaisesti. Kertasin jo joitakin oleellisia kanjeja kuten 抹茶入り玄米茶　ja 焼酎 .

Kerran viikossa ollaan käyty kiipeilyluolalla ja sen jälkeen virvokkeilla paikan yläkerrassa Kletterbarissa. Googlasin jo, että Wako-shin lähellä olisi myös joku boulderointimesta. Sen tasosta en kyllä tiedä, mutta luulisin, että Tokio on sen verran iso kylä, että sieltä löytyy ainakin joku laadukas paikka.

Tuli taas täytettyä vuosia. Käytiin Innsbruckissa ja Söldenissä viettämässä köllötelyviikonloppu. Söldenin Obergurglissa oltiin ihmettelemässä hiihtokeskuksen meininkiä, käytiin muutamalla geokätköllä ja yhdessä pienessä kappelissakin to pray for the angels. Kivaa oli mutta onneksi synttärit ovat vaan kerran vuodessa.

 

Kulttuurintuotantoa

Yliopistolla oli vieraita Sendain yliopistosta. Kokeita tekevä fysiikan proffa tuli vierailulle yhden jatko-opiskelijansa kanssa. Teen yhteistyötä proffan kanssa ja häntä piti vielä viihdyttää illalla ravintolassa. Oli oikein mukavaa. Juttelun aiheet vaihtelivat paavista shochuun. Hän kutsui kylään Sendaihin sitten syksyllä. Maanjäristysvaurioiden takia Sendain yliopiston päärakennus piti purkaa, mutta näyttää siltä, ettei se ole ainakaan pahasti vaikuttanut heidän fysiikan tasoon. Jälleenrakennusrahaa virtaa edelleen sinne ja siellä on jonkinlainen finanssikupla.

Tiedekeskustelut etenivät niin, että tän kuun lopussa paperin pitäis olla valmis ja lähetetty. Siitä tulee hyvä papru ja oon tyytyväinen, että sain olla mukana siinä vaikka Sendain kokeet ovatkin pääosassa. Laskujen lisäksi kirjotin siihen manuskaan intron ja lisämateriaalia. Kesällä on kaksi tai kolme konferenssia, joissa olis tarkoitus esitellä projektien tuloksia. Yksi Wroclawissa, toinen Tirolissa ja kolmas Chicagossa. Jälkimmäisin tosin on epävarma koska labralla ei ole tarpeeksi matkarahaa.

Tykkään kyllä enemmän siitä, että kirjotan hyvän paprun jostain aiheesta kuin, että heilun ja mumisen 12 minuuttia kateederin takana konferenssissa ja klikkailen kalvoja läpi. Mutta nämä konferenssit ovat oleellisia tässä tiedekulttuurin tuotannossa. Melkeen  liiankin tärkeitä verrattuna siihen kaikkeen muuhun aikaa vievään ja työtä teettävään kultivaatioon, mitä tieteen ja tieteellisen ajattelun edistämiseen liittyy. Koska tässä edistämisessä on kysymys enemmän asenteesta tai asennosta, se näkyy harvoin missään tunnusluvuissa tai statistiikassa, poislukien mahdollisesti ehkä yliopistojen ja koulutusjärjestelmien ranking-taulukot. Rankingin perusteistakin voi tosin olla montaa mieltä ja muutokset näkyvät 10 vuoden viiveellä. Ei mitään kvartaalimeininkiä siis. Kaikeksi onneksi tieteellä on tietenkin tapana itseorganisoitua kunhan olosuhteet vain sallivat.

Sendain proffa kysyi myös miksi Suomi pärjää Pisa-vertailussa niin hyvin. Eli taas se kysymys minkä ulkomailla yleensä kuulee. Vastasin niin kuin aina, että sen takia kun hyvä ja arvostettu opetus luonnontieteissä jatkuu pitkään ja on kaikille samanlainen. Tämä on tietenkin myös ongelma, jos talentteja menetetään sen takia. Mutta en tiedä miten Suomessa asiat ovat muuttuneet näinä vuosina kun ollaan oltu poissa.

Apropos of nothing ostin Japanista genmaichaa eli vihreetä teetä johon on lisätty paahdettuja riisinjyviä. Se pussi tuli kulutettua nopeasti. Sitten tilasin lisää Saksasta, mutta unohdin yhden jutun. On vihreetä teetä ja sitten on vihreän teen kaltaisia tuotteita. Jostain syystä useat Euroopasta saatavat tuotteet kuuluvat jälkimmäiseen ryhmään. Problem! Täytyy varmaan tilata seuraava satsi Japanista. Sieltä saa myös matcha-jauheella terästettyjä versioita, josta erityisesti tykkään.

Apropos of apropos of nothing ens viikolla olis tarkoitus viettää T:n kanssa 30 vee + tosi isot risat. Sen jälkeen voikin sit miettiä, että Ferrari vai Lamborghini. Vai joku nolo tavisbemari. Valintaa helpottaa se, että mihinkään ei ole varaa. Eikä sen puoleen mitenkään mielenkiintoakaan. En taida edes valittaa niistä tyypillisistäkään asioista, duunin lisääntyneestä paineesta, ystävyyssuhteiden kuihtumisista yms. Jos vaikka keskittyisin tuohon ylläolevaan kulttuurintuotantoon ja toivon, että siitä syntyy jotain josta on iloa muillekin.

Pandapallo ja muita tuloksia termodynamiikasta

Pandapallo © Pandafix.org

Tulipa eräs päivä netissä vastaan tuo viereinen kuva pienestä palloutuneesta pandasta. Panda koettaa varmaan pitää itsensä lämpimänä.

Pandapallolla voi selittää muutamia termodynamiikan perusjuttuja (melkeen) ilman kaavoja. Useat fysiikan ilmiöt ja lait riippuvat tilavuudesta tai massasta. Ihmisten ja eläimien soluissa muodostuu lämpöä tasaista tahtia ja tuotetun lämmön kokonaismäärä riippuu siis solujen määrästä eli niiden viemästä tilavuudesta. Toiset ilmiöt ja lait taas riippuvat esineen tai asian pinta-alasta. Esimerkkinä vaikka lämmön johtuminen tai vaatteiden kuivuminen. Vaatteet ripustetaan kuivumaan siten, että ne ovat mahdollisimman levällään jolloin vesi pääsee haihtumaan nopeimmin. Samoin lämmön johtuminen kylmempään riippuu siitä kuinka suuri ala on kosketuksissa kylmemmän ilman kanssa (all other things being equal jne). Pienen kylmissään olevan pandan kannattaa siis pienentää pinta-alaansa, jotta lämmön karkaaminen vähenisi. Pandan kannattaa tosiaan käpertyä palloksi, jos haluaa minimoida pinta-alansa. Pallolla on tilavuuteensa nähden pienin pinta-ala. Tämä on melkein intuitiivisesti selvää, mutta voi laskea, että jos panda käpertyisi vaikka pandakuutioksi niin pinta-ala olisi noin 20% suurempi (jätetään harjoituslaskuksi lukijalle).

Pandapallon avulla voidaan johtaa eräs termodynamiikan keskeinen skaalautuvuuslaki. Pallon tilavuus on 4/3 π r³, missä r on pallon säde. Pallon pinta-ala on puolestaan 4 π r². Oletetaan, että pallo tuottaa lämpöä tasaisesti ja sitä johtuu pallon ulkopuolelle pallon pinta-alaan verrannollinen määrä. Lämpöteho on verrannollinen säteen kuutioon, mutta lämpöhukka säteen neliöön. Lämpötehon suhde lämpöhukkaan on siis suoraan verrannollinen pallon säteeseen (r³/r² = r). Tämä tarkoittaa sitä, että mitä suurempi jokin massa on sitä hitaammin se yleensä kylmenee.  Tuloksesta seuraa muun muassa, että arktisten eläinlajien tulee olla fyysisesti suuria, jotta ne menestyisivät eivätkä jäätyisi. Näin myös on havaintojen perusteella (lisää siitä täällä). Eläimen ei tarvitse olla mikään iso karvainen mammutti, mutta varmasti se auttaa lämpötaloudessa. Pienemmät eläimet joutuvat kikkailemaan, että pysyisivät lämpimänä. Pingviinit joutuvat talvehtimaan kokoontuneina isoihin tiiviisiin laumoihin (also known as huddle cluster).

Ylläoleva skaalautuvuuslaki on hämmentävän yleinen tulos ja se näkyy melkein kaikessa termodynamiikassa. Maa, Kuu ja muut taivaankappaleet ovat isoja ja niiden ytimet hyvin lämpimiä, mutta kuitenkin ne ovat miljardien vuosien kuluessa kylmenneet suhteellisen hitaasti. Suurilla kappaleilla pinta-ala ei ole riittävän suuri, jotta lämpö karkaisi nopeasti avaruuteen ja kivisillä taivaankappaleilla joidenkin kivilajien pieni radioaktiivisuus lisää myös hitaasti lämpötilaa. Isoissa kerrostaloissa lämpöä karkaa ulos vähemmän per asuinpinta-ala kuin pienessä puisessa tönössä, joten lämmityskustannukset per neliö ovat pienemmät. Isot fuusioreaktorit ovat parempia kuin pienet fuusioreaktorit, koska häviöt ovat pienempiä suhteessa lämpöydinreaktioiden lämpötehoon. Esimerkkejä voi löytää vaikka millä mitalla. Isompi ei ole aina kauniimpaa, mutta usein ainakin lämpimämpää.

Käytäntö

Tässä vielä tää tausta tälle Japanin duunille. Kertauksen vuoksi.

Siis tämä research associate paikka ei ollut se mitä hain ensisijaisesti. 90% mun hakemuksista oli Euroopan yliopistojen tiedekuntapaikkoihin. Suomessahan nyt huomattavasti mua kokeneemmat tutut tutkijat eivät ole saaneet pysyviä professuureja, joten olisi aivan liian optimista hakea vain sellaisia. Mutta Euroopan julkisen sektorin finanssit ja työllisyys ovat tietenkin tällä hetkellä huonot, joten mitään tarjouksia Euroopasta ei ole tullut. Ja täytyy tietenkin sanoa, että jos joutuu meren yli meneen kalaan niin sitten mielummin sinne Japaniin kuin vaikka Jenkkilään. Japani on kaunis maa ja hiukan on tullut jo opiskeltua kieltä ja kulttuuria. Ja tietenkin miekankäyttöä.

Tarjous tuli perustutkimusta tekevästä laitoksesta, joten siellä saa keskittyä tieteen tekemiseen 100%. Koska tämä on se mitä haluan tehdä loppuikäni niin tämä on tarjous, josta on vaikea kieltäytyä.

Japani on kaukana Suomesta viivottimella mitaten, totta, mutta ei tämä baijerilainen pikkukaupunkikaan tunnu kovin kotoisalta vaikka on 6000 km lähempänä. Tokiossa lienee paljon enemmän mahdollisuuksia meille molemmille sekä tieteiden että taiteiden saralla. Suomalaisiakin asuu siellä satoja. Täällä Regiksessä muutama. Ja Suomessa mua nähdään jatkossakin pari kertaa vuodessa niin kuin tähänkin asti. T:llä on vähän enemmän vapausasteita. Aikataulut on tosin jatkossa mietittävä ajan säästämiseksi ja jetlagin huomioon ottaen. Japani on sanoisko maahanmuuttokriittinen maa, mutta eri tavalla kuin Suomi. Japanista on vaikea saada pysyvää oleskelulupaa, joten joudutaan tulemaan sieltä takaisinkin jossain kohtaa. Viimestään viiden vuoden päästä. Hoitakaa siis sillä aikaa Euroopan finanssit kuntoon, että löytyis jotain hommaa tältä puolelta palloa, kiitos. Siihen asti täytyy tehä tää työnhaku vähän kuin keskiaikaiseen tyyliin eli etsiä jostain maasta joku tieteitä ja taiteita suojeleva professoris-ruhtinas, jonka hovissa luuhata vähän aikaa.

Fukushima näkyy lähinnä palkassa sillä sitä on alennettu jälleenrakennuksen takia. Tokion säteilytasot ovat noin puolet säteilyturvakeskuksen mittaamasta taustasäteilytasosta Etelä-Suomessa, joten se ei liene ongelma.

Joten eiköhän tästä hyvä tule, jos mun pää vaan kestää stressitason nousun. Mut oikeasti jo se, että tietää tulevaisuuden edes vuoden-kahden päähän pitää stressin paljon alempana kuin tää löysässä hirressä kiikkuminen parin kuukauden sopimuksilla. Tänään proffa taas iloisena ilmotti, että granttihakemus oli mennyt läpi ja pari kuukautta enemmän hommaa tiedossa taas täällä, jee.

No joo, seuraava blogaus jostain ihan muusta kuin näistä työkuvioista.

Riken

Käväisinpä tässä Tokiossa pikavisiitillä, koska Rikenin tutkimuslaitoksen spinfysiikan tutkimusryhmän kanssa on ollut neuvotteluja mahdollisesta duunista. Vaikka olin jo puhunut skypessä muutaman ryhmänvetäjän kanssa mun piti käydä paikan päällä näyttämässä nokkani superbossille ja noin viidelletoista muulle viivasuiselle valintakomission jäsenelle. Riken on iso laitos ja kaikkien tutkimusryhmien hakijat haastateltiin samana päivänä. Paikalle oli siis tulossa noin kolmekymmentä muutakin hakijaa. Koska Japanissa haastatelluille harvoin kehdataan enää sanoa ei, kyseessä oli lähinnä muodollinen mutta tärkeä juttu. Tai oikeastaan tuli tosin vähän mieleen, että kenties ne raakkaa tällä tavalla pois ne jotka eivät ole tosissaan kiinnostuneita, koska keikka oli aika rankka. Kenties niille jotka eivät säikähdä voidaan sitten määrätä yhtä rankasti duunia?

Matkustamiseen meni 22 tuntia ovelta ovelle per suunta ja pulju kustansi vain kaksi yötä majoitusta. Viime käynneistä viisastuneena tiesin, että jetlag Japanin matkoilla vaivaa mua pari-kolme yötä per suunta, ainakin. Hyvässä tapauksessa. En yrittänytkään muuttaa vuorokausirytmiä mihinkään vaan nukuin silloin kun nukutti ja oli mahdollisuus nukkua. Muutaman unisyklin kun saa käytyä läpi niin se piristää jo kummasti vaikka päänsärky on tietenkin julma. Hotellilla oli ihan kiva pieni huone, jonka kirjahyllyssä oli Uusi Testamentti ja Buddhan opetukset sulassa sovussa vierekkäin. Yöllä lämpömittari painui ulkona pikkasen pakkasen puolelle. Mikä ihmeen subtrooppinen ilmasto muka?

Saavuin hyvissä ajoin Rikeniin ennen haastattelua ja se olikin järkevää sillä mut kutsuttiin haastatteluhuoneeseen jo kaksikymmentä minuuttia etuajassa. Esitys 10 minuuttia, sen jälkeen 10 minuuttia haastattelua. Olkaa hyvä, kello käy – nyt. Päättelin aivan oikein, että se pieni johdonpätkä kateederin kulmassa oli vga-johto beameriin ja pluggasin kannettavani siihen. Tovoin ettei mun olisi tarvinnut vielä resetoida konetta niin kuin joidenkin beamereiden kanssa on ollut pakko. Sekunnit kuluivat. Beameri alkoi onneksi toimimaan pienen yskäisyn jälkeen (kylmää hikeä) ja aloin pitämään esitystäni spintroniikan tutkimustuloksistani. Puolivälissä laserpointterini hiiritoiminta tilttasi (lisää kylmää hikeä), mutta sain klikkailtua animaatiot läpi suoraan koneelta. Kun sain viimeisen lauseen suustani kello pärähti ja ilmotti aikani loppuneen. Seurasi muutamia hyviä ja asiantuntevia kysymyksiä lähinnä Science-paprusta. Tiesin vastaukset joten ne piti vain selittää ulkomuistista. Sen jälkeen kello pärähti toisen kerran ja homma oli ohi. Sit vaan paluulentokoneeseen. Ryhmänvetäjäni vielä juoksi mun perääni kun lähdin ja pahoitteli, ettei voinut pyytää minua illalla ulos drinkeille, koska koko ilta oli komitealla pyhitetty haastattelun tulosten analysointiin.

Yöllä tuli sitten jo maili, että hakemukseni on hyväksytty. Hyvää kotimatkaa ja koska haluaisin aloittaa.

Paluulento oli Frankfurtiin isolla Airbus 380 jumbolla. Aika mukava kokemus. Tilaa on pikkasen enemmän kuin jossain 340:ssä ja melutaso sisällä on aika alhainen, mikä on mukavaa musiikin kuuntelun ja leffojen katsomisen kannalta. Lastaus ja purkukin sujuivat joutuusti kolmella tuubilla. Pikku miikka oli se, että Lufthansan pöperöt olivat huonoja verrattuna vaikka Finskin tarjoamiin japaniruokiin. Kasvisruoka tarkoitti lähinnä sitä että liha oli korvattu isolla sienellä. Virhe. Sain kai unen päästä kiinni 24 tunnin valvomisen jälkeen kun Lena joen jälkeen huomasin jossain vaiheessa, että oltiin jo Hangon nurkilla.

Tästä tutkimuslaitoksesta sen verran, että Riken on jo melkein satavuotias pelkästään perustutkimusta tekevä laitos, joka keskittyy lähinnä luonnontieteiden perustutkimukseen : fysiikkaan, biologiaan, kemiaan, tietojenkäsittelytieteeseen yms. Nykyään siellä on noin 3000 tutkijaa seitsemällä eri kampusalueella. Hyvä ja arvostettu paikka tehdä tutkimusta. Historian varrella on sattunut kaikenlaista. Monta isoa nimeä fysiikassa on tehnyt tutkimusta Rikenissä: mm. Nishina, Yukawa ja Tomonaga. Nishina teki töitä 30-luvulla mm. Heisenbergin ja Kleinin kanssa ja on tunnettu Kleinin ja Nishinan yhtälöstä. Yukawa keksi vahvojen ydinvuorovaikutusten mesoniteorian ja sai siitä fysiikan nobelin. Tomonaga jakoi Feynmannin ja Schwingerin kanssa nobelin kvanttielektrodynamiikan kehittämisestä. Sodan aikana Rikenissä tutkittiin myös atomipommin teoriaa, mutta tunnetusti resursseja ei ollut tehdä mitään käytännössä. Sodan jälkeen USA:n miehittäjäjoukot upottivat Rikenin syklotroni-hiukkaskiihdyttimet Tokionlahteen koska arvelivat, että niitä voitaisiin käyttää pommin valmistamisessa. Tästä syntyi tiedemaailmassa iso älämölö.

No joo. Nyt vähän väsyttää, joten lopetan tältä erää tähän.

Suunnitelmia

Hain joulukuussa Japaniin hommiin ja eilisen skype-haastattelun perusteella proffa kutsui kylään RIKENin tutkimuslaitokselle ja oli jo melkeen varma, että voi tarjota paikan. The plän on nyt mennä sinne ens kuun puolivälissä 16.2. ja jos sopimus syntyy niin muutetaan loppukesästä Tokion alueelle. Tarkoitus on olla siellä jotain vuoden ja viiden vuoden välillä. Vähempää ei oikein voi olla kaiken muuttoruljanssin takia ja 5 vuotta on myös limitti paikallisten sääntöjen mukaan.

Näyttää siltä, että jos tarjous tulee niin siitä ei voi kieltäytyä. Ihan sen takia, että Euroopassa ei ole mitään muuta materialisoitunut. Regensburgissa on aina krooninen rahapula ja proffa sanoi painottavansa tutkintoa suorittavia. Haettavia paikkoja on myös vähän auki ja jos jotain paikkaa mainostetaan se ei tarkoita sitä, etteikö siihen oltaisi jo valittu joku talon sisältä. Ja Tokiossahan on ihan kiva budjata, eikö vaan? Subtrooppinen ilmasto, 35 miljoonaa asukasta ja isoja herhiläisiä. Vaikka Eurooppa on 8000 km päässä tarkoittaa se suorien lentojen takia lähinnä pitempiä aikoja viikkautuneena lentokoneen tuoliin ja jetlagejä. Tutkimuslaitoksen matkabudjetti näyttää olevan kohdallaan eikä ne lennot ole mahdottoman kalliita Euroopan sisäisiin verrattuna. Lähinnä liput pitää ostaa hyvissä ajoin.

Jos sinne ny muutetaan niin logistinen ongelma on tietenkin mitä tehdä kaikella tällä meidän roinalla (15 kuutiota). Ja kaaralla. Kuka haluis lainata kaaran? Tai ottaa 5 kuutiota kirjoja varastoon. Kesällä pitäis vielä käydä kahdessa konfessa ja järkätä tavaroiden siirtoa Saksasta maahan X, missä X on kunkin tavaran kohdalla joko Suomi tai Japani. Mitään ei voi jäädä Saksaan, paitsi ne tavarat jotka voi myydä tai heittää kierrätykseen.

Kesällä pitäisi vielä käydä parissa konfessa muuton lomassa. Proffa on japanilainen ja pitää kenties myös japanilaista työkulttuuria. Pieni huoli on tietenkin, että räjähtääkö pää lopullisesti tän kaiken ressin takia, koska vertigokaan ei ole minnekään kadonnut. Lääkärin määräämät kortikosteroidit auttoivat pikkasen ja hetkellisesti. Bonuksena ne veivät ihottumat ja monta vuotta kränännyt polvikin fiksautui kuurin ajaksi, mutta niistä ei ole lopulliseksi ratkaisuksi, jos ei halua kaikkia maailman mahdollisia sivuvaikutuksia.

Täytyypä siis ottaa japaninkirjat esille ja kerrata kanjeja. T on jo harjoitellut kanoja. Siis hira- ja kata-sellaisia.

 

Sattuu ja tapahtuu

Vuosi on lähtenyt vauhdikkaasti liikkeelle : olen juossut lekureilla. Hedari ja siihen liittyvä merisairauden kaltainen huimaus ja pahoinvointi vain lisääntyvät, mutta lekurit eivät vieläkään tiedä mikä sen aiheuttaa. Kuumetta ei ole joten ei ole (ehkä) tulehdus. Magneettikuvissa ei näy mitään muuta kuin sisäkorvantulehdus, mutta korvien kanssa ei ole ollut ongelmaa eikä korvalääkärikään mitään korvatulehdusta löytänyt. Sanoi, että ehkä selkärangassa on jotain, mutta hän voi hyvinkin olla väärässä. Käy magneettikuvissa. Ai kävit jo. No ota kortikosteroideja. Niitä popsitaan nyt seuraavaksi tuju annos. Toivottavasti kukaan ei saa väärää käsitystä siitä, että saatan hoiperrella naama punasena ja pöhöttyneenä duunissa. Huimausmittauksissa melkein laatta lensi.

Työn haku on edennyt niin, että ainoa lupaavahko signaali on tullut Itä-Aasiasta. Lähiviikkoina/kuukausina nähdään tuleeko tarjous, josta ei voi kieltäytyä.

Oltiin Nürnbergissä viettämässä T:n synttäreitä. Löydettiin ihan hyvä sushi-ravinteli Edo. Käytiin myös kattomassa hoppeli kolmedeenä. Ollaan viimeksi käyty leffassa varmaan 3 vuotta sitten, joten ehkä oli jo aikakin. Leffanautintoa hieman rajoitti se, että piti ajoittain miettiä, että mihin kannattaisi pimeessä laatottaa, jos on pakko.

Juoksulenkillä olen käynyt noin 25 km / viikko. Yleensä ehdin vasta kymmenen jälkeen illalla liikenteeseen, joten Bad Piggy -heijastin on oleellinen varuste.  Lenkeissä on myös se hyvä puoli, että niiden jälkeen on noin kahden tunnin ikkuna lähes ilman huimausta.

 

Kvanttimekaniikan tulkinta

Kvanttimekaniikan oikea tulkinta on vaikea tieteenfilosofinen ongelma, joten fyysikot Schlosshauser, Kofler ja Zeilinger tiedustelivat kollegojensa kantaa siihen sekä mittausongelmaan yms. filosofiseen. He postasivat gallupinsa tuloksen hiljattain arXiviin. Tässä alla tulos:

Well there we have it. Aaltofunktiomme romahtaa ja osoittaa, että aito alkuperäinen köpisläinen tulkinta voittaa. Schrödingerin kissa on siis yhtä aikaa elävä ja kuollut, kunnes laatikko avataan ja kissan kunto tsekataan.

Bubbling under: Informaatioteoreettisissa tulkinnoissa kissan olemassaolo ei sinänsä ole kiinnostavaa, on vain tietoa kissasta ja mittaus tuottaa lisää tietoa kysymykseen onko kissa elävä vai kuollut. Everettin tulkinnassa kissa elää rinnakkaismaailmassa 1 ja on kuollut rinnakkaismaailmassa 2. Penrosen tulkinnassa kissa kuukahtaa keskenään tietyllä todennäköisyydellä ja on vain lyhyen hetken epämääräisessä tilassa. de Broglien ja Bohmin ohjausaaltoteoriassa kissan kohtalo on sinetöity jo ennen kuin se laitetaan laatikkoon. ‘Relational interpretation’ viittaa siihen tulkintaan, että kissa on elävä tai kuollut, mutta kissan ja mittauksen tekijän tiedot voivat kernaasti erota toisistaan kunnes laatikko avataan.

Oikeastaan Penrosen tulkinta on teoria eikä tulkinta, koska se on testattavissa. Tämän takia 9% kannatukseen voi tulla suurempia muutoksia kunhan joku vain kykenisi tekemään tarvittavat mittaukset.

Ensi viikolla selvitämme vastaavalla tavalla onko enkeleitä olemassa.

Komeetta Ison

Ennusteiden mukaan komeetta C/2012 S1 eli komeetta Ison tulisi olemaan 2013 syksyllä yksi kaikkien aikojen kirkkaimmista komeetoista. Komeetan nimi Ison on tietenkin vähän tyhmä, koska Ison on venäläinen observatorio (International Scientific Optical Network), jossa komeetta ensin havaittiin, mutta nimi näyttää vakiintuneen komeetan epäviralliseksi “helpoksi” nimeksi. Komeetan rata ei ole elliptinen kuten planeetoilla vaan lähes parabolinen, joten komeetta tulee hyvin kaukaa. Todennäköisesti se tulee tuoreena Oortin pilvestä eli komeettojen kotikonnuilta, joka on halkaisijaltaan yli valovuoden mittainen komeettavyöhyke Auringon ympärillä. Miljardien komeettojen ajatellaan asustavan siellä ja joskus silloin tällöin joku noista möhkäleistä suistuu sellaiselle radalle, että se joutuukin Auringon lähelle ja tarjoaa mukavan valoshown. Monet komeetat ovat periodisia, kuten esimerkiksi kuuluisa Halleyn kometta, joka kiertää Auringon noin 75 vuodessa. Parabolisen radan takia komeetta Ison kiertää Auringon kuitenkin vain yhden kerran ja poistuu sitten Aurinkokunnasta, jos rataan ei tule muutoksia vuorovaikutusten takia. Arviot komeetan kirkkaudesta vaihtelevat. Komeettojen kirkkauksia on vaikea ennustaa, mutta arvioiden mukaan Isonin visuaalinen kirkkaus saattaa olla jopa luokkaa -12 eli kuin täysikuu taivaalla. Kivaa olisi tietenkin lukea komeetan valossa yöllä, jos ennusteet pitävät kutinsa. Supernovan valossa lukeminen olisi tietenkin vieläkin kivempaa, mutta kyllä tuo komeettakin olis ihan jees.

–

Hitufyysikot alkavat toipua viime vuoden Higgs-krapulastaan. Cerniläiset täydensivät hiukkasfysiikan standardimallin ja Hilbertiä mukaillen sanoisin jopa että he johdattivat hiukkasfyysikot paratiisiin, josta ei karkoiteta pois. Ainoa huoli on nyt vain se, että tuo havaittu bosoni on tavallisen oloinen ja hyvin sopusoinnussa standardimallin ennustusten kanssa. Monen fyysikon toive on kuitenkin ollut, että tuolla Higgsin bosonilla olisi yllättäviä ominaisuuksia, jotka johdattaisivat kokonaan uuden ennustamattoman fysiikan pariin. Nyt mitään sellaista poikkeamaa ei ole löytynyt, eikä mikään muukaan mittaus LHC:llä ole tuottanut merkkiäkään uudesta fysiikasta, kuten esimerkiksi pitkään metsästetyistä supersymmetrisistä hiukkasista. Joku voisi tietenkin ihmetellä, että eikö mikään riitä näille fyysikoille, mutta moni fyysikko on pelännyt, että tämä on umpikuja, josta ei päästä eteenpäin. Eli paratiisi, josta ei karkoiteta pois sen takia, koska sieltä ei ole ulospääsyä.

–

Tämän fyysikon loppusijoituspaikan etsintä jatkuu – tai ainakin väliaikaissijoituspaikan. Fysiikka on minusta kaunista ja, lainatakseni Lee Smolinia, sen tutkimus on lähinnä mystiikkaan verrattavaa toimintaa. Etsin siis paikkoja, joissa tämä elämän tarkoitus aukeaisi. Mulla on ollut tässä myös sellainen illuusio, että kovasti työtä tekemällä tämä tapahtuisi. Vaihdan illuusiota sit kun löydän paremman ja ainakin tämän illuusion vallassa on ihan kiva duunaa näitä nykyisiä projekteja, mitä nyt joskus hengästyttää. Tällä viikolla pitäis proffalta kysästä suosituskirjeitä Rikeniin, OIST:iin ja Amsterdamiin, nyt näin aluksi.

–

Saksan terveydenhuollon tasoa olen kehunut, mutta tässä Saksan järjestelmässä on kyllä jotain häikkääkin joskus. Regensburgissakin ollut elinluovutusskandaali on levinnyt ja nyt Leipzigissa epäillään, että kymmenien potilaiden terveystietoja on muutettu, joten he pääsivät elinluovutusjonon ohi. Asiaa tutkivan virkamiehen mukaan “ei voida sulkea pois mahdollisuutta, että raha on vaihtanut käsiä”. Eli näyttää siltä, että jotkut rikkaat potilaat ovat saaneet uuden maksan ja heidän lääkärinsä uudet bemarit. Ja joku luovutuselintä enemmän tarvitseva on tämän takia poistunut mahdollisesti lopullisesti jonosta.

–

3784 km jälkeen aion vaihtaa lenkkiträkkäyssoftaa, koska tuo aiemmin käyttämäni sports-tracker ei ole saanut pitkään aikaan päivityksiä ja en ole tyytyväinen sen webiliittymään.Testasin Endomondon ja Runtasticin ja taidan alkaa käyttää jälkimmäisen pro-versiota, koska siitä saa riittävästi statistiikkaa ulos. Reittiä ei silläkään voi ilmeisesti muuttaa, mutta mun uudessa gepsissä on glonass-tuki (venäläisten GPS-vastine)  ja barometri, joten tarkkuus on ihan siedettävä trailrunningissakin. Vuoden 2013 juoksutavoitteesta on nyt jäljellä vain 970 km.

Lomaltapaluuloma

Expattina joulut kotimaassa ovat olleet antoisia, mutta paikasta toiseen juoksemista on niin paljon, ettei pääse kunnolla rentoutumaan. Lisäksi tämä joulu oltiin vatsataudissa ja korkeassa kuumeessa niin, että joulupäivä ja tapani meni melkosessa sumussa. Veli perheineen jäi näkemättä  Palautumiseen tarvitaan lomaltapaluuloma. Onneksi yliopisto on kiinni vielä pari päivää, joten päästään viettämään T:n synttäreitä.

Vuoden 2012 lenkkisaldo oli 800 km. Tän vuoden tavoitteeksi voisi ottaa sen tonnin, jos kerkeen. Ja lisätä trailrunningun osuutta, jos on mahdollisuutta. Mutta ei mitään paineita.. aion ottaa juoksemisen vastaisuudessakin huvin kannalta.

Joulupuu on rakennettu

Vihtori on koristanut offiisimme. Huom. pihalla lunta.

Tulin eilen yöllä takaisin Bad Honnefista. Oli ihan mukava pikku konferenssi ja sain paljon ideoita työstettäväksi. Ohjelma oli vaan niin tiukka etten pahemmin kerinny ulkona käydä. Ekskuja ei ollut ja illan vapaa-aika kului sorvatessa uusia tuloksia. Kerran kävin lounastauolla juoksemassa läheisen Drachenfelsin pikkunyppylän huipulla. Se on noin 200 metrinen töyssy ja näköalapaikka Reinin varrella. Satoi kissoja ja koiria ja huippu oli pilven peitossa, mutta toista mahista ei olisi tullut joten lounas oli skipattava ja laitettava lenkkarit tassuihin. Yläkerta oli sadepilvessä, joten näkymiä ei ollut. Olin myös läpimärkä ja kurainen kun pääsin takaisin, mutta oli mukava keikka kaiken luennoilla istumisen jälkeen.

[Sellainen välikysymys tähän, että mitä lenkkiträkkäyssoftaa suosittelette? Olen käyttäny sports-trackeria, mutta en ole oikein tyytyväinen siihen kun statistiikkaa ei ajoista saa kovasti ulos. Eikä gps-tietojen korjausta. Trailrunningissa voisi olla myös hyvä ominaisuus fiksaa reitti google-earthissa tms. oleviin korkeustietoihin. gps kun ei ole maailman tarkin korkeuksien suhteen, joten joskus heittoa korkeudessa on ollut 1/2 kilometrin verran. Vinkit otetaan kiitollisena vastaan..]

Tapasin konfessa pitkästä aikaa myös Delftin aikojen proffani G:n. Vaikuttaa nykyään enimmäkseen Sendaissa. Hän kertoi, että Tohokussa on nykyään maanjäristyksen takia finanssikupla kun muualta Japanista virtaa jälleenrakennustukea. Hän oli itse tosin päässyt vähällä, koska kirjahylly oli vaan kaatunut.  Esittelin posteriani ja hän oli vähän happamana ja sanoi, että näyttää siltä kun olisin juuri scoopannut yhden hänen jatko-opiskelijoistaan. Oli kuulemma liian hidas. Tosin saman virren kuulin itsestäni sillon kun olin Delftissä. Hän mainitsi myös, että RIKEN:issä Tokion lähellä olisi resarch associate paikkoja haussa. Taidan laittaa kupongin sinnekin.

Sendain kokeilijoiden proffa N kirjoitti projektimme seinälle, että mun duuni on kriittistä heidän tulosten tulkinnan kannalta. Heillä on tähtäimessä vähän glossympi tiedelehti. Pari päivää tämän jälkeen mun oma proffa mainitsi, että hänellä onkin maagisesti kaksi (2) kuukautta lisää rahaa ensi vuonna mun palkkaan. En tiedä mistä hän taikoi nämä fyrkat, mutta kaikki murut tulevat kyllä tarpeeseen. Tää ei kyllä tosin pääsärkyä vienyt.

Vihtori oli poissaollessani koristellut offiisimme superekologisesti hienolla perintökasvilla. Kuva pytyssä on yksi lasku HgTe kvanttikaivoissa, josta tuli hämmentävästi joulukuusi.

T:n kanssa ollaan suunniteltu jos vaikka mentäisiin katsomaan ruhtinatar TnT:tä linnan joulumarkkinoille. Lisäksi ollaan kutsuttu alakerran puolalainen jouluglögille joskus tässä kunhan jaksetaan hakea glögit Ikeasta. Wundertuutissa voisi käydä katsomassa vähän lahjoja, mutta paljoo lisästressiä joulun suhteen en kyllä jaksa.

Bad Honnef

Huomenna olisi tarkoitus lähteä 4 päivän workshoppiin läntiseen Saksaan Bad Honnefiin. Workshopin järkkää säätiö, joka näyttää olevan varoissaan ja maksaa kaikki viulut. Ennusteissa keli tosin on sellainen, ettei paljon tarvi nokkaa ulkoiluttaa. Ei siihen ohjelman perusteella toisaalta olisikaan aikaa. Tosin mikä tahansa keli tuntuu olevan parempi kuin tämä Regensburgin syksyinen sumu joka on tällä erää kestänyt 6 viikkoa.

Esittelen saksalais-japanilais-espanjalaisen projektimme tuloksia. Geometrisiä kvanttivaiheita rengasmaisissa nanorakenteissa. Tulokset näyttävät hyviltä ja jaappanilaiset kokeilijat ovat jo aloittaneet paprun kirjoituksen. Aloitin oman osuuteni just pari kuukautta sitten, mutta kun rahoitusta on vain 3 kk niin päätin, että lasken nopeasti mitä japanilaiset tilasivat, pistän siistiin pakettiin jouluksi ja se siitä. Laadukasta ja tarkkaa tutkimusta ei tietenkään kolmessa kuussa saa aikaan, mutta tarvitsen itsekin lisää julkaisuja CV:hen. Jätän kaikki mielenkiintoiset ideat takataskuun, jos niistä sais tulevaisuudessa kyhättyä oman paperin. Hyviä ideoita on jo syntynyt, joten sorville olis töitä heti kun on aikaa/rahaa.

Tilanne vaatii veronsa. 2 kk päänsärkyä ja ressiä. Näytän T:n mielestä kalpealta ja läikikkäältä (sic). Lenkkikunto on paljon huonompi. Mutta ihan sama. Tulosta on saatava, ei ole varaa muuhun.

T:n akillesjänne tulehtui, joten T ei pääsekään Hollantiin vierailulle. Sport ist Mord sanoisi saksalainen proffani G. Onneksi lepo auttaa kunhan vain malttaa.

Hämmentävä juttu on muuten se, että kaikki väitöksen jälkeiset proffani ovat olleet saksalaisia.

Jotain kivaakin: Lentoliput Suomeen jouluksi on ostettu. 20.12. sinne ja 1.1. takaisin (täytyy mennä amttiin seuraavana pvänä). N kävi Suomesta vierailulla viime viikonloppuna. Käytiin mm. Garmischissa mukavalla keikalla. Siellä huomattiin muuten että aurinko on vielä olemassa. Tässä sumussa sen unohtaa. Tankattiin vähän D-vitamiiniä. N ja T kävivät geokätköillä ja sitten Zugspitzellä. Köysirata oli aika kallis joten itse käväisin parin tunnin trailrunningilla pohjoisrinteellä. Lumiraja oli noin 1600 metrissä, joten en mennyt jyrkässä maastossa sen pitemmälle.

Movember tuli ja meni. Tai oikeastaan kokopartamber. Tulos julkaistu muualla. Sen jälkeen näytin sille partaveistä.

Kioton sopimuksen jälkeinen elämä

Uusimmassa Naturessa oli juttu siitä, mitä Kioton vuoden 1997 ilmastosopimus on saanut aikaan. Yhteenveto on, että ei paljon mitään. Sopimus umpeutuu tämän vuoden (2012) lopulla ja on siis aika miettiä, että mitä seuraavaksi. Kioton sopimuksen tarkoituksena oli rajoittaa kasvihuonekaasujen päästöjä. Sopimusta seuranneet maat kyllä vähensivät hiilidioksidipäästöjä keskimäärin noin 16%, mutta suurin osa tästä tuli vähän kuin ilmaiseksi koska talouskriisi iski ja tuotantoa siirrettiin muualle. Maailman kokonaishiilidioksidipäästöt sen sijaan kasvoivat 50%. Kenties Kioton sopimuksesta olisi tullut toisenlainen, jos tämä oltaisiin osattu ennustaa. Kokonaispäästöt ovat tietenkin ainoa ilmastoon vaikuttava tekijä. Ilmakehän hiilidioksidipitoisuus on kasvanut pohjoisilla napa-alueilla uuteen ennätykseen 400 ppm. Ennen teollistumista se on ollut 275 ppm. Mauna Loan mittari näyttää nyt lukemaa 391 ppm.

Ilmakehän hiilidioksidipitoisuutta kasvattivat merkittävästi erityisesti Kiinan energiantuotannossa käyttämä kivihiili, metsien hakkuu ja USA:n siirtyminen tehokkaampaan maakaasun ja öljyn tuotantoon (fracking). Länsimaissa tuotanto ja samalla päästöongelmat ulkoistettiin Kiinaan, joka ei ollut osana Kioton sopimusta. Kiina vaatimattomasti kolminkertaisti omat hiilidioksidipäästönsä ja kotimaisen tuotannon supistuminen johtaa tunnetusti myös muihin ongelmiin. Kioton sopimukselle halutaankin seuraajaksi sopimus, mikä pyrkisi rajoittamaan sekä kotimaisten että tuontituotteiden hiilidioksidipäätöjä.

Näillä näkymin hiilidioksidipäästöjen kasvua näyttää rajoittavan vain fossiilisten polttoaineiden saatavuus. Nykyvauhdilla Kiina kuluttaa kaikki kivihiilivarantonsa reilussa 30 vuodessa. Koska ydinvoimaa ajetaan hiljalleen alas alkaa vaihtoehdot olla kohta vähissä. Onneksi fuusiovoima tulee kohta ja mullistaa energiankäytön. Vai tuleeko?

Marraskuun alussa Naturessa julkaistiin lisää huonoja uutisia fuusioenergiarintamalta. USA:n National Ignition Facilityssä (NIF) myönnettiin, että siellä ollaan oltu pikkasen liian optimistisia kun sanottiin, että fuusio saatisiin toimimaan lähivuosina laserien avulla. Fuusiota yritetään valjastaa energiantuotantoon usealla eri tavalla. Lupaavin perustuu tokamak tyyppiseen reaktoriin. Fuusiopolttoainetta lämmitetään niissä sähkövirralla ja superkuumaa polttoainetta kontrolloidaan magneettikentällä, joka pitää polttoaineen poissa reaktorin seinistä. Toiseksi lupaavin on ollut tämä laserien avulla tavoiteltu fuusio. Periaatteessa menetelmä on samanlainen kuin vetypommissa eli Tellerin, Ulamin ja Sakharovin 50-luvulla keksimässä lämpöydinpommissa, mutta NIF:ssä fuusiopaloa yritetään sytyttää vähän pienemmässä mittakaavassa: Fuusiopalo käynnistetään puristamalla fuusiopolttoainetta korkeisiin tiheyksiin ja lämpötiloihin säteilypaineella. Vetypommissa säteilypaine luodaan fissiopommin valtavalla energialla, joka on lähes kokonaan röntgensäteilyn muodossa välittömästi ydinreaktioiden päätyttyä. Röntgensäteily kuumentaa fuusiopolttoainetta sisältävää kapselia niin, että sen pinta räjähtää ulospäin. Räjähdyksen sisäänpäin suuntautuva paine (ablaatiopaine) luo shokkiaallon, jota käytetään puristamaan fuusiopolttoainetta kunnes fuusiopalo on mahdollinen. NIF:issä ollaan käytetty samaa ideaa, mutta ablaatiopaineen aiheuttaa suuritehoiset laserit millimetrien kokoisessa kullalla päällystettyssä sylinterissä (“hohlraum”), joka sisältää fuusiopolttoaineen. Valitettavasti nyt ollaan myönnetty, että suurilla lupauksilla kerätyt rahat eivät tuottaneetkaan toivottua tulosta ja lasereihin menee yhä kymmenen kertaa enemmän energiaa kuin mitä fuusiopalosta saadaan ulos. Rahoittajat menivät siihen vipuun, että uskoivat hypetystä vaikka ulkopuoliset arvioijat olivat sitä mieltä, että kokeissa ablaatiopaine ei ollut vielä riittävän suuri puristamaan fuusiopolttoainetta tarpeeksi suuriin tiheyksiin. Uusissa suunnitelmissa palattiin vähän realistisempiin arvioihin fuusion valjastamiseksi monen vuoden aikaskaalalla.

Kenties Ranskaan rakennettavalla tokamak-tyylisellä Iter-tutkimusreaktorilla saadaan vähän parempia tuloksia. Jos siellä oltaisiin yhtälöt laskettu oikein. Oli miten oli – kylmä totuus on, että fuusio on kuitenkin ainoa mahdollinen keino tuottaa ihmiskunnalle tarpeeksi energiaa tulevaisuudessa. Se on saatava toimimaan tai muuten.

Einsteinin aivot ja muita viikon uutisia

Uusia kuvia Einsteinin aivoista julki. Raportti Sciencessä. Erikoiset aivot, mutta normaalin kokoiset eikä aivojen rakenne ole mitenkään ennennäkemätön. Yhteenveto on, että Einstein oli älykäs ja menestyi, koska hänellä oli oikeanlaiset aivot, oikeaan aikaan, oikeassa paikassa. Kuka olisikaan uskonut? On tietenkin vähemmän selvää, muuttuvatko aivot elämän aikana vai ovatko ne enemmän tai vähemmän muuttumattomat.

Higgsin jälkeiseen elämään totuttelevasta Cernistä tuli uutinen, että LHCb koe olisi havainnut hyvin harvinaisen hiukkashajoamisen, kun outo B-nolla mesoni hajoaa kahdeksi myoniksi. Mesoni muodostuu b- ja s-kvarkeista (bottom ja strange) ja se hajoaa hyvin nopeasti. Elinaika on luokkaa tuhannesosa miljardisosasekuntia. Nyt havaittu mesonin hajoaminen on vasta alustava havainto, mutta jos tulos pitää kutinsa se on pettymys (joillekin) hiukkasfysiikan teoreetikoille. Hajoamiskanava on hyvin sensitiivinen uudelle fysiikalle, koska hajoaminen tapahtuu virtuaalisten hiukkasten kautta. Nämä virtuaaliset hiukkaset voivat olla vielä löytymättömiä massiivisia hiukkasia, esimerkiksi paljon metsästettyjä supersymmetrisiä hiukkasia. Nyt havaittu hajoamistodennäköisyys onkin aika tarkkaan se, mikä jo löydettyjen hitujen perusteella voi laskea hiukkasfysiikan nykyisellä työhevoisella eli standardimallilla. Tämä ei vielä sulje pois supersymmetristen hiukkasten olemassaoloa, mutta rajoittaa kovasti sitä, miltä uusi fysiikka tulee näyttämään tulevaisuudessa.

Jos ollaan tarkkoja Cernissä löytyi kesällä uusi bosoni, mutta onko se Higgsin bosoni on vielä pikkasen auki. Ongelma liittyy muun muassa siihen, että jos bosoni on Higgsin hiukkanen sen on oltava skalaarikentän kvantti. Skalaarikenttä on fysiikassa kuin lämpötilajakauma jossain tilassa. Jokaisella tilan pisteellä on yksi arvo. Tämä johtaa siihen, että skalaarikenttien hiduilla ei voi olla spiniä, joka kuvaa ikään kuin hiukkasen sisäistä pyörimistä. Spin-2 hiukkaset ovat hitufysiikassa harvaisuuksia, kenties gravitoni on spin-2. Melkeen spin-2 olisi siis eksoottisempi kuin spin-0 ja nyt käsitellyn datan mukaan spin voisi vielä mahdollisesti olla 2 eikä 0. Tämän uutisen mukaan sen todennäköisyys alkaa kuitenkin olla jo aika pieni. Kerätty data olisi sopusoinnussa sen kanssa, että kyseessä on todellakin skalaarikentän (spin-0) kvantti. Mutta tämäkään ei teoriassa vielä ihan riitä siihen, että voisimme 100% varmuudella sanoa, että olemme löytäneet juuri Higgsin bosonin. Teoriassa Higgsillä on positiivinen pariteetti. Pariteetti kuvaa tapahtumien peilikuvaa kun oikea ja vasen vaihtavat paikkaa. Näyttää kuitenkin siltä, että löydetyn bosonin pariteettikin olisi yhteensopiva positiivisen pariteetin kanssa. Tämä uusi hiukkanen haiskahtaa vahvasti Higgsin bosonilta.

Kuvan aivot eivät liity tapaukseen. Mun kypärä viime vuonna.

L’Aquilan tuomiot

Italian Apenniineillä L’Aquilassa kuoli 308 ihmistä vuoden 2009 maanjäristyksessä. Pian maanjäristyksen jälkeen kuusi tiedemiestä ja yksi virkamies pistettiin syytteeseen, että he antoivat asukkaiden mukaan liian rauhoittavia lausuntoja ja sen takia arviolta 30 ihmistä, jotka olivat lähdössä kodeistaan esijäristyksien pelästyttäminä, pysyivätkin taloissaan maanjäristyksen aikana ja kuolivat. Eilen tuomari Marco Billi päätti tuomita kaikki syytetyt puntissa 6 vuoden vankeuteen taposta, koska he eivät antaneet riittävää ja sopivaa varoitusta asukkaille 6 päivää ennen järistystä. Tuomio oli jopa enemmän kuin syyttäjän vaatima 4 vuoden tuomio.

Tapaus on kuohuttanut tunteita tiedemaailmassa. Jokin aika sitten 5000 tiedemiestä allekirjoittivat vetoomuksen, että syytteissä ei ole mitään järkeä. Vaikka edessä on valitusprosessi eikä tuomioita vielä panna täytäntöön, tapaus aiheutaa varmasti seurauksia kansainvälisesti. Useimmat koulussa hereillä olleet kun tietävät, että maanjäristyksiä ei voi ennustaa. Jos voisi niin kyllähän jengi evakuoitaisiin aina järistysten alta pois. Mutta L’Aquilan syyttäjän mukaan riskin kyllä voi ennustaa vaikka maanjäristystä ei voisikaan tarkasti ennustaa. Tämäkin on hyvin harhaanjohtava lausunto. Totta kai Apenniinien alue on maanjäristyksille hyvin altis alue. Vuoden 1703 maanjäristys surmasi 5000 ihmistä L’Aquilassa. Riski on siis aina olemassa. Mutta useimmat seismologit ovat sitä mieltä, että riskiä seuraavalle päivälle ei voi ennustaa, joten yhteyttä kuolemantapauksiin on vaikeata vetää. Seismologit ovat tehneet pitkään töitä ennustusmallien kanssa, mutta luotettavaa ja toimivaa mallia tuhoisien järistyksien ennustamiseksi ei ole. L’aquilalaiset on pienestä pitäen opetettu yöpymään poissa taloistaan, jos alueella on pienempiä maanjäristyksiä ikään kuin ne ennustaisivat tuhoa. Mutta erään italialaisen tutkimuksen mukaan pienten järistyksien sarjat johtivat vain 2% todennäköisyydellä isompaan maanjäristykseen. Ihmisvahinkojen todennäköisyys on vieläkin pienempi ja on selvää, että evakuoinnitkin ovat aina vaikeita toimenpiteitä. Hyödyllisempää olisi opettaa miten maajäristyksen kestäviä taloja rakennetaan ja mitä tulee tehdä maajäristyksen iskiessä. Jälkimäinen tieto pitäisi sisältyä koulukursseihin seismisesti aktiivisissa maissa.

Ennen maanjäristystä yksi tuomituista, Bernardo De Bernardinis, antoi kuitenkin erään hyvin harhaanjohtavan lausunnon. De Bernardinis vakuutti televisiohaastattelussa, että L’Aquilassa ennen maanjäristystä tapahtuneet esijäristykset ovatkin tietyssä mielessä hyvä tilanne, koska  ”tiedeyhteisön mukaan” se laukaisee jännitteitä. Useimmat seismologit ovat kuitenkin asiasta eri mieltä. De Bernardiniskin varmaan tietäisi tämän jos olisi seismologi, mutta hän on hydrauliikkainsinööri. Puolustus lisäksi totesi, että De Bernardinis tapasi muut tuomitut tiedemiehet vasta lausuntonsa antamisen jälkeen, joten hän on todellinen profeetta, jos pystyi muka ennustamaan heidän mielipiteensä. Muut tiedemiehet sen sijaan korostivat lehdistötilaisuudessa, että maanjäristyksiä ei voi ennustaa.

Valitettava tosiasia on, että useille ihmisille todennäköisyydet ja riskit ovat liian vaikeita käsitteitä. Tällä tapauksella on luultavasti se seuraus, että tulevaisuudessa riskianalyysien tekijät ottavat enemmän varman päälle ja liioittelevat riskejä syytteiden pelossa. Tai pitävät yksinkertaisesti suunsa kiinni. Tämä puolestaan narkertaa riskianalyysien ja koko tieteen uskottavuutta.

Edit: Tämä Naturen juttu aiheesta sisältää kaikki likaiset yksityiskohdat. Sisältää myös keskustelua siitä, mikä on oikea riskianalyysi maanjäristysten kohdalla. Tämä keskustelu kuuluu tietenkin tiedelehtiin eikä oikeussaleihin.

Tyhjiö

Yksi fysiikan mielenkiintoisimmista olioista on tyhjiö. Voisi ajatella, että tyhjiö on tila, jossa ei ole yhtään mitään. Joten mitä mielenkiintoista siinä nyt sitten on? Ei mitään, tyhjä, vapautettu kaikesta mahdollisesta ja mahdottomasta, puhdas olemattomuus,  null, zero, nothing. Ihan puhdasta tyhjiötä on tietenkin vaikea tehdä koska avaruudessakin on pikkasen vetyatomeita ja tietenkin 2.7 Kelvinin lämpöinen kosminen taustasäteily. Laboratorioissa päästään lähimmäksi puhdasta tilaa, jossa ei ole yhtään hiukkasia.  Nykyfysiikan käsityksen mukaan puhtaassa tyhjiössä on kuitenkin harvinaisen paljon säpinää ja kuhinaa ollakseen tila, jossa ei olisi mitään. Ja totta kai kesällä paljon palstatilaa saanut Higgsin bosoni liittyy tähän(kin).

Yksi esimerkki siitä, että tyhjästä voi nyhjästä on Unruhin ilmiö. William Unruh ennusti vuonna 1976, että kiihtyvässä liikkeessä oleva havaitsija huomaakin, että tyhjiö lämpenee! Lämpeneminen on tietenkin hyvin pientä ja esimerkiksi Maan gravitaation aiheuttamalla kiihtyvyydellä lämpeneminen olisi vain 0.00…(19 nollaa)…004 astetta absoluuttisesta nollapisteestä. Mutta riittävän suurella voimalla kun vain jaksaa kiihdyttää kappaletta niin lämpenemisellä ei ole rajaa.

Unruhin ilmiö ja kaikki muutkin tyhjiöön liittyvät outoudet selittyvät sillä, että kvanttifysiikassa tyhjiö ei olekaan ihan tyhjä vaan siinä on alkeishiukkaskenttien fluktuaatioita (värähtelyä) vaikka hiukkasia ei olisikaan. Tätä kutsutaan nollapistefluktuaatioiksi. Koko jutun juju on siinä, että nämä nollapistefluktuaatiot voidaan joskus muuttaa näkyväksi säteilyksi. Yksi prosessi missä tämän on ajateltu tapahtuvan on Hawkingin säteily. Stephen Hawking osoitti samoihin aikoihin kun Unruh, että mustasta aukosta karkaakin hieman säteilyä vaikka mustan aukon työ on olla  nielu, josta mikään ei karkaa. Säteily johtuu siitä, että mustan aukon tapahtumahorisontin lähellä valtavassa gravitaatiokentässä tyhjiöön muodostuu fluktuaatioiden takia virtuaalisia hiukkaspareja, joista toinen tippuu mustaan aukkoon, mutta toinen karkaakin ulos. Hawkingin säteily liittyy Unruhin ilmiöön siten, että mustan aukon säteilylämpötila vastaa juuri Unruhin lämpötilaa kun suhteellisuusteorian ekvivalenssiperiaatte otetaan huomioon.

Normaalisti kenttien nollapistefluktuaatiot katoavat keskimäärin tyhjiössä, eli tyhjiössä kentät värähtelevät vain nollan ympärillä. Voisi siis ajatella, että okei, tyhjiö ei siis ole ihan tyhjä, mutta kyllähän tyhjiö on ainakin keskimäärin tyhjä. Taaskin väärin. Tyhjiössä on olemassa kenttä, joka ei katoa edes keskimäärin. Se on tähän kuuluisaan Higgsin bosoniin liittyvä Higgsin kenttä. Tyhjiössä Higgsin kentällä on äärellinen energia, 246 GeV, jota se “lainaa” alkeishiukkasille ja antaa niille siten massaa.

Tyhjiössä on siis niin paljon häppeninkiä, että tyhjiön energian arvioidaan muodostavan suurimman osan maailmankaikkeuden energiasta, sen osuuden jota sanotaan pimeäksi energiaksi. Ongelma nykyfysiikassa on tosin se, että kvanttimekaniikasta laskettu arvio tyhjiön energialle on suurempi kuin kosmologien mittaama pimeä energia. Ero ei ole mikään pieni kerroin 2 tai 3 vaan suuruusluokka on suurinpiirtein luku jossa on ykkönen alussa ja sitten 120 nollaa. Pienehkö ongelma siis nykyfysiikalle selittää mistä tämä johtuu.

Nykyään on olemassa jo kokonainen fysiikan alalaji, jossa ollaan kiinnostuneita tyhjiön kaltaisista tiloista. Nollapistefluktuaatioiden vaikutuksista ovat kiinnostuneita kosmologien ja kvanttigravitaatioteoreetikoiden lisäksi kvanttioptikot ja tiiviin aineen fyysikot. Jälkimmäiset voivat luoda laboratoriossa vaikka akustisia mustia aukkoja. Kuulostaa vaaralliselta, mutta oikeasti kysymyksessä on vain harmiton systeemi, jossa ääni ei voi paeta nesteestä, joka liikkuu nopeammin kuin ääniaallot. On ennustettu, että näissä systeemeissä voidaan havaita Hawkingin säteilyn tapainen analoginen ilmiö.

Kaiken ylläolevan valossa aiheellinen kysymys voisi olla, että “miksi tyhjiö ei ole tyhjempi???” tai “saako tyhjiöstä mitenkään tyhjempää?” Vastaus tähän saattaa olla, että fysiikan lait eivät salli tyhjempää tyhjiötä. Vähän radikaalimmat tulkinnat sanovat, että koko maailmankaikkeus muodostui tyhjiöstä Big Bangissa – ja tulee siis päätymään takaisin samaan tyhjiöön kuin mistä tulikin.

Picked up for you

Voyager-luotaimet ovat poistumassa Aurinkokunnasta! Luotaimet laukaistiin vuonna 1977 ja Voyager 1 on matkustanut jo noin 18 miljardia kilometriä. Molemmat luotaimet toimivat vielä osittain ja rekisteröivät mm. Auringon hiukkasvirtaa. Vielä ei olla edes varmoja mikä kriteeri pitää täyttyä, että voitaisiin sanoa luotaimen poistuneen Aurinkokunnasta tähtien väliseen avaruuteen. Teorian mukaan Auringon hiukkasvirran suunta pitäisi rajapinnalla muuttua poikittaiseksi kun se törmää Linnunradan kaikkien muiden tähtien hiukkasvirtaan, mutta mittauksessa ei olla vielä havaittu tätä. Mallit voivat tosin olla epätarkkoja ja luotaimet antavat vielä 35 vuoden jälkeenkin arvokasta tietoa Aurinkokunnan reunoilta. Arvellaan, että V-ger 1 poistuu Aurinkokunnasta vielä tämän vuoden kuluessa.

Kvanttimekaniikan epätarkkuusperiaate selitetään lukiotasolla yleensä niin, että mittaus häiritsee kvanttitilaa ja tekee tuloksesta epätarkan. Heisenberg vertasi aikoinaan tätä sillä, että elektronin paikan mittaukseen tarvitaan valoa, mutta kun valo siroaa elektronista se myös muuttaa elektronin liikemäärää ja aiheuttaa epätarkkuutta mittaukseen. Heisenbergin vertaus on 1920-luvulta ja ajatellaan, että se on hieman aikansa elänyt. Heisenbergin epätarkkuusperiaate (matemaattinen yhtälö) on toki vielä voimassa, mutta todellisuudessa sen määräämä epätarkkuus on kvanttimekaanisessa tilassa sisäänrakennettua utuisuutta eikä riipu siitä tehdäänkö mittaus vai ei. Oikeastaan epätarkkuuden sijaan pitäisi puhua epämääräisyydestä. Tässä Naturen jutussa esitellään koe, jossa mittaus ei sinänsä aiheuta mitään ylimääräistä epätarkkuutta kvanttitilaan.

Itävaltalaisen Anton Zeilingerin ryhmä on kuulemma saanut aikaan kvanttiteleportaation ennätyksellisen pitkän matkan päähän, tässä heidän tapauksessaan 143 kilometrin matkan Kanarian saarten kahden observatorion välillä (juttu täällä). Kvanttiteleportaatiossa kvanttitila ensin tuhotaan ja luodaan identtinen kvanttitila pitkän matkan päähän tuhoamispisteestä. Teleportaatio perustuu siihen, että kvanttitilan voi muodostaa kaksi toisiinsa kvanttimekaanisesti kytkeytynyttä (sekoittunutta) hiukkasta, jotka voivat olla vaikka kuinka pitkän matkan päässä toisistaan. Kytkeytymisen takia yhden hidun kvanttitilan näpräyksellä on välitön vaikutus myös toisen hidun kvanttitilaan. Koska vaikutus on täsmällisesti samanaikainen sen voidaan ajatella etenevän “ylivalonnopeudella” vaikka tuon 143 kilometrin päähän. Kuulostaa ristiriitaiselta, koska fysiikan lakien mukaan mikään ei voi ylittää valon nopeutta. Tulos ei ole kuitenkaan ristiriidassa fysiikan lakien kanssa, koska informaatiota ei voida välittää tällä tavalla ylivalonnopeudella, mutta fysiikan lakien “toimintanopeudelle” ei ole (kaikesta päätellen!) vastaavaa ylärajaa. Ranskalainen Alain Aspect teki aikoinaan vastaavan tyyppisiä kokeita vähän pienemmässä mittakaavassa, ja todisti, että Einsteinin kaipaamia determinismin säilyttäviä piilomuuttujia ei kvanttimekaniikkaan voida lisätä romuttamatta koko teorian perustaa. Sekä Aspect että Zeilinger ovat nyt korkealla veikkauksessa kuka saa fysiikan nobel-palkinnon huomenna tiistaina.

Labran kaffepöytäkeskustelussa veikattiin nobelisteiksi myös Sir Michael Berryä ja Yakir Aharonovia. Berryn ja Aharonovin (ja Jeeva Anandanin, jos ollaan tarkkoja krediiteistä) kvanttivaiheet ovat laajalti käytettyjä teoreettisen fysiikan työkaluja ja ne aiheuttavat mitattavia efektejä esim. nanofysiikassa. Esimerkiksi elektronivirta nanovirtapiirin läpi riippuu toisinaan näistä vaiheista. Tutkin juuri parhaillaan kvanttivaiheita nanorinkuloiden tapauksessa. Nanofysiikassa elektroni on kuin aalto, joka menee usempia virtapiirin haaroja samaan aikaan niin kuin aalto haarautuvassa joessa seuraa kumpaakin haaraa. Tuomalla virtapiirin haarat jälleen yhteen aallot yhdistyvät, eri haaroissa saadut kvanttivaiheet summautuvat (interferoivat) ja vaikuttavat elektronivirtaan. Tästä enemmän myöhemmin…

Ihmisillä on taipumus tehdä uhrauksia yhteisen hyödyn nimessä tai puhtaasti epäitsekkäästi auttamistarkoituksessa. Tässä Naturessa julkaistussa tutkimuksessa mitattiin miten uhrauksen rahallinen määrä riippuu siitä miettiikö koehenkilö päätöstään kauan vai tehdäänkö päätös nopeasti niin sanotusti selkärangalla. Tulos oli, että spontaanisti tehdyt päätökset olivat anteliaampia. Tämä tulkittiin niin, että ihmisellä on luontainen taipumus yhteistyöhön ja altruismiin, mutta pitempi miettiminen johti laskemoivaan ahneuteen. Fundeeraaminen ei luultavasti sinänsä ole syynä tulokseen vaan se, minkälaisia ajatusrakenteita on taustalla. Tulos kun ei liene kovin yllättävää yhteiskunnassa, missä menestys mitataan rahassa ja hyvinvoinnin määrää muka bruttokansantuote eikä bruttokansanonnellisuus. Laskelmoiva altruismi on tietenkin vaikea tieteen ala, jossa motivaatio on aika pitkälle menevän päättelyn tulosta.

Chamonix syksyllä

Syksy alkaa nyt tosissaan puskemaan päälle. Keittiön ikkunasta näkyvä vaahtera on räikeissä väreissä ja lämpötilat laskevat. Pääsin spintroniikkakonferenssista viikko sitten ja ajattelin, että puristetaan kesästä vielä viimeiset pisarat. Kohta mun duunissa nyhjääminen ei ole enää vapaaehtoista, joten nenä menosuuntaan vielä kun voi. Päätettiin käydä tuolla meidän takapihallamme Chamonixissa vähän haistelemassa harvempaa ilmaa. Olisko ollu joku 10. kerta siellä, mutta mielikuvituksettomuus ei kovasti haittaa koska Chamonix on lähinnä olotila ja about parasta mitä Alpit tarjoavat. Luonnon lisäksi infrastruktuuri on kohdallaan ja iltaelämää löytyy myös. Lisäksi paikka on lähellä, 7 tunnin ajon päässä meiltä. Uutuuselementti oli tällä kertaa se, että koskaan ennen ei olla oltu siellä syksyllä. Kesäsesonki oli sulki ja enimmät turistit kaikonneet koteihinsa. Talven hiihtosesonki ei ollut vielä alkanut eikä myöskään chamonixilaisten kesälomakausi marraskuussa, jolloin kylä on kuulemma aika tyhjä kun popula menee jonnekin Madagaskarille tms. lomaileen.

Vuoret olivat saaneet vähän lisää väriä ja lammakset olivat muuttaneet jo alemmille rinteille. Pieni lisähaaste vaelluksille oli se, että kaikki hissit Aiguille du Midiä lukuunottamatta olivat sulkeneet jo syyskuun alussa. Kaikki oli tehtävä jalan laaksosta lähtien. Sää oli taas pieni ongelma: koko paikka oli ollut kuivuuden kourissa kesällä niin, että jotkut lähteetkin olivat kuivuneet, mutta heti kun menimme paikalle niin taivaat aukesivat. No, löydettiin vähän rakoja pilvissä ja käytettiin ne hyväksi niin hyvin kuin pystyimme. Jäätiköt olivat taas lyhentyneet sitten viime näkemästä. Bossons’in jäätikön kieli oli jo ihan töppö.

Ensimmäisenä päivänä vaeltelimme Anternen solaan Fizin vuorijonon alla.

Vuorenvalloitus: T ja Fiz

Joskus 15 vuotta sitten tein saman Genevestä Giffren laakson kautta, mutta tällä kertaa mentiin toiselta suunnalta Arven laaksosta. Kahden kilsan korkeudessa pysähdyimme alppimajassa (refugessa) kahvilla. Paikkaa pyörittivät yksi paljasjalkainen chamonixlainen, yksi sherpa Sherpa ja yksi hauska hauva. Oli kuulemma ollut hiljaista viime päivät, mutta viikonlopun trailrunning-kilpailun aikana olisi luultavasti vähän enemmän säpinää. Chamoniardi valitti lisääntyneitä ilmansaasteita. Korkealta näkee selvästi laaksojen kellertävän saastepilven. Vai muka raikas vuori-ilma, merde.

Moëde-Anternen alppimajan isäntä ja hauska hauva palloineen.

Hän katsoi horisonttiin ja sanoi, että pitäkää kiirettä, sateet ovat taas tulossa. Kävimme nopeasti solassa ottamassa kuvat näkymistä ja mietimme vielä Pormenaz’n järvelle menoa. Siellä kun piti ottaa T:stä yksi 15 vuotta sitten suunniteltu kuva (vaikken häntä silloin tuntenut..). Se jäi valitettavasti seuraavaan kertaan kun sää huononi. Alppimajassa suositeltiin ottamaan nopea reitti alas. Se olikin sitten ehkä nopea, mutta jyrkkä ja mutainen. Parin virran ylityksen jälkeen oli jalatkin vähän märät.

Mr Sherpa maalaa.

Seuraavana päivänä huilasimme aluksi ja teimme normaalit shoppingut (Chartreuset, Genepit, Creme de Cassikset, reblochon-juustot, 1 boulderointimatto yms…). Ajattelin tehdä juoksulenkin iltapäivällä tutun kaavan mukaan: laaksosta juoksu Plan de l’Aiguillen ylätasangolle Les Grands Bois’n metsän kautta ja sen jälkeen Aiguille du Midin hissillä alas laaksoon. Tein tuon lenkin viimeksi vuonna 2009 kesällä. Lenkkivaatteet päälle ja pullo juomaa mukaan. Tietenkin köysirata oli juuri sinä päivänä huollon takia sulki, mutta ei se mitään. Kävellään sit se polku alas. T lähti geokätköille ja mä aloin juosta lyllertää tuota 1100:aa korkeusmetriä. Metsässä oli yllättävän paljon myrskyn kaatamaa puutavaraa. Puolivälissä rinnettä alkoi satamaan. Kun saavuin tasangolle puurajan yläpuolelle olin jo aivan litimärkä ja lämpötila oli nollan kieppeillä. Lenkkipaita oli onneksi merinovillaa, mikä lämmittää märkänäkin. Kunto oli parantunut sitten viime kerran, ylös noin tunti 25 minsaa ja alas saman verran. T toi laaksossa pyyhkeen ja kuivat vaatteet uitetulle lenkkeilijälle. Suuntasimme illalliselle ja sitten Monkey baariin. Yöllä lämpötila laski edelleen ja lenkkipolulle satoi paksusti lunta.

Lumiraja oli laskenut 1700 metriin yöllä, mutta aamulla aurinko paistoi. Tuli jotenkin joulufiilis kaikesta valkeudesta ja hiljaisuudesta. Ajateltiin, että mentäisiin Italian puolelle Aostan laakson, mutta sitten katsoimme, että Mt Blancin tunnelimaksu onkin veret seisauttavat 50 euroa edestakaisin. Siirryimme Plan B:hen ja menimme autolla Col des Montetsin solaan ja kävelimme Aiguille Rougen vuorilla. Mulla oli akku vähällä latauksella edellisen päivän lenkin takia  ja T nauroi kun koetin vaappuen pysyä hänen perässään.

Le Tourin kylä alhaalla, pilvet keskellä, vuoret ylhäällä.

Ylhäällä näimme viiden alppikauriin lauman. Ne eivät pahemmin piitanneet meistä. Yksi tuhahti meille, mutta jatkoi duuniaan pahemmin häiriintymättä. Toisella oli flunssalta kuulostava yskä. Alppikauriit ovat melkoisia jässiköitä, iso uros painaa päälle sata kiloa ja sarvet ovat jyhkeät. Laumassa kaikki olivat uroksia ja myöhemmin luimme, että naaraat ovatkin tähän aikaan vuodesta aina omassa tyttöporukassaan korkeammalla vuorella. Parin tuhannen metrin korkeudella pilvet alkoivat työntyä taas päälle ja heitimme pyyhkeen kehään.

Alppikauris duunissa.

Pilvessä ollaan, totta vie.

Siirryimme ravinteli Annapurnaan syömään maailman parhaimpiin paneer tikkoihin kuuluvaa paneer tikkaa.

Perjaintaina käväisimme vielä Val Montjoien laaksossa Notre Dame de la Gorgen pienessä kauniissa barokkikirkossa ja kallion reunalla kiikkuvassa pienessä kappelissa. Sytytimme parit kynttelit. Tämän jälkeen suuntasimme kohti Baselia, jossa vierailimme ystäviemme luona. Saimme erinomaista ruokaa fiksaamaan kalorivajetta ja kiertelimme Baselin fänsissä keskustassa. Kävimme myös luonnontiedemuseossa katsomassa monttu auki valtavia ammoniitteja ja mammutteja.

Alppikauriita ja syksyn värejä.

Notre Dame de la Gorge

Reissun extremesports-osuus alkoi lauantaina illalla kun ajoimme rankkasateessa ja pilkkopimeässä kotiin Regensburgiin. Halot ja heijastukset häiritsevät maksimaalisesti, mutta T vähän auttoi apukuskina (“Kiihdytyskaista loppu jo. Aja pois pientareelta.” ).

Mutta loppu hyvin, kaikki hyvin. Erinomainen reissu. Olo on vähän rättiväsynyt, mutta lokakuussa voi huilata duunissa.

Maitohappoa

Seuraavassa tekninen juoksufriikkiartikkeli, beware.

Viime viikkoina olen lenkkeillyt T:n pulssimittarin kanssa. Mulla on luontaisesti aika alhainen leposyke (40-50, sillon kun ei ylitreenausta ) mutta tuntuu siltä, että en pääse kovassakaan rasituksessa siihen missä mun ikäisen maksimisykkeen pitäisi olla (joku 181). Kovimmassakaan ylämäessä ei mittarin lasiin tule kuin joku 170. Toisaalta tuo mun normaali “pitkä lenkki” eli (10.5 km, +-120 m korkeuseroja) menee kyllä keskimäärin 150-160 sykkeillä alusta loppuun pahemmin hyytymättä eikä syke hidastu lopussakaan. Noin 50 minsaa tuohon lenkkiin (esimerkki täällä) menee parhaimmillaan eikä treenaaminen ole siihen tuonut paljon muutoksia.

Hieman juoksufoorumeita kun luin niin mun sykkeet tuntuvat kertovan lähinnä, että kovin paljon parannusta aikoihin ei ole odotettavissa ihan kunnon saralla. Jos maitohappokestävyys on noin korkea niin kuntoa rajoittaa jo lähinnä maksimisyke eli käytännössä ikä. Tietenkin tekniikkaa voi hioa tai sitten minimoida liikeyhtälöiden nimittäjää eli painoa. Paino on siinä 90 kg nurkilla. Pitkien matkojen parhaimmat juoksijat ovat kevyitä, 50-60 kg. Kieltämättä mun yläkropassa on hieman juoksun kannalta turhaa massaa, mutta en aikonut boulderointia lopettaa että lenkkiajat paranisi. Ehkä tämä tilanne on sitten kaikenkaikkiaan hyvä yleiskunnon kannalta. Vai onko kellään vinkkejä miten edetä tästä? Alppimajaharjoittelu voisi tietenkin tehdä terää, eikä olisi niin hankalasti toteutettavissa täällä keski-Euroopassa . Kun nuo mun hemoglobiinit ovat aina ollu vähän alhaisia, eli siinä rajoilla että voin luovuttaa verta.

Syksy alkoi “virallisesti” täällä tänään syyspäivän tasauksen myötä ja hieman alkaa jo viileneen yöt.  Loppuviikolla pyöräilin konferenssiin aamulla ja tuli hieman vilu. Ei sitä lämpöä sit ollutkaan kuin +3C. Ens viikon pidän “lomaa” ennen kuin lyhyt duunisopimukseni alkaa ja menemme T:n kanssa hieman retkeileen. Täytyy ottaa kesästä vielä viimeiset mehut irti ja toivoa, ettei joku maailman kylmin rintama tule Euroopan ylle. Yleensä näillä nurkilla lokakuun puolivälissä tapahtuu joku kumma faasitransitio ja lämpötilat tippuvat rysähtäen. Täytyy kerätä D-vitamiinit talteen vielä tosta auringosta ja sen jälkeen jaksaa sitten stressaa jouluun asti.

 

Veikkaus

Nyt kun Higgsin bosoni on löytynyt veikkaaminen käy kuumana kuka saa nobelin löydöstä. Siis asiahan ei ole ihan niin yksinkertainen, että Higgsin hitu on löytynyt ja se selittää maailmankaikkeuden hiukkasten massojen alkuperän ja Peter Higgs ennusti kaiken vuonna 1964 etc. etc. Eiku, ei ihan näin. Oikeasti hiukkasfysiikassa koko Higgsin bosoni on lähinnä pieni sivutuote ja itse pääasia, sähköheikon vuorovaikutuksen symmetriarikon mekanismi, on standardimallin yksi kulmakivistä ja sitä teoriaa kehittivät monet fyysikot. Lisäksi esimerkiksi protonien massasta Higgsin mekanismi selittää vain noin 1%, sillä suurin osa massasta johtuu protonin muodostavien kvarkkien ja gluonien kineettisestä energiasta ja sidosenergiasta.  Toki Higgsin bosonin löytö osoittaa, että tuo standardimallin kulmakivi on juuri sellainen kuin sen on ajateltu olevan, mikä säästää monta jo pölyttynyttä hattua syödyksi tulemiselta.

Uusimmassa Sciencessä oli todella hyvä ja tekninen artikkeli Higgsin mekanismin historista. Peter Higgs ei ollut ainoa kun teki työtä Higgsin mekanismin  fysiikan kanssa. Kaksi muutakin ryhmää ja viisi muuta fyysikkoa oli mukana. Peter Higgs ei edes julkaissut omaa paperiaan ensimmäisenä vaan Francois Englert ja Robert Brout Brysselissä ehtivät julkaista 7 viikkoa ennen häntä. Tom Kibble, Gerald Guralnik ja Carl Hagen  julkaisivat Lontoossa pitemmälle meneviä laskuja aiheesta vähän Higgsin jälkeen. Higgsin mekanismia kutsuttiin alkuaikoina Higgsin-Kibblen mekanismiksi. Itse asiassa Peter Higgs mainitsee paperissaan nimeään kantavan bosonin vain yhdessä lauseessa ohimennen. Muut eivät edes mainitse bosonia, mutta tämä ei vielä merkitse mitään sillä fysiikassa kaikki kentät voidaan kvantittaa ja kvantit ovat hiukkasia. Peter Higgs saati kukaan muukaan ylläolevsta ei soveltanut teoriaansa hiukkasfysiikkaan vaan koettivat ratkaista yleisempää kvanttifysiikan ongelmaa, spontaanin symmetriarikon aiheuttamia ilmiöitä. Herrat Weinberg ja Salam sovelsivat  saadut tulokset hiukkasfysiikkaan. He ovat jo saaneet noblinsa. Sanotaan, että myös myös Jeffrey Goldstone kehitti samanlaista teoriaa kuin Peter Higgs ja muut, mutta heitti tuloksensa roskiin erään kollegan suhtauduttua niihin vähän negatiivisesti. Ongelma on nyt se, että nobelin voi jakaa sääntöjen mukaan maksimissaan kolme henkilöä. Brout kuoli 2011 mutta muut vuoden 1964 paperien kirjoittajista ovat vielä hengissä.

Higgsin mekanismin ja siihen liittyvän fysiikan kehittäminen ei ollut mahdollista ilman monen fyysikon tulosten yhdistämistä. Näin tiede tietenkin etenee ja pienistä paloista rakentuu suurempia kokonaisuuksia. Miten krediitti jaetaan tieteessä on tietenkin hyvä kysymys, ei vähiten sen takia, että nykyään tämän mukaan jaetaan tiederahoitukset, virat, kutsut puhumaan konferensseissa yms. Peter Higgs ja kumppanit ovat tietenkin jo kaikki eläkkeellä, joten heille kysymys on lähinnä se, että kuka saa kunnian kumartaa Ruotsin kuninkaalta palkinto ja vähän taskurahaa.

Oma veikkini menee hieman toiselle taholle. Vaikka olen teoreetikko niin Higgsin bosonin havaitseminen on ollut niin vaikea ja vaativa  ongelma, että antaisin nobelin kokeilijoille. Ei ole ennenkuulumatonta, että kokeen (vahvasti esillä olevat) pomot saavat palkinnon. Simon van der Meer ja Carlo Rubbia saivat vuoden 1984 nobelin W ja Z bosonien löytymisestä Cernissä. He olivat pomoja 135 fyysikon UA1 kokeessa. Clyde Cowan ja Frederick Reines saivat nobelin neutriinon löytymisestä, vaikka löydön takana oli myös kokonainen tutkimusryhmä. Toki asiaa mutkistaa se, että Cernin Altas ja CMS kokeissa on nykyään kummassakin noin 3000 fyysikkoa ja kokeiden spoket ovat lisäksi vaihtuneet vuosien varrella. Lisäksi LHC:n kiihdytinporukka oikeastaan mahdollisti koko löydön. Mutta fysiikan teko on myös muuttunut vuosien mittaan. Harvoin enää yksi henkilö (tai edes kolme henkilöä) tekee jonkun läpimurron single-handedly.

Veikkini on, että LHC:n kiihdytinfyysikko Lyndon Evans ja CMS:n ja Atlaksen senhetkiset spoket saavat kunnian hakea palkinto tästä löydöstä ja mainita palkintopuheissaan , että “oli todella mahtava kampanja” ja “kiitokset koko joukkueelle”. Palkintosumma kun jaetaan siitä riittää noin 100 euroa per fyysikko.

 

Liitutaulu

 

Sieni on yhä hukassa duunioffiisissa, mutta liitutaulusta löytyy kyllä aina joku pieni rako johon piirtää.

Kotiseutumatkailua

Aika liitää. Sehän oli viime kesänä kun pakkasimme kamat Krunikan kämpästä muutoautoon ja lähdimme Hollantiin kahdeksi vuodeksi. Istuimme Liisankadun kuppilassa ja odotimme, että juna lähtisi iltalaivaan ja sitten Tukholmasta junalla Delftiin. Eiku. Tässä kuussa siitä tuleekin 7 vuotta ja Euroopan keikka on vähän venähtänyt.

Tulevaisuus ressaa, mutta kun kerran ollaan täällä keski-Euroopassa niin täytyy sitten nauttia siitä mitä täällä on. Parhaimpia asioita on se, että kaikki on lähellä. Alpit ovat kulman takana ja tänä kesänä huomattiin, että 7 tunnissa pääsee Regensburgista autolla Adrianmeren rannalle Istriaan. No teoriassa ainakin. Kesällä siihen saa lisätä 3 tuntia rajamuodollisuuksien ja liikenneonnettomuuksien aiheuttamien ruuhkien takia.

Istria oli miellyttävä kokemus. Oltiin muutama päivä Pulassa ja sen jälkeen Rovignossa. T löysi hyvän ja halvan kämpän Pulan roomalaisen amfiteatterin, Pula Arenan, vierestä. Kämpän parvekkeella siemailin viiniä yöllä,  katselin valaistua Areenaa ja mietin, mitä kaikkea yli 2000 vuoden aikana on Arenan seinien sisäpuolella tapahtunut. Muutama pyhimys tapettu, gladiaattorit mitelleet, maltalaiset ritarit pitäneet turnajaisia yms. T geokätköili ja löysi monta peruskätköä ja yhden vähän ovelamman linnunpöntöksi naamioidun. Kroatialaiset eivät ilmeisesti ole vielä löytäneet tätä harrastusta, koska useimmat kätköt olivat saksalaisten asettamia. Istrian eteläkärjestä löytyi hienot snorkkelointirannat Kamenjakin niemimaalla. Kalkkikiviset rantakalliot muodostavat vuoriston veden alla ja faunaa löytyi myös paljon. Ei tosin rauskuja tai harvinaisia munkkihylkeitä tällä kertaa, vaikka niitä on siellä bongattu hiljattain. Ehkä sitten seuraavalla kerralla. Mukavaa oli myös kelluskella hiekkarannan matalassa vedessä T:n kanssa. Istriasta ostettiin keittiöön oliiviöljyä, maailman parhaimpiin tomaatteihin kuuluvia tomaatteja, luumuja, chilejä ja juustoa. Oikeastaan ainoa hämmentävä asia keikassa oli, että emme löytäneet ravintoloista mitään kovin hyvää ruokaa. Parhaat paikat olivat kai hukassa tai pitkän matkan päässä kämpiltä.

Elokuun alussa oltiin Itävallan Alpeilla Bad Gasteinissa stressikuurilla: vaelluksia, vuoristolenkkejä ja kuumissa lähteissä kellumista uimahallissa. Pakattiin auto aamulla ja iltapäivällä oltiin jo vaelluskengät jalassa 2000 metrin korkeudessa. Yhtenä päivänä kävelimme Bad Gasteinin lähellä kohoavan Hüttenkogelin huipulle (2231 m). Ylhäällä törmäsimme pohjois-saksalaisiin Nicolakseen , 9 v, ja hänen äitiinsä. Poika oli liukastunut polulla sammaleeseen, lyönyt pahasti polvensa eikä pystynyt kävelemään edes tuettuna. Lyhyen strategiapalaverin jälkeen laitettiin T:n polvituki tukemaan pojan jalkaa, T otti meidän reput, ja minä kannoin pojan alas vuorelta lähimmälle hissiasemalle, joka oli onneksi vain alle tunnin matkan päässä. Hissiasemalla katsottiin vielä tarkemmin äidin sitomaa polvea ja haava näytti kyllä niin pahalta, että kenties helikopteri olisi ollut sittenkin parempi kyyti. Toivottavasti mitään ei mennyt pahasti rikki ja polvi paranee.

Kahden ja puolen tunnin juoksulenkki vuorilla oli miellyttävä endorfiinipommi: 19 km pituutta, 1 km korkeuseroa, harva ilma, kova rasitus ja hyvät näkymät. Hyvä paketti. Seuraavana päivänä T:n kanssa rentouttava kelluskelu kuumissa lähteissä auttoi happoihin jaloissa.

Bad Gasteinin vanhan keskustan halki virtaa iso ja äkäinen vesiputous. Keskusta olisi muuten hieno, mutta se on päästetty rapistumaan. Useat vanhat hotellit olivat kiinni ja ränsistymässä, mutta uusia hiihtokeskuksien hotelleja on rakennettu kauemmaksi. Vesiputousterassilla (Wasserfallterasse) oli matkan hämmentävin kokemus kun söimme erinomaista taimenta. Ei siis tarvita kuin matka Istrian kalastussatamilta Tauern vuoristoon 1000 metrin korkeuteen, jos haluaa syödä herkullista kalaa?

Perinteen mukaisesti hankittiin vielä sakotkin. Tällä kertaa parkkisakko, mahtavat 15 e. Muistutus itselle: parkkikiekko kaaraan näkyville Itävallassa vaikka parkkikiekkoa ei mainita pysäköintiliikennemerkissä.

Minnekäs sitten seuraavaksi menisi?

Spintransistori

Tutkin Regensburgin yliopistossa spinin kuljetusilmiöitä yhdessä kokeellisen porukan kanssa. Tämä tutkimus julkaistiin nyt Science-lehdessä (20.7.2012). Samassa numerossa on professori Igor Žutić asiantunteva arvio tutkimuksestamme. Paperin fysiikka on eleganttia ja tulokset ovat niin lupaavia, että tästä voi kehittyä jotain käytännönläheisiä sovelluksia. Tie oli kuitenkin pitkä ja paljon oli myös mutkia matkassa ennen kuin tähän pisteeseen päästiin. Koko juttu alkoi oikeastaan jo 9 vuotta sitten kun Regensburgin kokeellisen porukan professori Weiss mietti yhdessä Varsovan puolijohdeteknologian keskuksen professori Wojtowiczin kanssa uuteen lupaavaan puolijohdemateriaaliin kadmiumtelluridiin perustuvia kokeita. Wojtowicz teki ryhmässään erinomaisia koepaloja ja Weissin ryhmän jatko-opiskelija Christian Betthausen rakensi koepalojen päälle Weissin idean mukaisesti pienistä magneeteistä muodostuvan ritilän ja mittasi elektronivirran rakenteen poikki. He havaitsivat hienon signaalin, mutta eivät pystyneet tulkitsemaan mistä se johtui.

Tässä vaiheessa oltiin kun tulin itse Regensburgiin. Kokeilijat juttelivat teoriaryhmän proffan Klaus Richterin kanssa ja hän ehdotti minulle, että ottaisin projektiksi tulosten tulkinnan. Sain Richterin jatko-opiskelijan Tobias Dollingerin avuksi tässä hommassa. Teimme kokeista teoreettisen mallin ja suunnittelimme ohjelman, joka laski elektronivirran. Mielenkiinnon kohteena oli spiniin eli elektronin sisäiseen magneettiseen momenttiin liittyvät ilmiöt. Spinin takia elektronit käyttäytyvät kuin pienet sauvamagneetit ja pitkään on spekuloitu, että spiniin liittyviä ilmiöitä voisi käyttää hyväksi uudenlaisten puolijohdekomponenttien suunnittelussa. Nykyisin käytetyt transistorit esim. tietokoneissa ja puhelimissa ovat saavuttamassa evoluutionsa päätepisteen ja tarvitaan uusia fysikaalisia prosesseja, että kehitys kehittyisi. Jos nykyisiä transistoreja koetetaan saada nopeammiksi, laite ahmii virtaa ja syntyy niin paljon hukkalämpöä, että ylikuumeneminen on ongelma. Nykyisillä tekniikoilla ollaan kuitenkin vielä hyvin kaukana fysiikan määräämistä teoreettisista maksiminopeuksista, joten spiniin perustuvista tekniikoista voi tulla kilpailukykyisiä, kunhan niitä kehitetään.

Kokeellisten mittausten mallinnuksessa ongelmaksi muodostui alussa se, että emme saaneet ollenkaan mitään kokeisiin verrattavia tuloksia. Etsimme piikkiä konduktanssissa, mutta mitään sellaista ei löytynyt laskuissa. Sitten jossain vaiheessa hiusten repimisen jälkeen Christian mainitsi, että tuo hieno signaali voi kyllä toisaalta olla huonon liitännän aiheuttama valesignaali. Keskityin sitten erääseen toiseen lupaavan näköiseen signaaliin. Mallinnuksessa havaitsin ilmiön, että jos magneettikentät kokeissa olivat sopivasti viritettyjä, spin-polarisoitu virta koepalassa olisi kytkeytynyt pois päältä. Laskin magneettiritilän aiheuttaman magneettikentän profiilin koepalassa ja vertasin näitä tuloksia tähän toiseen signaaliin kokeissa. Vastaavuus oli erittäin hyvä. Tämä oli lupaavaa. Tarvittiin vielä fysikaalinen selitys. Numeeristen laskujen ohjaamana päädyin viimein varsin yksinkertaiseen selitykseen. Kyseessä oli uudenlainen spintransistoriefekti, jolla elektronivirtaa voi ohjailla spin-kytkennän avulla. Efekti perustuu siihen, että kvanttitiloilla on ikään kuin inertiaa (hitautta), mikä vastustaa ulkopuolisia muutosvoimia. Spiniä voi ohjailla hitaasti muuttuvan magneettikentän avulla, mutta spin-virran pystyy kytkemään pois päältä muodostamalla spiniä ohjaavan magneettikentän suuntaan ikään kuin taitoksen. Taitoksen kohdalla elektroni ohjautuu kiellettyyn energiatilaan inertiansa takia ja kimpoaa takaisin, jolloin spin-polarisoitu virta on kytkeytynyt pois päältä. Lehdistötiedotteessa vertasimme tätä siihen, että jos tie on loivasti mutkitteleva nopea urheiluauto pysyy hyvin tiellä, mutta jos tiehen tulee äkkijyrkkä mutka auto ei pysty seuraamaan tietä nopealla vauhdilla vaan ajaa ulos. Edellinen vastaa transistorin “päällä”-asentoa ja jälkimmäinen transistorin “pois päältä”-asentoa.

Igor Žutić arvosti työssämme erityisesti sitä, että paperissa esitimme sekä uuden spintransistorin teorian että vakuuttavat koetulokset. Eräs toinen spintransistorin toimintaperiaate esitettiin teoriassa jo vuonna 1990, mutta kokeellinen viite siitä, että periaate saattaa toimia saatiin vasta pari vuotta sitten. Meidän paperissa signaalin suuruus on luokkaa 10% ja se on huomattavasti suurempi kuin tällä toisella prototyypillä. Ihan heti ei ole kuitenkaan odotettavissa mitään spintransistoreita kaupan hyllyille. Kokeet jouduttiin tällä materiaalilla tekemään hyvin alhaisessa lämpötilassa, joten se ei ole vielä mikään käytännöllinen laite. Materiaaleja ja designia joudutaan siis vielä kehittämään. Löytämäni spintransistorin toimintaperiaate on kuitenkin hyvin intuitiivinen ja sovellettavissa eri tilanteisiin, joten spin-pohjaisen elektroniikan (eli spintroniikan) tutkimus saa tästä ainakin lisää vauhtia.

—

Tässä vielä asiasta kiinnostuneille likaisia yksityiskohtia: Löytämäni transistorimekanismi kulkee tarkemmalla nimellä adiabaattinen spintransistori. Adiabaattisuus ei tässä yhteydessä viittaa adiabaattisuuteen termodynamiikassa vaan kvanttimekaniikan adiabaattiseen teoreemaan. Spinin yhteydessä adiabaattisuus tarkoittaa sitä, että jos elektronin spinin suuntaa muutetaan hitaasti ohjaavan magneettikentän avulla spini seuraa magneettikentän suuntaa. Jos magneettikenttä muuttuu nopeasti spini ei pysty seuraamaan magneettikenttää vaan alkaa pyöriä holtittomasti. Elektronin aaltofunktio siirtyy energiatilaan, joka on kielletty ja elektronin todennäköisyys läpäistä systeemi on käytännössä olematon. Hitaasti on tässä yhteydessä tietenkin suhteellinen käsite. Kokeissa aikaskaalat ovat paljon lyhyempiä kuin sekunnin miljardisosa.

Aikaisemmin spintransistorin toimintamekanismia on yritetty saada aikaan pyörittämällä spiniä spin-rata-vuorovaikutuksen avulla. Spin-rata-vuorovaikutuksen lähde on puolijohderakenteissa samantyyppinen kuin atomeiden maailmassa. Atomien tapauksessa ydin aiheuttaa elektroniin sähkökentän kun elektroni kiertää ydintä, mutta jos tarkastelija laitettaisiin ratsastamaan elektronin selässä, hän näkisi ytimen pyörivän itsensä ympäri. Sähködynamiikan perusteiden mukaan tällöin ytimen muuttuva sähkökenttä indusoi Maxwellin lain mukaan magneettikentän elektronin kohdalle. Tämä magneettikenttä kytkeytyy elektronin sisäiseen magneettiseen momenttiin, eli spiniin, ja sitä kautta spiniä voidaan pyörittää. Idean ongelmana on se, että puolijohderakenteissa on välttämättä epäpuhtauksia joista elektronit kimpoavat aiheuttaen muutoksia elektronien rataan ja sitä kautta siihen kulmaan, mihin elektronin spini lopulta pyörähtää. Jos yksittäiset spinit päätyvät tämän takia sattumanvaraisiin suuntiin, kaikkien spinien kokonaisvaikutus katoaa. Adiabaattisen spintransistorin kohdalla tämä ongelma vältetään, koska periaatteessa ei ole väliä mitä reittiä elektronit menevät paikasta toisteen ja kuinka monta kertaa ne kimpoavat epäpuhtauksista. Kaikki spinit seuraavat aina kiltisti magneettikenttää adiabaattisuuden takia.

Mainittakoon, että adiabaattisuuden saavuttamiseksi mittauksissa koepala täytyy kylmentää lämpötilaan, joka on vain noin 0.1 astetta yli absoluuttisen nollapisteen (0.1 Kelviniä). Tämän saavuttamiseksi koepalat laitettiin laimennusjäähdyttimeen, joka toimii kahden nestemäisen heliumin isotoopin helium-3:n ja helium-4:n sekoituksella. Tässä ei ole vielä mitään kovin uutta. Tekniikka kehitettiin jo 1960-luvulla ja siitä on tullut matalien lämpötilojen fysiikan peruslaitteistoja. Uusi asia kokeissa oli se, että Wojtowiczin kadmiumtelluridiin perustuvissa koepaloissa elektronien spin kytkeytyi vahvasti magneettikenttään, koska puolijohderakenteeseen tehtyyn kvanttikaivoon laitettiin hiukan mangaaniatomeita. Ne toimivat kvanttikaivossa magneettien tavoin, mikä vahvistaa kytkentää spiniin ja adiabaattisuus saavutetaan. Periaatteessa nesteheliumin lämpötilat ovat kyseisillä materiaaleilla mahdollisia, mutta korkeampaan lämpötilaan siirtyminen vaatisi kokonaan toisenlaiset materiaalit tai koejärjestelyt. Harvapa meistä haluaa, että tietokone pitäisi upottaa valtavaan sammiolliseen nesteheliumia, joten käytännön sovellusten kannalta teknisissa ratkaisuissa on vielä kehittämisen varaa.

Higgsin bosoni löydetty

Melbournessa pidetyssä ICHEP2012 hitufysiikan konferenssissa on juuri julkaistu uudet tulokset Higgsin bosonin metsästyksessä.

Viime syksyiseen tilanteeseen nähden muutosta ei ole paljon muualla kuin tilastollisissa todennäköisyyksissä. Tän vuoden puolella LHC-kiihdyttimellä on saatu hitutörmäyksiä yhtä paljon kuin koko viime vuonna yhteensä. Lisäksi törmäysenergia ollut hieman korkeampi, mikä on auttanut etsinnässä. Higgsistä kielivä signaali on edelleen siinä 125 GeV energian kieppeillä eli noin 133 protonin massaa molemmissa LHC:n suurista kokeista (CMS ja Atlas). Kun viime syksynä tilastollinen merkittävyys oli noin 3 sigman luokkaa se on nyt molemmissa kokeissa 5:ssä sigmassa, mikä on yleisesti hyväksytty raja sille, että hiukkanen on löydetty.  Tulokset ovat alustavia, mutta jos “tarkistuslaskennassa” tulos pysyy, tämä tarkoittaa sitä, että hitufysiikan standardimallin Higgsin bosoni olisi viimein löydetty. Löydön myötä kaikki standardimallin hiukkaset ovat löydetty.

Fysiikan oppikirjojen alkeishiukkasten taulukoihin tarvitaan uusi rivi:

Higgsin bosoni (H0), massa 125 GeV, spin 0, sähköinen varaus 0, värivaraus 0; Higgsin mekanismi antaa alkeishiukkasille niille ominaiset massat.

Lyyti alko skrivaan

Regensburgin yliopistolla olen tehnyt yhteistyötä yhden teoriapuolen ja yhden kokeilijoiden jatko-opiskelijan sekä heidän proffiensa kanssa. Kirjotettiin paperi ja nyt eräältä isolta amerikkalaiselta tiedelehdeltä tuli eilen maili, että tämä juttu on hyväksytty julkaistavaksi. Tyhjensimme pari kuoharipulloa sen kunniaksi duunissa. Paperin fysiikka on kaunista ja tulokset yllättäviä, mutta tie oli pitkä ja vaikea. Viimekesäisen onnettomuuden takia julkaisu viivästyi ja muutenkin sen manuskan kanssa on tehty töitä otsa hiessä ja itketty ja paruttu. Lopputulos on onneksi kaiken tän arvoista.

Lisää blogia paperin aiheesta kunhan kyseisen tiedelehden embargo-politiikka antaa myöten. Toinen teoriamanuska on mulla valmiina lähtökuopissa ja lähtee refereille heti kunhan tuo isompi manuska tulee ulos painokoneista.

Projekti meni vähän hyväntekeväisyyden puolelle kun yliopiston palkkarahat loppu jo joku aika sitten. Mutta jos asiat menis niin kuin elokuvissa, voisi kuvitella julkaisulla olevan jokin vaikutus näiden mun hakemusten läpimenemiseen. Kun kerran lehden impact factori on kolmenkymmenen hujakoilla. Mutta asiat ei yleensä mene kuin elokuvissa joten saas nähä miten käy.

 

Venus

Edit: Tässä kuva havaintohärvelistä. Kaksi pahvia + kiikarit. Kiikarit ovat neulanreikään suhteessa paljon paremmat koska linssi suurentaa eikä valkokankaan tarvi olla silloin kovin kaukana. Sopii myös auringonpimennysten havaitsemiseen sit ku sellanen seuraavan kerran tulee kohdalle… Alhaalla hiukan suttu kuva valkokankaasta transitin aikana. Venus ylhäällä vasemmalla. Pian tämän jälkeen Aurinko meni piilottelemaan pilviin ja näytös päättyi.

Keskiviikkoaamuna kannattaa nousta aikaisin, sillä Venus kulkee silloin Auringon edestä eli siis tapahtuu tämä paljon puhuttu Venuksen transit. Koko show alkaa Euroopassa puolenyön maissa ja jatkuu noin 7 tuntia. Tämän takia vain osa siitä on näkyvissä, jollei havannoi sitä aivan pohjoisessa yöttömästä yöstä. ESA:n sivulta voi katsoa, miltä transit näytti 8 vuotta sitten. Ilmiö on nyt näkyvissä suurimmassa osaa Eurooppaa, ja ulkosuomalaiset voivat tuolta ESA:n sivuilta katsoa, pitääkö huomiselle varata lento vai ei. Tää ilmiö on nimittäin harvinaista herkkua ja esiintyy seuraavan kerran vasta 105 vuoden jälkeen. Now or never.

Kun taivaanmekaniikka tuli tutuksi 1600-luvulla, Venuksen transit pystyttiin ennustamaan, ja sitä käytettiin jopa hyväksi aurinkokunnan koon havaitsemisessa vuonna 1761. Kukaan ei siihen aikaan tiennyt tarkalleen kuinka iso Aurinko on, eikä Maan ja Auringon väliselle etäisyydelle ollut kuin karkea arvio. Koska Venus on noin Maan kokoinen, Venus kulkee keskiviikkona hieman eri kohdasta Auringon kiekkoa riippuen mistä kohtaa Maata sitä katsoo. Suurin ero tulee pohjoisnavan ja etelänavan välillä, tosin eteläisin paikka missä koko pimennys näkyy keskiviikkona on jossain Uuden-Seelannin kieppeillä. Tämä johtaa siihen, että Venuksen kulkuaika Auringon kiekon halki vaihtelee hieman riippuen siitä mistä kohtaa havainnoitsija näkee Venuksen porhaltavan sen halki (kuva täällä). Ympyrän jänne on eripituinen riippuen siitä, mistä kohtaa ympyrän halkaisee. Kovin suurista eroista ei ole kysymys. Vaikka kulkuaika on noin 7 tuntia, erot kulkuajoissa eri puolilla Maata pitää selvittää muutamien sekuntien tarkkuudella, että saataisiin laskettua Maan ja Auringon välinen etäisyys hyvällä tarkkuudella. Tarvitaan tietenkin myös hyvä kaukoputki havainnoimaan koska Venus on ilmestynyt ja poistunut Auringon edestä. Tämä oli tosin toteutettavissa tuolloin vuoden 1761 teleskoopeilla. Legendaarinen kapteeni Cook teki Venuksen kulkuaikahavaintoja Tahitilta. Havaintoja tehtiin myös Pietarista käsin ja muualla Venäjällä. Kun havainnot saatiin kerättyä pystyttiin tuolloin määrittelemään Maan ja Auringon etäisyydeksi (eli astronomiseksi mittayksiköksi, AU) noin 153 miljoonaa kilometriä. Tämä on aika lähellä todellista arvoa, joka on 149.6 miljoonaa kilometriä ja huomattavasti tarkempi kuin mikään muu siihenastinen arvio. Antiikin ajoista Tycho Brahen aikoihin asti luultiin, että etäisyys oli vain luokkaa 8 miljoonaa km eli 20 kertaa liian pieni luku. Edmund Halley arvioi teleskoopin avulla etäisyydeksi 111 miljoonaa km vuonna 1716. (Historiallinen katsaus täällä.)

Täällä Regensburgissa jännitetään säätä ja toivotaan että tuo pilviä+aurinkoa ei downgreidaannu. Pieni pilvipeite ei haittaa, mutta paksut pilvet estävät näkymät. Aurinko on hyvin pieni taivaalla (noin Kuun kokoinen) ja Venus on hyvin pieni auringon edessä, noin sadasosa Auringon halkaisijasta. Tämä takia paljain silmin Venusta on aika vaikea havaita, varsinkin jos sen haluaa tehdä ilman silmävauriota. Älkää katsoko aurinkolasein, älkääkä valottuneen filmin läpi, puhumattakaan paljain silmin. Vahva hitsaajan lasi käy (DIN 14), mutta silloinkin tarvitaan tarkat silmät, että tuo pieni musta täplä näkyisi Auringon edessä. Aurinko on tosin onneksi hyvin kirkas möhkäle, joten yksinkertainen neulansilmäkameraviritys riittää usein havaitsemiseen. Tarvitaan vain pahvi jonka eteen on viritetty heijastavaa keittiöfoliota. Folioon (ja pahviin) tehdään pieni reikä neulalla. Pahvi suunnataan Aurinkoa kohden jolloin reiän kautta muodostuu Auringon kuva pahvin taakse. Se voidaan projisoida toiselle valkoiselle pahville tai paperille. Noin kahden metrin päähän reiästä kun tuon “valkokankaan” asettaa Auringon kuva muodostuu  siihen noin parin sentin kokoisena ja Venuksen pitäisi sitten näkyä siinä pienenä tummana pisteenä. Jos reikä on liian iso piste menee epätarkaksi sutuksi. Kokeilkaa erilaisia virityksiä ennen h-hetkeä auringon paisteessa.

Onnea havainnointiin!

Gammapurkaukset

Naturessa oli tällä viikolla mielenkiintoinen uutinen siitä, kuinka kehitys kehittyy ja joskus selvinäkin pidetyt teoriat lakaistaan romukoppaan. Tällä kertaa keissi liittyy kosmisiin gammapurkauksiin, jotka ovat välähdyksiä maailmankaikkeuden korkeaenergisimmistä tapahtumista. Nasan ja USA:n Department of Energyn Fermi-teleskoopi laukaistiin vuonna 2008 ja se havainnoi gammasäteilyä eli sähkömagneettisen säteilyn spektrin korkeaenergisimpaa osaa. Fermi-tutkijoiden mielenkiinnon kohteina ovat erityisesti nämä kosmiset gammasäteilyn purkaukset. Kyseessä ei ole kovin harvinainen ilmiö, sillä niitä tapahtuu useita kertoja päivässä. Nämä purkaukset kestävät hyvin lyhyen ajan, murto-osan sekuntia tai korkeintaan muutaman minuutin. Purkausten lähteet ovat aina Linnunradan ulkopuolella kaukaisissa galakseissa. Se, että näin lyhytaikaisia purkauksia pystyy ylipäätänsä havaitsemaan hyvin kaukana tarkoittaa sitä, että kyseessä on ilmiö, jossa energiatiheydet ovat käsittämättömän suuria. On arvioitu, että yhdessä tyypillisessä gammapurkauksessa voi vapautua energiamäärä, joka on samaa suuruusluokkaa kuin jos Jupiter-planeetta muutettaisiin suoraan puhtaaksi säteilyenergiaksi (käyttäen E=mc^2). Tosin Fermin havaitsema ennätys on 4.9 kertaa Auringon massan verran vapautunutta energiaa. Korkeaenergisimmät gammapurkaukset liitetään tähtien ytimien romahtamiseen, mustan aukon syntymiseen ja sitä seuraavaan hypernova-räjähdykseen, jotka ovat kirkkaudeltaan suuruusluokkaa 100-kertainen tavalliseen supernovaräjähdykseen verrattuna.

Purkausten energiaspektri on laaja-alainen ja muistuttaa synkrotronisäteilyn spektriä. Synkrotronisäteilyä muodostuu kun varattuja hiukkasia kiihdytetään sähkö- tai magneettikentällä suuriin energioihin. Tämä on rengasmaisissa hiukkaskiihdyttimissä näkyvä ilmiö, joissa hiukkaset ovat ympyräradalla jatkuvassa keskeiskiihtyvyydessä. Synkrotronisäteilyn takia kiihdytintunnelissa ei voi oleskella kun kiihdytin on käytössä. Parinkymmenen vuoden ajan luultiin, että kosmiset gammapurkaukset johtuivat juuri tästä synkrotronisäteilystä kun supernovaräjähdyksen yhdeydessä tähden ulospäin räjähtävät osat kiihtyisivät shokkiaallossa tai jollakin muulla vastaavan kaltaisella mekanismilla. Fermi-teleskooppi on nyt kuitenkin kerännyt niin tarkkaa dataa purkauksista, että uusi teoria niiden syntymekanismista alkaa hahmottua.

Uuden teorian mukaan purkaus syntyy kun tähden romahtamisen vapauttama energia kuumentaa sisustan niin suuriin lämpötiloihin, että lämpösäteily siirtyy gammasäteilyn spektrin alueelle. Kun suuri määrä tähden materiaa romahtaa muodostaen mustan aukon, hiukkasreaktioissa ja romahtamisessa vapautuvat energiamäärät ovat giganttisia. Tämä kuumentaa tähden sisusta miljardeihin asteihin. Planckin säteilylain mukaan lämpösäteilyn kvanttien energia riippuu lämpötilasta. Huoneenlämpöiset asiat huokuvat säteilyä infrapuna-alueella, jota voi havaita vain lämpökameran avulla. Auringon 5500-asteinen pinta hehkuu puolestaan näkyvän valon alueella. Räjähtävän atomipommin ydin on välittömästi ydinreaktioiden päätyttyä satojen tuhansien asteiden lämpöinen ja lämpösäteily on sen takia röntgensäteilyä. Kun romahtaneen tähden sisusta on miljardien asteiden lämpöinen tulipallo, sen lämpösäteily siirtyy gammasäteilyn alueelle. Tähden superkuumentunut keskusta laajenee tietenkin suurella nopeudella, lähes valonnopeudella, ja samalla se jäähtyy ja lämpösäteily siirtyy matalaenergisemmalle alueelle eli pitemmille aallonpituuksille. Tästä syystä gammapurkaukset kestävät vain lyhyen ajan, mutta niitä voi seurata pitkäaikainen jälkihohto matalammalla energioilla esim. röntgen-säteilyn alueella. Gammapurkausten tutkijoille olisi tietenkin aarreaitta, jos Linnunradalla eli suhteellisen lähellä tapahtuisi gammapurkaus hypernovan seurauksena. Monia sellaisia kandidaattitähtiä seurataan, esim. Eta Carinaea. Hypernovat ovat kuitenkin hyvin harvinaisia ja arvioidaan, että vain kerran 200 miljoonassa vuodessa sellainen syttyisi meidän Linnunradallamme. Saattaa siis olla, että seuraavaa Linnunradan hypernovaa saa odottaa vielä aika kauan…

U2 Richtung Ruhleben

Käytiin Berliinissä. Saksan fyysiikoseuran vuotuinen konferenssi DPG Tagung oli siellä tällä viikolla ja proffa lupas rahat reissuun. Konfe on Euroopan suurimpia fyysikkotapaamisia ja vähän samanlainen kuin jenkeissä American Physical Societyn suuri March meeting. Päätös lähteä tuli vähän viime tingassa ja siihen vaikutti enimmäkseen se, että eräs proffa, jolle lähetin työhakemuksen kyseli, että olenko menossa sinne. Mun, mun proffan ja yhden jatko-opiskelijan kollaboraatio kokeilijoiden kanssa oli hyvin esillä kokeilijoiden proffan pitämänä invited talkina. Puhe oli hyvä ja teoriapuolikin meni oikein. No melkeen oikein. Yleisöstä tuli sitten se pelätty kysymys, että miks tulokset ovat pikkasen parempia kuin teoria ennustaa. Yleensä väistämättömästi tapahtuu päinvastainen kun sampleissä on epäpuhtauksia ja muuta roskaa. Liian hyvien tulosten näyttäminen on hyvä tapa herättää fyysikoiden epäilykset. Onneks mulla on takataskussa tässä kuussa lasketut mainiot tulokset mitkä selittävät asian.

Paljon muuta iloa keikasta ei ollut. Anti oli paljon huonompi kuin viime vuonna Dresdenissä. En nähny duunihakemuksen saanutta proffaa eivätkä puheet loistaneet erinomaisuudellaan. Jatko-opiskelijoiden 12 minutes of famet olivatkin sitten sellasia, että no joo.. “hyvää harjottelua puheiden pitämiseksi”. Toiveita herättänyt Lise Meitner palkintopuhe oli kammottavan huono. Eikä meidän ryhmän jatko-opiskelija jaksanut korjata edes selviä virheitä kalvoissaan. No ihan sama.

Tässä kuussa iloa on aiheuttanut se, että byrokratia on viimein alkanut toimia! Sain viime kesän helikopteripelastuslaskun Deutsche Alpenvereinin vakuuttajan kautta maksuun. Edellinen korvaushakemus oli päätynyt johonkin mustaan aukkoon. 40 minuuttia lentoaikaa kopterilla on aika tyyristä, joten hyvä, että tääkin asia on viimein kondiksessa. Kävin anomassa uutta passia Berliinissä. Tällä kertaa ei pyydetty lähettämään uusia passikuvia ja homma meni mutkattomasti. No kaksi kertaa piti antaa sormenjäljet kun suurlähetystön tietokone meni jumiin. Toivottavasti onnistui, koska sormenjälkien lähettäminen postissa on vähän vaikeaa. Vuoden 2010 veropäätös on myös tehty. Saatiin kirje verotoimistolta, että tulossa on kohta. Mukavaa kun lähettivät tälläsen ilmoituksen.

Duunissa kahden ja puolen vuoden projekti on lopussa, mutta mitään ei olla vielä julkaistu siitä. Noin 50 sivua tuloksia on limbossa, mutta ei auta kun odottaa, että refereet saavat suuren inspiraation katsoo tulokset läpi.

Neutriinot eivät sitten ilmeisesti rikkoneetkaan valon nopeutta ja syy oli ilmeisesti triviaali moka yhdessä valokaapeliliitännässä. Riippumaton ICARUS koe on raportoinut tuloksia, joiden mukaan neutriinot eivät liikukaan ylivalonnopeudella. Opera kokeen pomo sai lähtee, kun jotkut kokeen jäsenet olivat ilmaisseet, että “off with his head”. Koko juttu oli harmillinen, mutta erinomainen esimerkki siitä kuinka tieteessä virheet korjaantuvat. Ei riitä, että yksi koe raportoi mullistavasta tuloksesta. Tuloksen pitää olla toistettavissa ja vahvistettavissa monella eri tavalla. Eli bye bye takyonit, ainakin toistaiseksi.

Äänestystä, lenkkeilyä ja umeshua

Talvi ehti sittenkin Regensburgiin. Pakkasta ei ole hirveesti, -15C yöllä, mutta pohjonen tuuli on aika pureva. Onneksi täysin tuulenpitävä hard-shell takki, pörrönen fleece ja puffyt hanskat pitävät lämpimänä. Kämpän lämpöpatteriongelmakin saatiin selvitettyä juuri ennen pakkasia. Jotain talviurheilua tekis mieli, kun nyt kerran tota lunta on ja aurinkokin paistaa (Regensburg on talvisin Saksan sumuisimpia kaupunkeja), mutta olen huono hiihtäjä ja luistelu on minusta pöljää hommaa. Tähän asti olen vain juossut iltalenkkejä. Jonkun verran olen nipistänyt lenkkien pituuksissa, koska korkeuserot tekevät lenkeistä raskaita. Tällä tavalla olen saanut parempia tuloksia. Yli 10 km lenkki nykyään vain kerran viikossa. Kunto on nyt parempi kuin koskaan ennen.

Duunia on paljon, mutta yliopistolla on vähän rahaa. Olen ollut projektirahalla ja sitä on huonosti saatavana keskellä vuotta. Voipi siis olla, että ens kuussa “palkka” maksetaan vähän toisenlaiselta osavaltion tililtä. Yks iso manuska on ollut jo neljä viikkoa refereillä ja raportteja odotetaan kuin kuuta nousevaa. Hyvää julkaisua tarvittaisiin nyt cv:hen. Aika todennäköiseltä kuitenkin vaikuttaa, että ens vuonna ei olla enää täällä. Joten jos joku haluaa käväistä kylässä tällä Regiksessä niin kannattaa pitää kiirettä. Satu kävi viikon alussa kylässä ja käväistään vastavierailulla Baselissa kunhan keretään. Hollannin kavereita on myös tulossa käymään jossain vaiheessa vähän keväämmällä ja Suomestakin on tulossa vierailijoita.

Sadun kanssa juteltiin umeshun äärellä mm. geenitestien käytöstä terveydenhuollossa. Tää on tietenkin 23andme:n takia ollut myös meidänkin intresseissä. Ihmiset on tehty eri tavarasta ja joskus joku hoito toimii paremmin tietyllä perimälle tai tietyille geenimuutoksille. Voi kysyä, että miksi tuota tietoa ei voisi käyttää hyväksi hoidoissa varsinkin nyt kun testauksien hinnat ovat romahtaneet. Norja on ensimmäinen maa joka tuo geeni-analyysin syövän hoitoihin. Normaalisti useimpien geenien kohdalla kysymyksessä on vähän sama asia kuin hirvivaaramerkkien idea maantiellä. Sen kun näkee on syytä kiinnittää huomiota eri asioihin kuin sillon, jos sitä ei ole. Toisaalta jos näen hirvivaaramerkin maantiellä ei se tarkoita sitä, että kilometrin päässä aina rysähtää.

Huomenna on sitten vaalit ja ajettiin viime lauantaille Müncheniin äänestämään. 250 km eestaas. Menkäähän kaikki uurnille, Suomessa ne on vähän lähempänä. Kakkonen tuli raapustettua paperiin, koska tässä tilanteessa kansainvälisten asioiden kokemus ja liberaali asenne ovat tärkeitä. Taloustilanne on vaikea ja kansa harmaantuu ja konserva-tiivistyy, joten tarvitaan vähän uutta tuulta, että saadaan asioita muutettua.

 

Loppiainen

Joulu Suomessa meni nopeasti. Nyt olen jo takaisin sorvin äärellä.

Loppiaista edeltävänä päivänä “tiernapojat” (Sternsinger) käväisivät toivottamassa hyvät uudet vuodet. Kyseessä on saksankielisissä maissa loppiaiseen liittyvä perinne, jossa itämaan tietäjiksi pukeutuneet lapset (ja knihti tietysti) käyvät ovilla laulamassa, lausumassa runoja ja keräämässä kolehtia – tällä kertaa Nicaraguaan. Nyt on kuulkaas sitten siunattu koti, ei varmaan haittaakaan tee kun tavoitteena on pikkasen parempi vuosi kuin 2011. Sternsingerit jättävät perinteisesti oveen liidulla kirjotetun “koodin” tänä vuonna 20*C+M+B+12, jossa kirjaimet tulevat tietäjien nimistä Caspar, Melchior ja Balthasar. Loppiaiseen liittyy myös saksalaisen maajussin nyrkkisääntö: jos talvi ei ole saapunut loppiaisena ei se saavu sinä vuonna ollenkaan. Katotaan nyt pitääkö tämä paikkansa, sillä täällä oli loppiaisena lähes keväiseltä tuntuva keli.

Viikon päästä on tarkoitus mennä äänestämään Muncheniin. Tää onkin sitten jo toinen kerta kun käväisen konsulaatissa Ismaninger Strassella. Tätä seuraava kerta tuleekin varmaan sitten aika pian kun passista loppuu kohta patterit. Äänestys = listan vähiten huonoimman henkilön numeron kirjoittaminen lippuun, joten herra H:n kakkonen tulee varmaan siihen raapustettua.

Siinä sivussa on tarkoitus käydä Deutsches Museumissa kattomassa millanen on  ihmiskunnan eka avaruudessa käväissyt värkki, Aggregat-4, tai tuttavallisemmin V-2-raketti.

Marian kappeli Hammersbachissa lokakuussa.

Jälkilöylyt

Cernissä pidettiin se paljon keskustelua jo ennalta herättänyt Higgs-seminaari ja sen sato oli odotuksien mukainen. Molemmat LHC:n isot kokeet, pienten katedraalien kokoiset CMS ja ATLAS kokeet, raportoivat signaalista 125 GeV hujakoilla, mikä olisi sopusoinnussa sen oletuksen kanssa, että Higgsin hitu on olemassa ja sen massa on juuri tuo 125 GeV eli noin 133 protonin massaa (linkit: CMS tulokset, ATLAS tulokset)

Signaali on tilastollisesti merkittävä, mutta ei riitä vielä siihen, että Higgsin hitu voitaisiin julistaa löytyneeksi. Toisaalta signaalit ovat jo aika epätodennäköisesti vain kohinan aiheuttamia valesignaaleja (olettaen tietenkin, että analyysin tekijät eivät ole mokanneet pahemman kerran). Statistiikka on 3.6 sigmaa ATLAS-kokeessa ja 2.4 sigmaa CMS:ssä. Viiteen sigmaan pyritään, se on virallisesti hyväksytty löydön kynnys. Yhdistettyä analyysiä ei ole vielä, mutta normaalisti pyritään siihen, että kokeet todistavat tulokset riippumattomasti. Nykyisistä luvuista pitää tietenkin nipistää vähän merkittävyyttä “look elsewhere” -ilmiön takia. Se tarkoittaa käytännössä sitä, että epätodennäköisiäkin asioita löydetään, jos niitä aletaan oikein etsiä kissojen ja koirien kanssa kaikkialta. Ja tässähän sitä Higgsin hidun olemassaolosta kielivää poikkeavaa signaalia ollaan tosiaan etsitty jo kaikkien mahdollisten eläinten kanssa. Joka tapauksessa merkittävyys on nyt noin 3 sigman suuruinen riippuen vähän siitä, mitä statistista analyysiä käytetään. Tämä tarkoittaa käytännössä “todiste” tai “vahva viite”, muttei vielä “löytö”. Jotkut ovat olleet vähän skeptisiä tulosten suhteen, mutta täytyy muistaa, että tämä kuuluu tieteeseen. Asiat hyväksytään todeksi vasta sen jälkeen kun todisteita on beyond reasonable doubt.

Skeptisiä kommentteja on kuulunut mm. sen takia, että kokeet raportoivat hidusta hieman eri massalla, toinen noin 124 GeV ja toinen 126 GeV. Täytyy tosin sanoa, että hituilmaisemien energiaerottelukyky ei ole lähelläkään Higgsin hidun aiheuttaman todellisen signaalin leveyttä, joka on luokkaa 0.01 GeV. Tuloksissa signaali siis vääjäämättä levenee paljon tätä leveämmäksi. Ja pitää myös muistaa, että kyseessä on tässä vaiheessa tosiaan vain kourallisesta hiukkashajoamisia, jotka tekevät eron Higgsin ja ei-Higgsiä välillä. Luvut kuulostavat kuitenkin olevan tarpeeksi lähellä toisiaan, mutta en ole tosiaan kokeet hyvin tunteva ekspertti asiassa ja he tekevät takuulla tarkemmat laskut. Loppu blogosfääristä löytyvä keskustelu pyörii lähinnä semantiikan ympärillä. Antaako “vahva todiste” (firm evidence), “asia ratkaisematon” (inconclusive) vai “houkutteleva viite” (tantalizing hint) parhaimman kuvan asioista tietämättömälle suurelle yleisölle. Luvut ovat kuitenkin julkistettu ja siinä se.

Hitufysiikan tulevaisuudelle nämä todisteet ovat hyvin, hyvin merkittäviä. Suurin osa hitufyysikoista on sitä mieltä, että Higgsin hituun liittyvän sähköheikon vuorovaikutuksen symmetriarikon ymmärtäminen on oleellista uuden fysiikan tutkimuksen kannalta. Koska tähän mennessä ei olla tiedetty Higgsin hidun massaa saatika edes sen olemassaoloa, niin markkinoille on tullut jo monta vaihtoehtoista, viritettyä tai epävarmaan suuntaan laajennettua teoriaa uudelle fysiikalle. Jos Higgs vahvistetaan ensi vuonna löytyvän tuolta 125 GeV massan tuntumasta se fokusoi jo hyvin paljon teorian kehittämistä. Jo tämä evidenssi riittää siihen, että fyysikot voivat kohdistaa työnsä sellaisiin teorioihin, jotka ovat sopusoinnussa nyt havaitun evidenssin kanssa.

Higgsin bosoni, lopultakin (?)

Noni! Huhumylly pyörii eikä kukaan Cernin fyysikoista enää kovasti peittele sitä, että huomenna 13.12.2011 on se suuri päivä kun ensimmäiset viitteet Higgsin bosonin olemassaolosta julkaistaan. Huhujen mukaan Higgsin bosonin massa olisi noin 125 GeV eli noin 133 protonin massaa. Se on se massa, mikä Higgsin hidulla arveltiinkin olevan epäsuorien teoreettisten vinkkien, mm. Higgsin hidun vahvan top-kvarkki-kytkennän takia. Nyt jännittävää on oikeastaan vain se, että kuinka vahva näyttö olemassaolosta lyödään huomenna kalvolle. Se tieto kertoo samalla senkin, että kuinka kauan menee ennen kuin fysiikan oppikirjoista pitää tehdä seuraava painos. Tulokset julkistetaan huomenna klo 14 paikallista aikaa seminaarissa, jonka livefiidiä voi katsoa täältä.

Täytyy sanoa, että tää on iso juttu ihan tälläselle tiivin aineen fysikkaankin erikoistuneelle fyysikonplantulle. Syy ei ole niinkään se, että tein duunia pari vuotta CERN:in CMS-kollaboraatiossa, jonka spoke puhuu huomenna. Tää Higgsin bosoni on vain se puuttuva pala, jota ilman hitufysiikan standardimalli ei ole täydellinen. Siitä ollaan puhuttu jo 1960-luvulta lähtien, kun sen olemassaolo ennustettiin Peter Higgsin, Tom Kibblen ja muiden toimesta. Itse olen opiskelijana laskenut kvanttikenttäteoriaa skalaarikentille ja kursseilla tietenkin mainittin, että sillon KUN Higgsin hitu havaitaan Cernissä niin me tiedämme, että se on juuri näiden kenttien kvantti, joille just tehtiin paperit täyteen vaikeita laskuja ja häiriöteoriaa ja renormalisaatioita.

Higgsin kenttä ja siihen liittyvä kvantti, eli tuo Higgsin bosoni, selittävät sen miksi sähköinen vuorovaikutus on luonnossa niin vahva verrattuna heikkoon vuorovaikutukseen, joka on.. öö.. heikko ja ilmenee vain atomitason tapahtumissa eli lähinnä radioaktiivisessa beta-hajoamisessa. Sähköinen ja heikko vuorovaikutus ovat saman ilmiön, sähköheikon vuorovaikutuksen, kaksi eri puolta, joten täytyy olla joku mekanismi miten samoista lähtökohdista syntyvistä vuorovaikutuksista tuleekin täysin erilaiset. Se perimmäinen syy on siinä, että heikon vuorovaikutuksen välittäjähiukkaset, Z ja W bosonit, kytkeytyvät Higgsin skalaarikenttään, mutta sähköisen vuorovaikutuksen välittäjähitu fotoni ei kytkeydy. Tuo Higgsin skalaarikenttä on olio joka on läsnä kaikkialla, koko maailmankaikkeudessa, ja se luo Z ja W bosoneille massan, mutta fotoni jää massattomaksi. Massaa kun ei ole, ei ole myöskään energiaa, sanoo Einstein. Fotonin voi siten kvanttiteorian mukaan nyhjästä tyhjästä vaikka kuinka pitkäksi aikaa jolloin se kelpaa välittämään vuorovaikutusta vaikka toiselle puolelle maailmankaikkeutta. Massalliset Z ja W hidut eivät ole näin onnekkaita vaan joutuvat tyytymään välittämään vuorovaikutuksia aivan lyhyille kantamille atomitason maailmassa. Higgsin kentä oma kvantti on tuo Higgsin bosoni. Higgsin bosonin olemassaolo kielii siis siitä, että olemme löytäneet Higgsin kentän ja samalla voimme selittää tyydyttävästi sen miksi nämä kaksi vuorovaikutusta, sähköinen ja heikko, ovat sellaisia kuin ovat.

Z ja W bosonit löytyivät Cernissä jo 1980-luvulla, mutta tätä Higgsin bosonia on pirun vaikea havaita eikä siitä olla tähän mennessä nähty vilaustakaan. Jos hitutörmäys luo Higgsin hidun se hajoaa alta aikayksikön. Higgsin hidun elinaika riippuu sen massasta, mutta se on suurinpiirtein sitä luokkaa, että jos Higgsin hitu liikkuu noin valon nopeudella niin se pääsee vain  atomiytimen halkaisijan pituisen matkan ennen kuin viikate heilahtaa. Koeta siinä sitten havaita sellaista hiukkasta. Higgsin bosonin hajoamistuotteet ovat valitettavasti myöskin sellaisia etteivät ne ole tyypillisiä vain ja ainoastaan Higgsin bosonin hajoamiselle. Eli jos nähdään hiukkashajoaminen niin se voi olla Higgsin hitu tai sitten ei. Koskaan ei voi olla varma! Jotta ongelma ei olisi ihan liian helppo niin näyttää pahasti siltä, että Higgsin bosoni lymyää siellä energia-alueella, missä signaali yleensä hukkuu valtavaan kohinaan. Koetapa kuulla toisen kuiskaus jos korvan vieressä pauhaa valtavat kaapit.

Paha tilanne. Ongelma on siis vaikea, mutta sen ratkaisemiseksi onkin kulutettu tuhansia ja tuhansia työvuosia ja poltettu miljardeja rahaa. Syystä saattaa siis cerniläisten huulilla olla pieni hymynpoikanen huomenna, koska lyyti on viimein kuulemma alkanut kirjottaan. Pelastus tulee siinä, kun törmäytetään hiukkasia noin 350 tuhatta miljardia kertaa jolloin joissakin noista törmäyksistä muodostuu kenties Higgsin hiukkasia. Sille tyypillisiä hajoamistuotteita syntyy noissa törmäysissä pikkasen enemmän kuin tilanteessa, että Higgsin kenttää ei olekaan. Tuo energiaikkuna jossa “ylimääräisiä” hajoamistuotteita havaitaan on aika kapea, noin 10 MeV luokkaa, joka on vain noin miljoonasosa Cernin kiihdyttimen kokonaisenergiasta. Tuossa pienessä energiaikkunassa pitäisi näkyä pieni piikki “liikaa” törmäyksiä, joissa on syntynyt Higgsin bosonin hajoamistuotteita. Jos näin on niin voidaan sanoa, että aha! Jotta voitaisiin olla varma asiasta pitää signaalin erottua kohinasta. Kaikki ovat korostaneet, että tiistaina ei tulla esittämään dataa, jonka perusteella olisi selvää kuin pläkki, että Higgsin hitu ON olemassa. Voi edelleen olla niin, että signaali onkin kohinasta syntyvä huijarisignaali. Teknisesti sanottuna viiden sigman luottamusrajaa ei siis vielä saavuteta huomenna, mutta cerniläiset näyttävät huhujen mukaan olevan vakuuttuneita, että ens vuonna raja ylittyy ja fysiikan oppikirjat menevät uusiks. Saattaapi olla, että sen jälkeen cerniläiset ottavat viimein pienen loman.

Sokeribiitti pohjalla: Z ja W bosonit löytyivät vuonna 1983. Nobeli löydöstä jaettiin 1984.

 

Picked up for you

Viikon tiedehypetykset fysiikassa ovat olleet aika ällistyttäviä.

Kvanttifysiikassa hämmennystä on aiheuttanut lontoolaisten fyysikoiden paperi jossa he (muka) osoittavat, että kvanttimekaniikan todennäköisyystulkinta on formalismin vastaista. Todennäköisyystulkinta on ollut koko kvanttimekaniikan kulmakivi siitä lähtien kun Dirac, Born, Bohr ja kumppanit formuloivat statistisen transformaatioteorian 20-luvulla. Kööpenhaminalaisessa tulkinnassa aaltofunktio kuvaa todennäköisyyksiä ja tuo aalto romahtaa havainnossa kokeen osoittamaan tilaan. Einsteinin oli vaikea hyväksyä tätä ja ajatteli, että kvanttimekaniikka on epätäydellinen teoria ja piilossa oli vielä muuttujia, jotka tekisivät teorian täydelliseksi ja todennäköisyyksiä ei tarvittaisi. John Bell, Alain Aspect ja muut osoittivat, että tämä ei ole mahdollista. Piilomuuttujia ei ole. Hugh Everettin monimaailmatulkinta tuli taas 50-luvulla ja tasa-arvoisti koko kvanttimekaniikan siinä mielessä, että samat kvanttimekaniikan yhtälöt pitäisi kuvata myös havainnoitsijoita, joten aaltofunktion romahtaminen ei olisi fysikaalinen tapahtuma. Everett tulkitsi, että historia haarautuu havaintoprosessissa ja jokainen mahdollinen tapahtuma tapahtuu jossakin rinnakkaistodellisuudessa. Tää on tietenkin vähän hullu teoria (tai oikeastaan metateoria). Se saattaapi jopa pitää kutinsa – ongelma on vain se, että miten saada se selville.

Nyt nämä lontoolaiset ovat kaivaneet asian taas esille ja lyhyellä laskulla osoittavat, että jos oletetaan, että samaa fysikaalista tilaa voi vastata kaksi eri aaltofunktiota niin se on ristiriitaista kvanttimekaniikan lakien kanssa. He muodostivat aaltofunktion kahdesta tilasta, jotka ovat tietyllä todennäköisyydellä samoja. Siis samanlainen hitu, sama liikemäärä, sama spini etc. (Teknisesti: kaikkien mahdollisten kommutoivien observaabelien joukko). Mitä nyt normaalisti oletetaan, että tietty fysikaalinen tila ON. Sitten he osoittavat muodostamalla kahden samanlaisen korreloimattoman systeemin yhdistelmäaaltofunktion, että vaikka fysikaalinen tila olisikin sama niin mittausjärjestelmä voi erottaa aaltofunktiot toisistaan. Tämä on ristiriitaista koska aaltofunktiossa olisikin enemmän informaatiota kuin fysikaalisessa tilassa. Tämä ei ole heidän mukaansa sopusoinnussa todennäköisyystulkinnan kanssa ja tästä ollaan vedetty se johtopäätös, että aaltofunktio onkin The Todellisuus, eikä vain todennäköisyysjakauma sille, minkälainen todellisuuden pitäisi olla.

Täytyy sanoa, että tämä keskustelu on mennyt jo vähän ontologian puolelle. Mikä ON fyysinen todellisuus ja mikä on vain kätevä nyrkkisääntö tai laskujen apuväline. Tuloksella voi olla myös sellainen tulkinta, että kaikki kvanttitilat ovatkin yhteydessä toisiinsa, eli pystyvät kommunikoimaan minkä tahansa muun tilan kanssa. Tämä jos mikä veisi fyysikolta yöunet.

CERN:issä OPERAn koetta on paranneltu niin että neutriinoja lähetetään lyhyissä 7 nanosekunnin pituisissa sarjoissa. Tällöin on helpompi yhdistää neutriinon syntyaika ja havaintoaika ja päätellä siitä neutriinon nopeus. Neutriinot jatkavat edelleen hurjaa vauhtia, pikkasen yli valon nopeuden. Viimeisimmässä ajossa havaittiin 20 neutriinoa ja niiden nopeus on yhä noin 7000 m/s yli valon nopeuden. Skeptikoilla on vielä se ässä hihassa, että OPERA:n kellot saattavatkin olla pikkasen epäsynkronissa. OPERA tahdistaa kellonsa lähtöpisteen ja havaintopisteen välillä GPS-järjestelmän avulla ja jos tässä tulee jotain systemaattista (suhteellisuusteoreettista) virhettä niin tietenkin kulkuaikalaskutkin menevät mönkään. OPERA-koe on tähän asti ollut siinä uskossa, että kaikki tärkeät suhteellisuusteoreettiset efektit ovat GPS-signaalissa korjattu. Kaipa tässäkin tapauksessa superkovaa dataa saadaan vain jos porataan 700 kilometrin reikä ja lähetetään valo ja neutriino samaan aikaan ja mitataan kumpi tulee maaliin ensimmäisenä.

 

Muutto

Muutettiin kuun alussa vanhan kaupungin reunalle. Tämä on jo viides osoite mitä minulla on ollut Regensburgissa. Vuokrattiin isohko kärry ja roudattiin kaikki vielä Hollannissa olleet tavarat (noin 16 kuutiota) Regikseen. Painoa oli lastatussa kaarassa kyllä sen verran, että siinä ylämäkiä ajellessa pieni vaihde silmässä tuli mieleen, että tätäkö se rekkakuskin elämä sitten on. Niko oli lentänyt Suomesta auttamaan meitä. Kiitos kovasti, en kyllä ymmärrä miten muuten oltaisiin selvitty tuosta muuttokeikasta from hell.

Nyt ollaan purettu pahvilaatikoita ja niitten mukana on tullut jotain minkä takia hengitys vinkuu, korvat ovat tukossa, nenä vuotaa ja silmiä kirvelee. Veikataan, että se jokin on pöly. En saa tarpeeksi unta sen takia ja huimaus on pahentunut. Antihistamiineista on rajoitettua hyötyä, kun alkavat tehota vasta tuntien päästä ja niiden sivuvaikutukset ovat varsinkin nyt sellaset, että seuraavan päivän luovalle työlle voi kyllä sanoa heiheit.

Työssä on kyllä syntynyt jotain valmista ja kunhan sisäiset refereet saavat luettua manuskan se lähtee eteenpäin. Saa nähä miten paperin käy. Harmi ettei se ehtinyt uusiin työhakemuksiin, mutta ei voi mitään. Sitten vaan seuraavan papyroksen kimppuun.

Saksalaiset ovat joskus kummallista sakkia. Edellinen vuokranantaja istuu takuurahojen päällä kun valitti jostain pienistä jutuista, jotka Suomessa menisivät normaalin kuluman piikkiin tai ei huomattaisi ollenkaan. On kuulemma yleistä. Ei ole kyllä yhtään ylimääräistä aikaa tai energiaa alkaa tapella asiasta.

Valoa nopeammin (?)

Tän viikon suuressa tiedeuutisessa OPERA-koe väitti havainneensa valonnopeutta vikkelämpiä neutriinoja. OPERA tuottaa neutriinoja Cernissä, Genevessä, ja ampuu ne maan läpi Italiaan Gran Sasso laboratorioon 730 kilometrin päähän, jossa pieni osa suihkusta törmää hiukkasilmasimeen. Se suuri tulos on nyt se, että kollaboraatio havaitsee neutriinon ilmaisimessa noin 60 nanosekuntia valon vastaavaa kulkuaikaa aikaisemmin, eli neutriino olisi kulkenut valoa nopeammin. Vaikka yritys on ollut kova, kollaboraatio ei ole toistaiseksi keksinyt mikä virhe kokeissa tai laskuissa olisi. Tuon 60 nanosekunnin aikana valo etenee noin 20 metriä. Se on pieni matka, mutta epävarmuuden kokeissa väitetään olevan vain muutama metri puoleen tai toiseen.

Einsteinin suhteellisuusteorian mukaan on olemassa suurin nopeus, jota nopeammin mikään informaatio ei voi kulkea. Normaalisti fysiikassa valon ajatellaan saavuttavan tuon maksiminopeuden, koska fotoneilla ei ole lepomassaa. Tiedepalstat ovat nyt täynnä arvauksia siitä miten fysiikkaa muutettaisiin, jos OPERAn tuloksessa ei ole virhettä. Pitäisikö muuttaa kvanttifysiikaa vai suhteellisuusteoriaa minimaalisesti vai kaikkea yhtä aikaa. OPERA mittasi myös sen, että riippuuko neutriinojen nopeus niiden energiasta, mutta ei havainnut statistisesti merkittävää eroa matalalla energialla (keskimäärin 13.9 GeV) ja korkealla energialla (keskimäärin 42.9 GeV).

Mainittakoon, että tämä ei ole ensimmäinen kerta kun neutriinojen havaitaan liikkuvan valoa nopeammin. MINOS-koe jenkeissä tuotti vastaavanlaisen tuloksen vuonna 2007, mutta statistinen epävarmuus oli niin suuri, että suurempaa älämölöä ei syntynyt eikä tuolloin vielä ajateltu, että neutriinoilla olisi oikeasti valon nopeutta suurempi nopeus. Kun supernova 1987a räjähti tähden ytimen romahtamisen luoma neutriinovuo havaittiin valosignaaliin verrattuna pari tuntia aikaisemmin maassa. Tosin tässä tapauksessa ajateltiin, että valoimpulssi syntyisi vasta kun supernovan shokkiaalto ehtisi tähden pinnalle, minkä arveltiin selittävän aikaeron. Ja jos OPERAn havaitsema nopeus olisi totta kaikissa tapauksissa, olisi kyseisen supernovan tapauksessa aikaero pitänyt olla huomattavasti suurempi, luokkaa useampi vuosi. Supernovan syntymekanismeja ei tosin tiedetä niin tarkkaan, että epävarmuuksia ei olisi. Supernova 1987a:n jäljiltä ei ole edes löydetty neutronitähteä, minkä muodostuminen olisi teorian mukaan synnyttänyt tuon neutriinovuon.

Romukopasta on nyt sitten kaivettu monta teoriaa uuteen tarkasteluun. Valoa nopeammat tachyonihiukkaset, Lorentz-invarianssin rikkovat neutriino-oskillaatiot, muutokset kausaalisuuteen tai suhteellisuusteoriaan ja ajassa muuttuva valonnopeus. Noista voi jokainen valita suosikkinsa tai sitten kyhätä ihan oma teoria. Vedonlyöntitarjouksia on esitetty. Nyt, jos luonto on tosiaan nurinkurinen, olisi mahdollisuus voittaa ainakin talo tahi mallasviskipullo. Tosin menetät tietenkin talosi/mallasviskisi, jos OPERA on mokannut. Mutta yrittänyttähän ei laiteta!

Elben Firenze

Kävin tutustumassa Dresdenin Max Planck instituuttiin ja pidin koeluennon. Se meni kohtuullisen hyvin. Ainakin hyviä kysymyksiä sateli ja huomasi, että perjantai-iltapäivästä huolimatta jengi oli skarppina. Tähtäimessä on vierailevan tutkijan paikka. Nämä ovat 1+1 vuoden sopimuksia. Ei siis tule olemaan loppusijoituspaikka vaan pikemminkin jonkinlainen välivaihe, että voin kehittää tutkimustani ja rauhassa tähyillä sitä jo pitään tähtäimessä ollutta tenuretrackia tai edes aloittelevaa ryhmänjohtajan paikkaa. Päätös Max Planckista tulee parin viikon sisällä.

Kurt Vonnegutin Slaughterhouse-5 on luvun alla. Dresden on vähän outo sekoitus kaikenlaista: vanhoja taloja, derkkulalle tyypillisiä kerrostaloja ja uusia ostoskeskuksia. Sodassa tuhoutuneita taloja rakennetaan uudestaan samalaisiksi kuin ne olivat ennen palopommitusta. Lähellä on Sächsische Schweiz, joka näyttää mukavalta paikalta vaellella ja Prahaan on vain 160 km. Kaippa tuolla vuoden tai pari viihtyy, jos tarjous tulee.

Illalla kävimme Soy’s Sushissa, pienessä mutta kehutussa sushibaarissa. Sushi oli hyvää ja tunnelma oli rento. Valittevati tosin join paikan saket loppuun, joten jouduin jatkamaan umeshulla.

Nyt olemme taas Regensburgissa. Toisella puolella katua on sairaalan helikopteriparkki, josta lähtee koptereita kovan melun kanssa myöhäänkin illalla. Naapuri joskus kiroilee niille parvekkeelta, mutta mua ei tietystä syystä haittaa pahemmin.

Toipuminen on edennyt aika nopeasti. Viime aivokuvissa ei näkynyt enää kovasti mitään ikävää. Unen tarve on edelleen koholla, noin 10 tuntia vuorokaudessa vähän riippuen siitä onko päivän aikana ollut kovasti häppeninkii. Joskus on lisäksi huimausta, varsinkin jos on stressiä. Tämän takia koetetaan pitää ensi viikolla alkava Suomen loma rauhallisissa merkeissä. Siis fyysisen kunnon kanssa ei ole ongelmaa, mutta jos ympärillä on paljon hässäkkää, härdelliä ja melua niin jaksu alkaa loppumaan.

Monet ovat olleet yllättyneitä miten asiat ovat menneet. Ei menny ihan niinku elokuvissa. Niissähän isku päähän johtaa siihen, että uhri on vähän aikaa tajuton ja pikkulinnut laulavat, mutta sitten herätään ja pyyhitään pölyjä takista ja ollaan niin kuin mitään ei olisi tapahtunutkaan. Proffa Regiksessä kommentoi, että on varmasti hyvä etten muista mitään itse onnettomuudesta ja putoamisesta. Hänellä oli ehkä mielessä tuo käsitys, että kun pudotaan karjutaan täyttä kurkkua kauhusta. Muistelin tosin, että yhdessä lukemassani kirjassa (Fergus Fleming, Killing Dragons) oli jotain juttua asiasta. Väitettiin, että mitä yleisimmin tapahtuu olisi pikemminkin päinvastainen. Tyyneys, tarkkuus, ajan subjektiivinen hidastuminen, jopa triviaalit ajatukset, kuten vaikka se että toivottavasti taskussa oleva kello tms. ei mene hukkaan. Ja sitten tietenkin joissakin tapauksissa se klassinen, että näkee elämänsä menevän filminä edessään.

Muutto(ja)

Muutimme pois Delftista viime viikolla. Tai oikeastaan tavaramme
muuttivat väliaikaisesti ystäviemme luo ja odottavat siellä pari
kuukautta sitä, että työkuviot selkenevät. Sen ajan asumme Regensburgissa pienessä yksiössä.

Kun 6 vuotta sitten muutimme Delftiin tavaraa kulki mukana 15
kuutiota. Nyt kun vuokrasimme 18 kuution pakettiauton se pakkautui
täyteen ja sen lisäksi veimme Ford Transitilla vielä 2 lastia tavaraa
pois jäteasemalle. Oikeastaan tarve oli heittää paljon enemmän
menemään ja tulla toimeen vaan sadalla esineellä (2 kippoa, 2
lusikkahaarukkayhdistelmää ja 96 muuta esinettä). Seuraava muutto
olisi silloin paljon helpompi. Ehkä sit seuraavalla kerralla. Onneksi
ystävät auttoivat kuitenkin niin paljon muutossa, että homma saatiin tehtyä.

Siinä kun pakkasin ja aivastelin pöly/homeallergian takia sain sitten
viestin Suomesta, että mummo on nukkunut pois. Hän oli viimeinen
isovanhempani. Elämä oli pitkä, melkeen 97 vuotta. Lyhyt mutta äkäinen
sairaus vei viimeiset voimat. Kuitenkin toivoin, että olisin pystynyt
vielä juttelemaan hänen kanssaan. Kun olin viimeksi jutellut hänen
kanssaan vuosi sitten hän oli ollut aivan oma itsensä, aina niin
positiivinen asenne ja energinen ja eläväinen luonne. Tuli vähän tippa
simmuun kun kuulin hänen toivoneen, ettei hänen tarvitsisi olla siinä
kunnossa, että olisi muiden käänneltävänä ja väänneltävänä. Tosin se melkein
toteutuikin. Löysin tädin lähettämät valokuvat mummon arkistosta ja
taidan niillä pitää pienen “muistotilaisuuden”. Hautajaisiin en
valitettavasti pääse kun on oltava MRI-kuvauksissa.

Muutto otti voimille, mutta nyt koetan taas huilata vähän. Luvun alla
on Michael Palinin Himalaya kirja. T. on myös kaiken muuttostressin
takia puhki ja poikki.

Toipumista

Eilen tuli neljä viikkoa onnettomuudesta ja toipuminen on käynnissä. Viime päivät ovat tosin olleet vähän hankalia, mutta lekurit ovat korostaneet, että toipumisessa voi ajoittain tulla takapakkejakin. Kävin jo duunissakin pikaisesti näyttäytymässä, mutta lomakaudesta johtuen siellä oli aika tyhjää. Mielialat ovat kyllä olleet aika korkealla, kiitos etenkin T:n seuran. Pääsärkyä on tosin lisännyt työhuolet ja byrokratia.

Alunperin suunnitelma oli, että olisin aloittanut Dresdenissä Max Planck instituutissa hommat syyskuussa, mutta en ole vielä pystynyt käymään paikanpäällä. Idea on nyt yrittää toipua syyskuun puoliväliin asti, toivoa että voin mahdollisimman hyvin ja mennä sit pitämään puhe sinne Dresdeniin. Tämän perusteella he sitten päättävät tarjoavatko paikkaa. Alustavasti he suhtautuivat jo positiivisesti hakemukseeni, mutta toivottavasti olen syyskuussa siinä kunnossa, että voin antaa positiivisen kuvan. Valitettavasti muut hakemukset eivät tuottaneet mitään tenuretrackiä tai aloittelevan ryhmänjohtajan paikkaa. Lähimmältä liippasi Turussa, mutta pikkulinnut visersivät, että fysiikka olisi saanut siellä niin paljon rahoitusta, että tänä vuonna olisi muiden tieteiden vuoro.

Kesän kelit eivät ole olleet kummoset ja olemme olleet harmittavan paljon neljän seinän sisällä. Meillä on nyt joku toive, että pääsisimme käymään Suomessa jossain vaiheessa syksyä riippuen terveys- ja työasioiden kehittymisestä.

Onnettomuuden syy on edelleen epäselvä, kun en muista mitään tapauksesta ja luultavasti syy jääkin epäselväksi. Ainakin se oli tekstikirjaesimerkki siitä, että suurin osa onnettomuuksista ei tapahdu kiivetessä ylös vaan laskeutumisvaiheessa. Pudotus oli pitkä, mutta vauriot jäivät tähän suhteutettuna lieviksi ilmeisesti sen takia, että kuuleman mukaan törmäsin pari kertaa seinämään ilmalennon aikana, mikä hidasti vauhtia. No, jatkossa kiipelyt jäävät boulderointeihin sitten kun sen aika joskus tulee. Nyt on vaan kiikarissa parantua ja saada elämä taas normaaleihin raiteisiin.

Totenkirchl, josta melkeen tuli nimensä väärtti.

Higgs?

Cernissä LHC kiihdytin on toiminut erinomaisesti ja kesäkuun loppuun mennessä koko vuoden data-tavoite ( 1 fb^-1) on jo saavutettu. Luultavasti koko tälle vuodelle on tulossa 2-3 kertaa enemmän dataa kuin tämä tavoite. Kesän konferensseissa on jo vilautettu preprinttejä Higgsin bosonin metsästyksen tuloksista. Higgsiä ei ole löydetty ja  tämän ATLAS-kokeen paperin mukaan Higgsiltä alkaa jo loppua energia-alue jossa se voi piilotella. Paperin mukaan noin 150 protonin massan hujakoilla on pientä viitettä, että sieltä Higgs saattaisi löytyä, mutta varoituksen sana on paikallaan. Juuri tuolla energia-alueella kokeiden sensitiivisyys on matala (eli signaalia on vaikeata erottaa “taustahälystä”) ja tuo signaalin tynkä saattaa lisädatan valuessa joko vahvistua tai kadota pois. Koska massa-alue jota tarkastellaan on niin laaja niin aina on mahdollisuus, että vääriä signaalintynkiä muodostuu vain kadotakseen tarkemmalla tarkastelulla pois.. Hyvät uutiset ovat kuitenkin siinä, että loppuvuoden datalla saadaan asiantuntijoiden mukaan mahdollisesti jo statistisesti merkittävä signaali Higgsin olemassaolosta jos se tosiaan on tuolla massa-alueella. Ja se, jos Higgs ei ole missään olisi vieläkin merkittävämpi tulos ja ajaisi teoreetikot takaisin konferensseista pölyisille kirjoituspöydille.

Jos itse pitäisi veikata jotain niin laittaisin lanttini likoon sen puolesta, että Higgs löytyy tuolta kyseiseltä massa-alueelta seuraavan vuoden aikana.

–

Tänään tuli 3 viikkoa täyteen onnettomuudesta ja olo on jo paljon parempi, mutta huimaus ja väsymys ovat edelleen aika pahoja. Päivän aikana pitää nukkua useaan kertaan ja tuo huimaus (vertigo) on vähän kuin olisi ollut liian kauan vinhaa pyörivässä karusellissä. Huimaus tuntuu pahemmalta paikoissa joissa on kova melu tai paljon aistiärsykkeitä. Kerran ärsykkeenä toimi myös aaltoilevat viivat. Iltaisin ollaan käyty kävelyllä, mutta vakavampi urheilu saa odottaa useamman kuukauden. Neurologi oli tosin tällä viikolla suhteellisen positiivinen pitkän aikavälin ennusteen kanssa.

Kiipeilyonnettomuus

Olin toissaviikonloppuna kiipelemässä Itävallassa Kaisergebirgeen kuuluvalla Todtenkirchl vuorella kollegan kanssa. Iltapäivän lopulla päästiin huippuharjanteelle mutta kaverini oli pahasti dehydroitunut. Päätimme hätäratkaisuna laskeutua samaa reittiä kun olimme kiiveenneet, mikä oli jo sinänsä paha virhe, koska se yleensä tietää vain vaikeuksia vaikeilla reiteillä (tämä oli taso VI). Jo ensimmäisen abseilauksen jälkeen köysi oli jumissa ja yritin turhaan vapauttaa sitä. Olin tällöin mielenstäni prusik-solmulla kiinni köydessä, mutta jotain meni pieleen. Minulla ei ole tästä eteenpäin yhtään mitään muuta muistikuvaa lauantain tapahtumista.

Pelastusraportin mukaan tipuin noin 15 metriä. Kypärä meni aivan tohjoksi. Olin pitkään tajuttomana ja kaverini joutui tilaamaan helikopterikuljetuksen. Luultavasti tämä oli itsessään aika vaikea toimenpide pystysuorallla seinällä, mutta minut onnistuttiin lennättämään Kufsteinin sairaalaan ja pistettiin useamman rötgenin ja MRI:n läpi. Kun heräsin tajuttomuudesta Kufsteinin lääkärit korostivat, että minulla oli ollut perkuleesti onnea. MRI:n mukaan päässä oli jonkkun verran verenvuotoa, aivotärähdyksen kaverina aivoruhje, ja myöhemmin Regensburgissa havaittiin vielä diffuusi aksonivaurio.

Viimeinen kuva kamerasta. 400 metriä alempana Schneelochin lumet.

Lisäksi niskassa muutama nikama oli murtunut. Kuinkin olin hengissä eikä muita luita ollut hajalla. Jossain vaiheessa sain sen verran tajunnan tasoa takaisin, että pystyin soittamaan vaimolleni Tuulille, tosin kuulemma puhelussa ei ollut paljon päätä eikä häntää. Tuuli otti seuraavana päivänä junan Kufsteiniin ja on siitä lähtien ollut tukena ja seurana vuoteen vierellä ja hoitanut käytännön järjestelyt mitä en ole pystynyt hoitamaan. Kuulemma yritin soittaa saksassa viranomaisille puheluja ruotsiksi. Jossain vaiheessa poliisi soitti Kufsteinin osastolle ja kyseli tapahtumasta, mutta en voinut sanoa, muuta kuin, että en muista mitään itse onnettomuudesta, enkä kovin paljon päivistä onnettomuuden jälkeenkään.

Tuuli on ollut korvaamattomana tukena ja apuna paranemisen aikana. Hän joutui jättämään lopputyönäyttelyn siivouksen muiden harteille onnettomuuden takia ja cancellaamaan Suomen reissun. Toiveessa on nyt, että pääsisimme Suomeen syyskuussa jossain vaiheessa molemmat. Nyt se on myös päätetty: en enää kiipeile vuorilla, korkeintaan käyn moikkaan solissa lampaita ja murmeleita.

Tällä hetkellä (11 pvää tapahtuman jälkeen) olo on jo vähän parempi, mutta väsymys yhä piinaa aika usein, Lisäksi huimausta ja lyhytkestosen muistin vaikeuksia esiintyy vielä säännöllisesti. Lääkärien mukaan lopullinen toipuminen vie viikkoja tai kuukausia. Kiitos kaikille ystäville ja sukulaisille tuesta ja pakettilähetyksistäkin tämän aikana.

Viimeinen sukkulalento

Perjantaiksi 8.7. on scheduloitu viimeinen avaruussukkulalento. Sukkulan on aikaki jäädä eläkkeelle, koska se perustuu vanhaan tekniikkaan ja käyttökustannukset ovat hyvin korkeat. Mun ikäluokan sukupolvi kasvoi kuitenkin sukkulalentoja (ja onnettomuuksia) katsoen. Muistan vieläkin pikkukoulussa Challenger-onnettomuuden jälkeen päivänavauksen, jossa asiaa tietenkin käsiteltiin.

Tässä Sciencen artikkelissa pohditaan lyhyesti sukkuloiden merkitystä tieteelle, vaikka sukkulaa ei suunniteltu ensisijaisesti tiedettä silmällä pitäen. Sukkula kuljetti kiertoradalle puoli tusinaa tiedesatelliitteja, korjasi Hubblea ja kuljetti tieteellisiä kokeita avaruusasemalle. Kritiikki koko sukkulaohjelmaa kohtaan on kuitenkin ollut kovaa. Sukkula ei lentänytkään avaruusbussin tavoin noin 20 kertaa vuodessa avaruusasemalle vaan lentojen lukumäärä oli keskimäärin alle viisi. 14 astronauttia on kuollut kahdessa onnettomuudessa. Sukkulaohjelman hintalappu on myös ollu todella korkea, noin $1.5 miljardia per lento. Tätä voi verrata siihen, että esimerkiksi Ariane 5 laukaisi pari vuotta sitten kaksi hyvin merkittävää tiedesatelliittia (Planckin ja Herschelin) noin kolmasosalla tästä hinnasta. Sukkula suunniteltiin uudelleenkäytettäväksi, mutta lopullinen versio ei oikeastaan ollut edes sitä, koska ulkoinen polttoainetankki ei ollut uudelleenkäytettävä. Voidaan myös sanoa, että samalla turvallisuudesta tingittiin, koska sukkulahan ratsastaa polttoainetankin selässä avaruuteen eikä sen kärjessä. Tämä altistaa sukkulan kaikelle romulle mitä raketista voi laukaisun yhteydessä irrota, mikä johti lopulta Columbian tuhoutumiseen. Voidaan kovasti spekuloida, että oltaisiinko Marsissa jo käyty jos koko sukkulaohjelma ei olisi syöny niin suurta osaa Nasan budjetista vuosikymmenien aikana.

On siis aika siirtyä eteenpäin ja ruvettava suunnitelemaan samalla myös uusia rakenttiteknologioita, joilla päästäisiin vähän pidemmälle kuin maan kiertoradalle. Bye bye Space Shuttle.