Väitös (fysiikka): FM Jesse Huhtala
FM Jesse Huhtala esittää väitöskirjansa ”WANTED: Particles - free or absorbed” julkisesti tarkastettavaksi Turun yliopistossa lauantaina 7.11.2026 klo 12.00 (Turun yliopisto, Quantum, Quantumin auditorio, Vesilinnantie 5, Turku).
Vastaväittäjänä toimii vanhempi yliopistonlehtori Esko Keski-Vakkuri (Helsingin yliopisto) ja kustoksena professori Kalle-Antti Suominen (Turun yliopisto). Tilaisuus on suomenkielinen. Väitöksen alana on fysiikka.
Tiivistelmä väitöstutkimuksesta:
Väitöskirjan aiheena ovat hiukkasfysiikan matemaattisen viitekehyksen, niin kutsutun kvanttikenttäteorian, käsitteelliset ongelmat. Näitä ongelmia ratkotaan väitöskirjassa matemaattisin keinoin niin sanotuilla operationaalisilla menetelmillä, eli käyttämällä mahdollisimman käytännönläheisiä määritelmiä.
Erityisenä huomion kohteena väitöskirjassa on hiukkasen käsitteen monimutkaisuus modernissa hiukkasfysiikassa. Arkipäiväinen hiukkasen käsite muistuttaa avaruudessa leijuvaa pientä palloa, joka sinkoilee paikasta toiseen huimaa vauhtia. Moderni fysiikka ei tue näin yksinkertaista käsitystä. Kvanttikenttäteoriassa hiukkanen on normaalisti kuitenkin onnistuttu määrittelemään matemaattisesti.
Tämä matemaattinen määritelmä rikkoutuu, kun hiukkasfysiikkaa tutkitaan kaarevissa avaruuksissa tai tilanteissa, joissa tutkittavaan systeemiin kohdistuu erikoisia reunaehtoja, eli hiukkasen liikkeen matemaattisia rajoituksia. Näissä tapauksissa tyypilliset määritelmät eivät enää toimi.
Väitöskirjassa on käsitelty useita matemaattisia ongelmia, joita näistä erikoistilanteista löytyy. Julkaisuissa on sekä johdettu eräitä hiukkasten siroamiseen liittyviä kaavoja yleisessä tapauksessa että paneuduttu tiettyihin fysikaalisiin tilanteisiin tarkasti.
Väitöskirjan tarkoituksena oli selkeyttää kvanttikenttäteoriaan liittyviä käsitteitä. Eräänä mielenkiintoisena lisäyksenä kirjallisuuteen väitöskirjassa lisätään sekä hiukkasten luomiseen että havaitsemiseen liittyviä matemaattisia malleja suoraan hiukkasten vuorovaikutuslaskuun. Vastaavia laskuja tehdään yleensä hiukkaskiihdyttimissä valtavan monimutkaisilla tilastollisilla malleilla: hiukkasen ominaisuudet onnistutaan kampeamaan ulos matematiikasta vasta melkoisen kalibrointi- ja simulointityön seurauksena.
Ajatuksena oli koittaa siirtää tätä tilastollista mallinnusta - joka ei ole kynällä ja paperilla mallinnettavissa - lähemmäs tyypillistä teoreettisen fysiikan matemaattista mallia, joka on ilmaistavissa suljetussa muodossa yhtälöinä. Lisäksi johdettiin muita kaavoja, jotka tukivat tätä työtä.
Väitöskirjan otsikko kuvaa leikkimielisesti sen pääasiallista sisältöä. Hiukkasen käsite on nykyisin niin mutkikas, ettei tavallista "hiukkasen" käsitettä ole kovin helppo tunnistaa: hiukkaseksi kutsuttu ilmiö on monimutkainen tanssi kokeiden tulkinnan, matemaattisen mallinnuksen ja simulaatioiden välillä.
