Maailmankaikkeuden salaisuudet löytyvät suuresta sinisestä sylinteristä

Helium-3 voi kertoa, miten kaikki tuntemamme sai alkunsa.
Way Out There - Big blue cylinder

Kaksimetrinen, ison puunrungon paksuinen ja sinisen Lego-palikan värinen metallisylinteri ei näytä kovin jännittävältä. Sen sisällä, hyytävässä kylmyydessä ja kovassa paineessa on kuitenkin erityislaatuista heliumia, joka voi auttaa vastaamaan kysymyksistä ehkä vanhimpaan: miten maailmankaikkeus sai alkunsa?

Maapallolla helium-3 on harvinainen, avaruudessa paljon yleisempi. Kun sitä jäähdytetään äärimmäisen matalaan lämpötilaan, alkaa tapahtua oudolta näyttäviä asioita.  Sekoitettuna aine jatkaa pyörimistä loppumattomiin, ja lasiin laitettuna se näyttää uhmaavan luonnonlakeja vuotaessaan lasin läpi.

Maan ilmiöiden näkökulmasta helium-3:n käytös vaikuttaa kummalliselta, mutta Aalto-yliopiston vanhempi tutkija Vladimir Eltsov tietää, että todellisuudessa sillä on paljon yhteistä alkuräjähdyksen jälkeen muodostuneiden alkeishiukkasten kanssa. Helium-3 heijastaa myös tutkijoiden kvanttivakuumiksi kutsumaa tyhjyyden rakennetta.

Way Out There - Big blue cylinder animation
Animation: Lukasz Geratowski/Aalto University

”Jos tarkastelet donitsia, näet, että siinä on jotakin kierrettyä ja keskellä on reikä. Avaruudessa, tai lasiin laitetussa supranesteessä donitsin muoto – kierto ja reikä – ovat kuitenkin piilossa”, Eltsov selittää.

Helium-3:n avulla tutkijat voivat tarkastella ”donitsia” lähietäisyydeltä, mikä antaa lisätietoa maailmankaikkeuden osien muodostumisesta.

Helium-3 kertoo maailmamme perusteista; miksi maailmankaikkeus on rakentunut niin kuin on.

emeritusprofessori Grigori Volovik

 ”Helium-3 kertoo maailmamme perusteista; miksi maailmankaikkeus on rakentunut niin kuin on”, sanoo Aalto-yliopiston emeritusprofessori Grigori Volovik.

Volovik on kosmologian, suurenergiafysiikan ja tiiviin aineen fysiikan maailmanlaajuinen uranuurtaja. Viimeiset vuosikymmenet hän on tutkinut helium-3:ta etsien selityksiä kaikkein abstrakteimpiin ja hämmentävimpiin käsitteisiin. Volovik uskoo vahvasti, että helium-3:n avulla voidaan selittää monenlaisia ilmiöitä; se tarjoaa vastauksia jopa kysymyksiin, joita muut vielä pitävät avoimina.

Suuri kysymys, yksinkertainen vastaus

Tiedemiehet ovat kiistelleet avaruuden energiatiheydestä eli kosmologisesta vakiosta aina siitä lähtien, kun selvisi, että avaruus laajenee yhä kasvavalla vauhdilla. Teorian mukaan energiatiheys olisi 120 suuruusluokkaa havainnoitua suurempi. Ero on niin suuri, että jotkut ovat jopa kutsuneet sitä tieteen pahimmaksi kömmähdykseksi.

Volovikin tutkimus on osoittanut, että poikkeavuudet täydellisestä tasapainosta aiheuttaisivat nollasta poikkeavan kosmologisen vakion, mikä on linjassa astronomien viimeaikojen havaintojen kanssa.

Entä mitä tapahtuu, kun maailmankaikkeuden synnyn perusteet saadaan selville?

”Haluamme edetä tutkimuksissa. Haluamme tietää, miten tyhjiöenergia, maailmankaikkeus, lähestyy täydellistä tasapainotilaa”, Volovik sanoo.

Teorian mukaan maailmankaikkeus saavuttaa noin 2 biljoonan vuoden kuluttua tilan, jossa energia on tasaisesti jaettu, eikä elämää voi enää olla olemassa. Helium-3 mahdollistaa tämän tutkimisen miniatyyrikoossa, maanpäällisessä mittakaavassa.

Samalla tutkijat keräävät tietoa helium-3:sta saavuttaakseen teknologian edistysaskelia, jotka voivat koskea meitä kaikkia. Uudet topologiset, ”kierto-ja-reikä”-ominaisuuksia hyödyntävät materiaalit voivat mahdollistaa luotettavan kvanttilaskennan tai huoneenlämpötilassa toimivat suprajohteet, jotka ovat tähän asti olleet mahdollisia vain teoriassa. 

Lue lisää Yli ymmärryksen -sarjastamme

Way Out There - Black holes might be nicer than we think
Tutkimus ja taide Julkaistu:

Mustat aukot saattavat olla hyödyllisempiä kuin luulimmekaan

Jättimäiset avaruuden syöverit voivat repiä tähtiä kappaleiksi – mutta myös muovata kokonaisten galaksien kehitystä.
Way Out There - space junk
Tutkimus ja taide Julkaistu:

Kiertoradoilla alkaa olla ruuhkaa – avaruusromu on jo iso ongelma

Avaruuteen tarvitaan siivouspakko, jotta avaruus olisi käytettävissä tulevillekin sukupolville.
Way Out There - Big blue cylinder
Tutkimus ja taide Julkaistu:

Maailmankaikkeuden salaisuudet löytyvät suuresta sinisestä sylinteristä

Helium-3 voi kertoa, miten kaikki tuntemamme sai alkunsa.
Way Out There - Metsähovi Radio Observatory
Tutkimus ja taide Julkaistu:

Hiljaisista galakseista kuuluu kummia

Hiljaisimmista, aktiivisista galakseista on paljastunut paljon yllätyksiä.
  • Julkaistu:
  • Päivitetty:
Jaa
URL kopioitu

Lisää tästä aiheesta

Matilda Palmu: Night Flowers
Tutkimus ja taide, Opinnot Julkaistu:

Muotoiluopiskelijat vahvasti esillä Habitare-messuilla

Aalto-yliopiston tekstiilisuunnittelun maisteriohelman opiskelijoita on esillä muun muassa Protoshop-näyttelyssä.
Ekosetti-opas
Tiedotteet, Tutkimus ja taide Julkaistu:

Audiovisuaalisen alan ensimmäinen eko-opas ohjaa kohti kestävämpää tuotantoa

Tavoitteena on edistää alan työkulttuurin muuttumista ekologisemmaksi.
Aalto University / Verkkoturvallisuus ja -luottamus / photo: Aki-Pekka Sinikoski
Tutkimus ja taide, Opinnot Julkaistu:

Huippuluennoitsijat pureutuvat digitalisaation mahdollisuuksiin ja uhkiin yleisöluentosarjassa

Kaikille avoimessa maksuttomassa luentosarjassa yritys- ja tutkimusmaailmaa edustavat huippuluennoitsijat kertovat, miten digitalisaatio vaikuttaa liiketoimintaan, yhteiskuntaan ja turvallisuuteen.
The cover that was submitted for Energy and Environment Sciences
Tiedotteet, Tutkimus ja taide Julkaistu:

Ilmastointi on energiasyöppö, joka yleistyy valtavaa vauhtia – auringolla voidaan kattaa merkittävä osa sen energiantarpeesta

Kansainvälisen tutkijaryhmän mukaan ilmastointi nielee vuosisadan lopulla jopa 35 kertaa enemmän energiaa kuin nykypäivänä.