Gravitaatioaallot ovat kosmologille niin isoja kaloja, että niitä kannattaa pyytää vaikkei saisikaan, hehkuttaa alan guru.





Gravitaatioaallot ovat kosmologille niin isoja kaloja,
että niitä kannattaa pyytää vaikkei saisikaan, hehkuttaa alan guru.

Julkaistu Tiede-lehdessä 3/2004

Ligo-laitteisto on vihdoin valmis tositoimiin, joten tutkijoilla on nyt ensimmäistä kertaa mahdollisuus havaita gravitaatioaaltoja. Ne ovat Einsteinin ennustamaa avaruuden värinää, joka sisältää niin uudenlaista tietoa universumista, että käsityksemme maailmasta saattaa mullistua.

Kosmologeille painovoima-aaltojen tutkiminen on yhtä iso asia kuin ihmisen perimän lukeminen biologeille ja lääketieteilijöille. Elämme siis taas yhden tieteellisen vallankumouksen aattoa.

- Ligo saa minut hehkumaan onnesta, tunnustaa Kip Thorne, tiedeviikon nimekkäimpiin kuuluva luennoitsija, parituhatpäiselle yleisölle.

Minulla on hyvä paikka, sillä tulin saliin kolme varttia ennen esitelmää. Tarttuvan hyväntuulinen Thorne on tyylikkäästi harmaantunut herra, jonka hyvin leikattu puku ja ryhdikäs hoikkuus tuovat mieleen eläkkeelle jääneen upseerin.

Toisaalta muistan 1960- ja 1970-luvulta valokuvia, joissa hippiasuinen Thorne poseeraa yhdysvaltalaisten ja neuvostoliittolaisten huipputiedemiesten kanssa. Hippi on nyt 64-vuotias maailmankuulu tähtitieteilijä.

Thorne on yksi Ligo-hankkeen kolmesta alullepanijasta, ja hän iloitsee siksi, että lähes 30 vuotta tekeillä ollut laitteisto saatiin tammikuussa vihdoin niin herkäksi kuin se haluttiin.

Sitten seuraa yllätys. Thorne jatkaa tyytyväisenä: - Nyt meillä on mahdollisuus nähdä gravitaatioaalto, mutta havainto ei ole kovin todennäköinen.

Kaiken tämän panostuksen jälkeen? Ja Thorne vain hymyilee.




Avaruus keinuu

• Kun tähden kokoinen musta aukko tai neutronitähti liukuu jättiläismäiseen mus-taan aukkoon.

• Kun kaksi jättiläismäistä mustaa aukkoa tanssii toistensa ympäri.

• Kun neutronitähdistä tai tähtien kokoi-sista mustista aukoista muodostuneessa kaksoisjärjestelmässä kumppanukset liu-kuvat toistensa syleilyyn.

• Sen vaikutuksesta, että avaruus alku-räjähdyksen jälkeen äkillisesti laajeni.

Kukin näistä tapahtumista tuottaa gravi-taatioaaltoja omalla tavallaan. Kunhan aaltoja havaitaan, vielä eksoottisem-pienkin ilmiöiden olemassaoloa päästään testaamaan.


Vetovoima pistää avaruuden vellomaan

Kukaan ei varsinaisesti epäile painovoima-aaltojen olemassaoloa, vaikka ne onkin havaittu vain epäsuorasti. Voimakkaimpia gravitaatioaaltoja syntyy siellä, missä hurjat vetovoimat myllertävät. Esimerkiksi toistensa ympäri kieppuvat mustat aukot saavat ympäröivän aika-avaruuden vellomaan samaan tapaan kuin lampeen viskattu kivi veden.

Miksi gravitaatioaaltoja sitten pidetään niin kiinnostavina?

Edellisen kerran universumin kuva muuttui täydellisesti, kun avaruutta haravoitiin 1950-1970-luvulla radio- ja röntgenkaukoputkin. Aiemmilla, pääasiassa optisilla kaukoputkilla oli nähty vakaan rauhallinen universumi, mutta nyt havaittiin galaksien keskustojen, kaksoistähtien ja jopa nuorten tähtien räiskähtely. Rauhallisen seesteinen universumi muuttui hurjien tapahtumien näyttämöksi.

Valo sekä radio- ja röntgensäteily ovat kuitenkin kaikki samaa sähkömagneettista säteilyä. Sen sijaan gravitaatioaallot ovat täysin eri asia. Siksi ne avaavat meille aidosti uudenlaisen näkymän.

Ligo havaitsee miltei olemattomat pituuserot

Kip Thorne, joka on Kalifornian teknisen yliopiston professori, aloittaa Ligo-laitteiston kuvailun kysymällä: - Miten havaitsisit tavalliset vesiaallot, jos olisit sokea?

Todennäköisesti käyttäisit keppiä, jonka päässä olisi kelluva korkki. Aalto tuntuisi kepin liikkeenä.

Ligo (Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory) koostuu kahdesta laitteistosta, joissa kummassakin on kaksi toisiaan vastaan kohtisuoraan asetettua "keppiä": käytännössä nelikilometristä putkea, jonka sisällä on tyhjiö. Toinen laitteistoista on Livingstonissa Louisianassa ja toinen 3 000 kilometrin päässä Hanfordissa Washingtonin osavaltiossa.

Kun kaksi mustaa aukkoa kohtaa, koko avaruus järisee. Järistyksestä lähtevät gravitaatioaallot leviävät ympäristöön valon nopeudella mutta eri tavalla kuin valo. Ne nimittäin puristavat ja laajentavat itse aika-avaruutta.






























  paikannetaan
Mittauslaite on sitä herkempi mitä pidemmät sakarat siinä on.
Laite/maa Tilanne
     0,3

Toiminnassa.  Rakennettiin lähinnä teknisten ratkaisujen löytämiseksi.


3
  0,6

4 Testikäytössä.


4 Suunnitteilla.

Kun matkalla vaimenneet aallot osuvat Ligon keppeihin, ne puristavat toisen putken päitä lähemmäs toisiaan ja venyttävät toista putkea. Näin putkien pituuseroksi tulee muutamia protonin tuhannesosia. Ero mitataan optisesti laservalon interferenssin avulla. (Toimintaperiaatteesta tarkemmin: ks. Tiede 2000 8/2000, s. 12-13.)

Laitteistoja rakennettiin kaksi juuri siksi, että aallon vaikutus mittalaitteeseen on lähes olematon. Oletetun havainnon todenperäisyys halutaan siis varmistaa tuplahavainnolla.

Tuhannen taalan paikka vain kerran vuodessa

Kip Thorne on kuuluisa muun muassa gravitaatioaaltoihin liittyvistä oivalluksistaan. 1970- ja 1980-luvulla hän kehitti matemaattiset yhtälöt, joilla analysoidaan, millaisia graviaatioaaltoja mikin tähtitieteellinen kohde säteilee. Ilman näitä yhtälöitä havaittuja gravitaatioaaltoja ei pystyttäisi mitenkään tulkitsemaan.

Tältä pohjalta Thorne, Rainer Weiss ja Ronald Drever alkoivat 1970-luvun lopulla ajaa Ligo-hanketta.

  Mutta mitä Thorne tarkoittaa sillä, ettei havainto vieläkään ole todennäköinen?

Ligon nykyisellä herkkyydellä havaittavissa oleva gravitaatioaalto osuu laitteistoon ehkä kerran vuodessa. - Tämä ei ole suuri todennäköisyys, ja siksi Ligon päivittäminen alkaa heti, Thorne kertoo.

- Se, että Ligoa aletaan uusia heti, kun se valmistuu, oli tietoinen valinta, Thorne selvittää. Ligo on niin monimutkainen laitteisto, ettei siihen tarvittavia teknisiä ratkaisuja olisi löydetty ilman täysikokoisen laitteen rakentamista. Lähtötiedoilla ei vielä pystytty parempaan.

Nyt ratkaisut on keksitty. Vuonna 2007 valmistuvien parannusten jälkeen Ligoon osuu todennäköisesti kaksi havaittavissa olevaa gravitaatioaaltoa kuukaudessa. Tämä tietää sitä, että havainto ennen pitkää tehdään ja kosmologian uusi vaihe pääsee alkamaan.

Sopiihan sitä kuitenkin toivoa, että se epätodennäköinen aalto iskisi Ligoon jo ensi viikolla - vaikka vain siksi, että Kip Thorne pysyisi onnellisena.

Palstan pitäjä Leena Tähtinen on tähtitieteen dosentti, vapaa tiedetoimittaja ja Tiede-lehden vakituinen avustaja.

Lisää ligosta: www.ligo.caltech.edu/

Kätevä sana on valunut moneen käyttöön.

Makea vesi kuuluu elämän perusedellytyksiin. Siksi tuntuu itsestään selvältä, että vesi-sana kuuluu suomen kielen vanhimpiin sanastokerroksiin.

Se ei kuitenkaan ole alun perin oma sana, vaan hyvin vanha laina indoeurooppalaisista kielistä, samaa juurta kuin saksan Wasser ja englannin water.

Suomensukuisissa kielissä on toinenkin vettä merkitsevä sana, jota edustaa esimerkiksi saamen čáhci, mutta sen vastine ei syystä tai toisesta ole säilynyt suomessa. Ehkäpä indoeurooppalainen tuontivesi on tuntunut muodikkaammalta ja käyttökelpoisemmalta.

Tarkemmin ajatellen vesi-sana on monimerkityksinen. Luonnon tavallisimman nesteen lisäksi se voi tarkoittaa muunkinlaisia nesteitä, kuten yhdyssanoissa hajuvesi, hiusvesi tai menovesi.

Vesiä voi erotella käsittelyn tai käyttötarkoituksen mukaan, vaikka Suomen oloissa juomavesi, kasteluvesi ja sammutusvesi ovatkin usein samaa tavaraa. Sade- ja sulamisvesistä tulee varsinkin asutuskeskuksissa viemäröitävää hulevettä. Murteissa hulevesi tarkoittaa tulvaa tai muuta väljää vettä, esimerkiksi sellaista, jota nousee sopivilla säillä jään päälle.

Luonnon osana vesi voi viitata erilaisiin vedenkokoumiin, etenkin järviin. Suomen peruskartasta löytyy satoja vesi-loppuisia paikannimiä, joista useimmat ovat vesistönnimiä, kuten Haukivesi, Hiidenvesi tai Puulavesi.

Useat vesien rannalla olevat asutuskeskukset ovat saaneet nimensä vesistön mukaan. Vesi-sana ei enää suoranaisesti viittaa veteen, kun puhutaan vaikkapa Petäjäveden kirkosta tai Ruoveden pappilasta.

Vesi-sanasta on aikojen kuluessa muodostettu valtava määrä johdoksia ja yhdyssanoja. Näistä suuri osa on vanhoja kansanomaisia murresanoja, kuten vetelä, vetinen, vetistää ja vettyä.

Vesikosta on muistona enää nimi, sillä tämä vesien äärellä ja vedessä viihtyvä näätäeläin on hävinnyt Suomesta 1900-luvun kuluessa. Myyttisiä veden asukkaita ovat olleet vetehinen ja vesu eli vesikyy, jotka mainitaan myös Kalevalassa.

Antiikista 1700-luvun loppupuolelle asti uskottiin veden olevan yksi maailman alkuaineista. Sitten selvisi, että se onkin vedyn ja hapen yhdiste. Oppitekoinen uudissana vety tuli suomen kielessä tarpeelliseksi kuitenkin vasta 1800-luvun puolimaissa, kun luonnontieteistä alettiin puhua ja kirjoittaa suomeksi.

Kaisa Häkkinen on suomen kielen emeritaprofessori Turun yliopistossa.

Julkaistu Tiede-lehden numerossa 11/2018

Alzheimerin tautiin tarkoitettu lääke auttoi unien hallintaa.

Jos haluat hallita uniasi, se voi onnistua muistisairauden hoitoon tarkoitetulla lääkkeellä. Lääke virittää ihmisen näkemään niin sanottuja selkounia, kertoo Helsingin Sanomat jutussaan.

Selkounessa ihminen tiedostaa näkevänsä unta ja pystyy jopa vaikuttamaan siihen.

Joka toinen ihminen on mielestään nähnyt selkounen ainakin kerran elämässään. Joka neljäs näkee niitä kuukausittain, arvioi parin vuoden takainen tutkimuskatsaus.

Alzheimerlääke auttoi tuoreessa yhdysvaltalaisessa tutkimuksessa koehenkilöitä selkouniin. Koehenkilöistä nuori nainen onnistui unessa rullaluistelemaan tavaratalossa, kun oli ensin suunnitellut sitä valveilla.

”Luistelimme ystäväni kanssa pitkin käytäviä. Oli niin hauskaa, että upposin täysillä uneen mukaan”, 25-vuotias nainen kuvailee.

Unet olivat koehenkilöiden mukaan lääkkeen vaikutuksesta todentuntuisempia kuin ilman lääkettä. Yhdysvaltalainen tutkimus julkaistiin Plos One -lehdessä.

Kokeessa tutkijat harjoittivat yli 120 eri ikäistä koehenkilöä näkemään selkounia. Ryhmään oli valkoitunut ihmisiä, jotka muistavat unensa hyvin ja ovat kiinnostuneita selkounista.

He opettelivat tekniikoita, joiden pitäisi helpottaa selkouneen pääsyä. Pitkin päivää ja ennen nukkumaan menoa voi esimerkiksi toistella itselleen, että kun näen unta, muistan näkeväni unta.

Unia voi visualisoida eli harjoitella mielessään etukäteen. Selkouneen päästyään voi tehdä todellisuustestejä, kuten onnistuuko seinän läpi käveleminen tai leijuminen.

Lääkekokeessa, jota johti selkounien uranuurtaja Stephen LaBerge, koehenkilöt saivat galantamiinia. Sitä käytetään lievän tai kohtalaisen vaikean Alzheimerin taudin hoitoon.

Lääke terästää asetyylikoliinin määrää aivoissa. Asetyylikoliini huolehtii viestien välityksestä aivosolujen välillä, virkistää muistia ja kiihdyttää rem-unta. Juuri remvaiheessa ihminen näkee yleisimmin unia.

Suurimman annoksen galantamiinia saaneista 42 prosenttia pystyi kuvauksensa mukaan selkouniin. Osuus oli huomattavasti suurempi osa kuin muissa koeryhmissä.

Koehenkilöiden unta ei mitattu unilaboratorioiden laitteilla, joilla tallennetaan silmien liikkeitä ja elintoimintoja. Tulokset perustuivat koehenkilöiden kertomaan.

LaBerge seurasi kuitenkin toisessa tuoreessa tutkimuksessaan silmien liikkeitä unennäön aikana. Silmien liikkeet kiihtyvät rem-unen aikana.

Kun koehenkilöt siirtyivät selkouneen, he liikuttivat silmiään ennalta sovitusti vasemmalta oikealle. Sitten heidän piti seurata unensa kohteita, joita he olivat ennalta visualisoineet.

Silmät liikkuivat sulavasti, samoin kuin ihmisen seuratessa katseella todellista kohdetta. Kuviteltua kohdetta seuratessa silmät liikkuvat nykäyksittäin.

Tutkimus julkaistiin Nature Communications -lehdessä.

Kysely

Oletko nähnyt selkounta?

mdmx
Seuraa 
Viestejä5260
Liittynyt23.11.2009

Viikon gallup: Oletko nähnyt selkounta?

Lucid unet näen ehkä vähän samantyyppisenä kuin hypnoosin, niiden avulla voinee käsitellä asioita jotka eivät tule suoraan tietoisuuteen ja vaikuttaa siihen miten tietyt piirteet itsessään kokee. Mulla ne kuulu tiettyyn elämänvaiheeseen, olisinko ollut joku 25vuotias tjsp. Painajaisia oli, aika rajujakin jotka toistui samanlaisena lukuisia kertoja, pomppasin unissani sängyssä istumaan ja huusin ja uni vaan jatku ja jatku, näin päällekkäin unta ja todellisuutta. Kesti pitkään ennenkö uni lakkasi...
Lue kommentti