Tältä näyttää atomin vahvuinen lanka, jonka päässä kököttää majoranahiukkanen. Kuva: Yazdani Lab, Princeton University
Tältä näyttää atomin vahvuinen lanka, jonka päässä kököttää majoranahiukkanen. Kuva: Yazdani Lab, Princeton University

Oudokin olemassaolo pääteltiin 1930-luvulla, havaittiin nyt.

Aineen pienimmillä osasilla hiukkasilla on omat antihiukkasensa, joilla on sama massa kuin tavallisilla hiukkasilla mutta vastakkainen varaus. Kuitenkin italialainen fyysikko Ettore Majorana esitti jo 1930-luvulla, että lisäksi on olemassa hiukkanen, joka on yhtä aikaa oma antihiukkasensa. Nyt Princetonin yliopiston tutkijat ovat onnistuneet saamaan tämän erikoistapauksen näkyville.

Tehtävä ei ollut helppo, sillä majoranahiukkasen havaitsemista vaikeuttaa sähkövarauksen puuttuminen. Neutraali hiukkanen vuorovaikuttaa vain hyvin heikosti ympäristönsä kanssa. Tästä syystä on myös arveltu, että arvoituksellinen pimeä aine koostuisi majoranahiukkasista.

Aiemmin hollantilainen ryhmä on kenties tehnyt havainnon majoranasta. He saivat esiin sähköisen signaalin, joka kieli hiukkasen olemassaolosta. Signaalin voi kuitenkin selittää useilla muilla tavoilla.

Princetonin ryhmä sen sijaan otti ilmiöstä kuvan, mikä lisää vakuuttavuutta. He olivat valmistaneet ensin yhden atomin paksuisen rautalangan, joka lepäsi lyijyalustan urassa. Teorian mukaan langan molempiin päihin voisi tietyissä oloissa ilmaantua majoranahiukkanen.

Lanka istutettiin tunnelointimikroskooppiin ja jäähdytettiin -272 asteeseen eli asteen päähän absoluuttisesta nollapisteestä. Lanka oli suprajohtavassa tilassa, jolloin aineen vastus täysin katoaa. Juuri sellainen tila on otollinen majoranan ilmaantumiselle.

Tunnelointimikroskooppi tallensi samanlaisen sähköisesti neutraalin signaalin kuin minkä hollantilaisryhmä oli havainnut. Nyt kuitenkin tutkijat pystyivät samalla kuvallistamaan ilmiön ja siten paikantamaan sen juuri langan päihin. Tämä todistaa vahvasti sen puolesta, että kyseessä olivat majoranahiukkaset.

Löytö ei ole vain hiukkasfysiikan edistysaskel. Myös kvanttitietokoneiden kehittely voi vauhdittua. Majorana on yllättävän vakaa hiukkanen, minkä vuoksi sitä voitaisiin käyttää informaation perustana kvanttitietokoneessa.

Löydöksen julkaisi Science.

ksuomala
Seuraa 
Viestejä2716
Liittynyt30.3.2014

Ensivilkaisu hiukkasesta, joka on itsensä antihiukkanen

Kvasihiukk Jyri T. 04.10.2014 klo 13:55 Siis kyse on KVASIhiukkasesta, ei todellisesta hiukkasesta. Samaa sarjaa kuin P.S.V:n hehkuttama NG-bosoni. http://en.wikipedia.org/wiki/Quasiparticle Kvasihiukkasista tulikin mieleen tuo magneettien monopoli-uutinen alkuvuodelta mistä Tiede-lehdessäkin oli juttu. Mahtoikohan tuo silloin havaittu monopoli olla oikea magn. monopoli vaiko vain tämmöinen kvasihiukkanen jolla on monopolin ominaisuuksia?
Lue kommentti
Taiteilijan näkemys supermassiivisesta mustasta aukosta. Se ahmii ainetta ja säteilee hurjasti. Kuva: Nasa
Taiteilijan näkemys supermassiivisesta mustasta aukosta. Se ahmii ainetta ja säteilee hurjasti. Kuva: Nasa

Eniten silti luettiin uutista Pääsiäissaaren patsaiden kivihatuista.  

1. Pääsiäissaaren kivihattujen arvoitus ratkesi

Muinaiset pääsiäissaarelaiset hyödynsivät fysiikkaa nokkelasti.

2. Suomalaisten yleisin veriryhmä altistaa ärjylle ripulille

Tietty kolibakteeri tarttuu suoliston seinämään herkemmin, jos henkilö kuuluu A-veriryhmään.

3. Hivin siedon salaisuus alkaa paljastua

Prosentin murto-osalla hiv-tartunnan saaneista on poikkeuksellisia tappajasoluja, jotka ilmeisesti vangitsevat sairastuneet solut imukudokseen.

4. Afrikan vanhimmat apinanleipäpuut kuolevat oudosti

Kolmestatoista vanhimmasta yhdeksän on kuollut täysin tai osittain viime vuosikymmenen aikana.

5. Alzheimer voi vaeltaa kuin syöpä

Tautiproteiinia valmistuu elimistössä muuallakin kuin aivoissa.

6. Kivikauden heimosodat niittivät valtaosan miehistä

Tappamisen jäljet näkyvät yhä geeneissämme, osoittaa Stanfordin yliopiston uusi tutkimus.

7. Ihminen haistaa toisen pelon

Hammaslääkäriopiskelijat tekivät enemmän virheitä, kun he harjoittelivat operaatioita nukella, jolle oli puettu ahdistuneen ihmisen aiemmin käyttämä paita.

8. Suurtutkimus laittoi huumeet vaarallisuusjärjestykseen

Huumeista ”taikasienet” vievät käyttäjiä vähiten sairaalaan, kertoo maailmanlaajuinen kyselytutkimus.

9. Silmälasit saattavat todella kieliä älystä

Älykkyyteen vaikuttavat geenit ovat yhteydessä myös huonompaan näkökykyyn.

10. Hirviömäinen musta aukko kasvaa ennätysvauhdilla

Musta aukko nielee Auringon verran massaa kahdessa päivässä.

Tiede-lehden päivittäiset tiedeuutiset jäävät kesätauolle ja palaavat 1. elokuuta.

Ilmaviljely vauhditti siemenperunoiden tuotantoa.

Uusi suomalainen varhaisperuna Jussi tuli markkinoille kolme vuotta sitten. Lajike osoittautui niin suosituksi, että siemenperunat ovat kahtena keväänä loppuneet kesken. Vasta täksi kaudeksi sitä oli ammattiviljelijöille riittävästi, 500 tonnia.

Suuri kysyntä yllätti kaikki.

Jussin siemeniä alettiin kasvattaa Suomen siemenperunakeskuksessa myös aeroponisesti, ilman multaa, koska niitä piti saada viljelijöille paljon ja nopeasti. Perinnäisellä tavalla olisi saatu riittävä määrä siemenperunoita viidessä vuodessa, mutta uusi ilmaviljelymenetelmä nopeutti tuotantoa.

Aeroponisten perunoiden varret varttuvat luonnonvalossa tai ledien loisteessa kaapin päällä, juuret ja maavarret taas venyvät kaapin sisällä pimeässä. Juuristoon ja mukulavyöhykkeelle vain ruiskutetaan ajoittain ravinnesumua.

Jos mukulat poimitaan 30–35-millisinä, kasvi innostuu tekemään niitä jatkuvasti lisää. Kasvi ei ymmärrä vanheta vaan kasvaa ja kasvaa. 

Keskimäärin menetelmä kymmenkertaistaa sadon. Jos turpeessa kehittyy vaikka kolme mukulaa, aeroponisesti niitä syntyy vähintään 30.

Työläs jalostaa

Ajatus uudesta suomalaista perunalajikkeesta syntyi toistakymmentä vuotta sitten. Tavoitteena oli kehittää kaunis, maukas, satoisa ja aikaisen kevään kylmässä maassa selviävä peruna. Sen piti myös kestää tauteja ja soveltua Suomen lyhyeen kasvukauteen ja runsaaseen valoon.

Helpommin sanottu kuin tehty. Perunan perimä sisältää neljä versiota jokaisesta geenistä, kun esimerkiksi ihmisellä niitä on kaksi. Tämän vuoksi kahden perunalajikkeen risteyttäminen tuottaa tuhansia erilaisia vaihtoehtoja. Jotta kaikki halutut ominaisuudet saadaan samaan kasviin, tarvitaan runsaasti jälkeläisiä, joista karsia.

Vuosien jalostustyö tuotti Jussin. Muutamassa vuodessa se on kahmaissut kolmasosan varhaisperunan 800 viljelyalasta. Kahdella muulla kolmanneksella kasvaa Timoa ja saksalaista Solistia. 

Missään muualla kuin Suomessa ja Ruotsissa ei kuitenkaan ymmärretä varhaisperunan arvoa. Jussi sai nimensäkin siitä, että sitä on tarkoitus syödä juhannuksena.

 

Lue lisää

Kesäkuun Tiede-lehdessä on pitkä artikkeli, jossa tiedetoimittaja Arja Kivipelto kertoo, miten uuden perunalajikkeen kehitys ideasta lautasille eteni. Hän kertoo myös, mistä peruna on peräisin – ja miten ja miksi se valloitti maailman.

Jos aihe kiinnostaa, käy ostamassa paperilehti tai iPad-digilehti.

Jos olet Sanoman jonkin aikakauslehden tilaaja, voit lukea artikkelin kirjautumalla tilaajatunnuksillasi Digilehdet-palveluun

Ellet ole vielä aktivoinut digilukuominaisuutta, tee se osoitteessa https://oma.sanoma.fi/aktivoi/digilehdet. Aktivoinnin jälkeen pääset kirjautumaan suoraan digilehdet.fi-palveluun.

Ellet ole tilaaja, voit hyödyntää maksutonta tutustumistilausta, joka tarjoaa neljän viikon lukuoikeuden Tiede-lehden artikkeleihin.

Pääset tekemään tilauksen klikkaamalla tätä artikkelilinkkiä