Matemaattis-luonnontieteellinen tiedekunta

 

Uusimmat julkaisut

  • Järvelä, Jarkko (Helsingin yliopisto, 2019)
    Holografia on yleiskäsite, joka kuvaa tiettyjen vahvasti kytkeytyneiden kvanttikenttäteorioiden ja tiettyjen klassisten gravitaatioteorioiden yhtäläisyyttä. Nimi viittaa tosiasiaan, että gravitaatioteoriassa on yksi ylimääräinen avaruudellinen ulottuvuus kvanttikenttäteoriaan verrrattuna. Vaikka holografiaa oli alun perin tarkoitettu käytettävän kvanttigravitaation tutkimukseen kvanttikenttäteorioiden avulla, on sitä enimmäkseen käytetty vaikeisiin kvanttikenttäteoreettisiin ongelmiin tutkimalla sopivia niin kutsuttuja gravitaatioduaaleja. Teoreettisen fysiikan pitkäikäisimpiin ongelmiin kuuluvat monet niin sanotut vahvan kytkennän ilmiöt. Näihin kuuluvat muun muassa kvarkkien ja gluonien värivankeus, ja korkean lämpötilan suprajohteiden normaalista poikkeava käytös. Perinteiset työkalut, kuten häiriöteoria ja kvasihiukkasmallit, eivät todennäköisesti ole oikea lähestymistapa ongelmien ymmärtämiseen. Holografia on yksi mahdollinen uusi työkalu näiden ongelmien ymmärtämiseen. Toinen mahdollinen lähestysmistapa voisi olla kvantti-informaatioteorian työkalut. Kvanttilomittuminen on tärkeä ominaisuus sekä kvanttilaskennassa että kvanttikenttäteorioiden ja niiden tilojen kuvaamisessa. Lomittumisen määrän tutkiminen avaa uutta ymmärrystä niin gravitaatioteorioiden kuin aineen olomuodon ymmärtämiseen. Väitöskirjatyössä tutkitaan liki tuntematonta lomittumissuuretta, lomittumiskapasiteettia, joka antaa suoraa tietoa teorioiden luonteesta, ja tutkii tämän suhdetta jo aiemmin tunnettuihin kvantti-informaatiosuureisiin ja sen holografista tulkintaa. Lisäksi väitöskirjatyö soveltaa holografiaa tiiviin aineen teorioiden faasikartan kartoittamiseen tutkimalla erinäisten holografisten teorioiden matalan energian fysiikkaa.
  • Pivovarova, Lidia (Helsingin yliopisto, 2018)
    Tämä väitöskirja käsittelee sitä, kuinka taloutta kuvaavista uutisartikkeleista voidaan eristää tietoja, joita voidaan käyttää liiketoimintaan liittyvän päätöksenteon tukena. Uutisartikkelit ovat liike-elämän päättäjille tärkeitä tiedonlähteitä, joka kuvastavat sijoittajien odotuksia ja vaikuttavat yritysten maineeseen. Koska erilaisia uutislähteitä on valtava määrä, on uutisartikkelien hallintaan kuitenkin täytynyt kehittää erilaisia tekstitiedon louhinta-algoritmeja, joilla voidaan kerätä uutisartikkeleista kaikkein tärkeimmät tiedot ja esittää ne käyttäjälle tiivistetyssä muodossa. Väitöskirjassa esitellään median monitorointijärjestelmä PULS sekä kuvataan, kuinka uutisartikkelien analysointiin tässä järjestelmässä käytetään kolmea erilaista tiedonlouhintamenetelmää eli dokumenttien klusterointia, moniluokkaista uutisartikkelien luokittelua ja tekstin polaarisuuden havainnointia. Kaikki väitöskirjassa esitetyt louhintamenetelmät käyttävät syötteenään PULS-järjestelmän tiedon eristämisvaiheessa prosessoituja tekstejä, jossa alkuperäisistä teksteistä on etsitty niihin liittyvät erilaiset nimientiteetit ja muut alemman tason entiteetit. Väitöskirjassa osoitetaan, että lähes jokaisessa median monitorointiin liittyvässä tehtävässä on hyötyä näiden nimientiteettien käyttämisestä. PULS-järjestelmän tiedon eristämisvaiheessa siis tuotetaan piirteitä, joita järjestelmän koneoppimisvaiheen eri komponentit sitten hyödyntävät. Tässä väitöskirjassa tutustutaan useisiin tällaisiin komponentteihin, joissa käytetään sekä ohjattuja että ohjaamattomia oppimismenetelmiä samoin kuin kehittyneitä syväoppimismalleja. Väitöskirjassa myös osoitetaan, kuinka tällaista kaksivaiheista arkkitehtuuria voidaan käyttää tuhansien uutisartikkelien reaaliaikaiseen prosessointiin, kun tavoitteena on tarjota loppukäyttäjälle syvällinen ymmärrys kyseisen aihealueen tapahtumista.
  • Venäläinen, Annika (Helsingin yliopisto, 2018)
    The purpose of this thesis is to provide a better understanding of the properties of surfaces covered by self-assembled monolayers (SAMs) as well as the magnetic properties of interacting nanoclusters of gold and palladium. Surfaces covered by SAMs were studied by investigating their possible metallization as well as the morphological changes in bare and SAM covered Au(111) surfaces induced by Ar irradiation. The ferromagnetism in bare Au and Pd nanoagglomerates produced by nanocluster deposition was also investigated. SAMs used for this thesis are dodecanethiols (DDT, CH3(CH2)11SH) for the study on Ar ion induced morphological effects, as well as 4-mercaptopyridine (4-MPy) and two different kinds of dithiocarbamates (DTCs, R2NCS2) for the metallization study. The Au and Pd clusters were generated using a gas aggregation source in the low energy-range. Surface morphologies were studied by the use of scanning tunnelling microscopy (STM), transmission electron microscopy (TEM) and atom force microscopy (AFM). X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) was used to determine the chemical compositions of surfaces, whereas a superconducting interference device (SQUID) was utilized for magnetization measurements. Our results show that DDT covered surfaces are more susceptible for irradiation-induced surface morphology changes than the unmodified Au surfaces. Flame-annealing of a Au(111) surface prior to ion bombardment is also found to be more susceptible to irradiation-induced surface defects. Based on our results it also seems that SAMs of DDT, 4-MPy, DTC, and DTC2 are impenetrable for Pd clusters deposited at thermal energies. For assemblies of bare Au nanoclusters we present ferro- and superparamagnetic behaviour dependent on the interactions between particles. The enhanced surface-to-volume atomic ratio is found to favour ferromagnetism in the case of bare Au nanoparticles. For palladium nanocluster thin films we show that the ferromagnetic behaviour is highly dependent on the growth mode and film thickness, as these cause variations in the Pd cluster structures and resulting film morphologies.
  • Hassinen, Tomi (Helsingin yliopisto, 2018)
    Laajan pinta-alan elektroniikan tuotantoon on useita mahdollisia menetelmiä. Yksinkertaisimmillaan prosessointi on additiivista; siinä elektroniikan komponentti toteutetaan kerros kerrokselta, esimerkiksi kuvioiduilla painoprosesseilla. Yleisimmät alan painomenetelmät ovat syväpaino, fleksografinen paino, silkkipaino ja mustesuihkutulostus. Tällä tavoin tuotetut komponentit eivät yleensä ole suorituskyvyltään riittäviä todellisiin sovelluksiin, johtuen painotekniikan ja painettavien materiaalien rajoituksista. Tämän vuoksi laajan pinta-alan elektroniikassa on usein mukana myös muilla tuotantoprosesseilla toteutettuja kerroksia tai pintakäsittelyjä. Tässä työssä esitetään keinoja laajan pinta-alan elektroniikan suorituskyvyn parantamiseksi käyttäen perinteisiä menetelmiä uudella tavalla. Tavoitteena on rullalta-rullalle (R2R) yhteensopiva prosessi. Tutkimukseen on käytetty sekä kaupallisia, että kehitysasteella olevia materiaaleja. Kokeellisessa työssä on tutkittu pienen ja suuren permittiivisyyden hilaeristekerroksia, ja polymeeri- ja hiilinanoputki-puolijohteita ohutkalvotransistoreissa. Materiaalin valinnan jälkeen komponenttien dimensiot ja kuvioinnin laatu määrittävät suorituskyvyn. Ohuilla kerroksilla saatiin aikaan suhteellisen matalalla (5V) käyttöjännitteellä toimivia transistoreja ja piirejä. Tässä työssä esitetään painoprosessiin soveltuva ohuen metallikerroksen etsausmenetelmä, sekä hienokuviointiin kykenevä laser-kuviointimenetelmä. Työssä esitetään myös erityinen laminointimenetelmä. Se mahdollistaa tarkasti kuvioidut elektrodit rakenteen kummallakin puolella, sekä materiaalit jotka eivät ole muuten painettavissa tai prosessoitavissa päällekkäin. Tämä tuottaa kahden substraatin väliin luontaisesti suojaan prosessoidun rakenteen. Lopuksi esitetään esimerkkinä kosketussensorisovellus, jossa yhdistetään R2R massaprosessoitu transistorirakenne, mustesuihkutulostettu erottava välirakenne ja laminointimenetelmä. Sensorin muoto ja herkkyysalue ovat vapaasti muokattavissa eri käyttötarkoituksiin sopivaksi.
  • Zhang, Wenzhong (Helsingin yliopisto, 2018)
    Epäorgaaniset metalli(IV)fosfaatit ovat ihanteellisia materiaaleja kiinteä-neste metallierotusprosesseihin niiden selektiivisten ioninvaihto-ominaisuuksien, hyvän happamien liuosten keston ja muunneltavissa olevan rakenteen takia. Lisäksi materiaalin ioninvaihdosta vastaavat hydroksyyliryhmät luovat mahdollisuuden materiaalin lisäfunktionalisointiin ja hybridimateriaalien valmistukseen. Harvinaiset maametallit (REE), johon kuuluvat skandium (Sc), yttrium (Y) ja koko lantanoidisarja, ovat korvaamattomassa asemassa siirryttäessä vähähiiliseen talouteen. Puhtaat REE fraktiot ovat ensiarvoisen tärkeitä korkean teknologian komponentteja valmistettaessa, kuten sähkömoottorien tehomagneeteissa. REE alkuaineiden jatkuvaa käytön kasvua rajoittaa kaivostuotannon keskittyminen ja kansainvälisen kaupan maakohtaiset rajoitukset. Alumiinin valmistuksessa bauksiitista useat metallit rikastuvat jäljelle jäävään kiintojätteeseen (Bauxite residue, BR), mistä johtuen joissain BR-tyypeissä REE pitoisuudet ylittävät jopa REE-malmien pitoisuudet. Tällaista hyödynnettävää jätettä on varastoituna valtavia määriä ympäri maapalloa. REE alkuaineiden erotukseen BR:sta käytetään yleensä vahvoilla mineraalihapoilla, mutta rikastumisesta huolimatta niiden talteenotto on vaikeaa muiden metallien korkean konsentraation ja liuoksen happamuuden vuoksi. Väitöskirjatutkimus koostuu metalli(IV) fosfaattiin pohjautuvien materiaalien syntetisoinnista ja käytöstä harvinaisten maametallien erotuksessa BR-jätteestä. Tutkimuksissa havaittiin titaani-ja zirkoniumfosfaattien korkea selektiivisyys skandiumia kohtaan, mutta materiaalien rakenteen havaittiin suosivan ioninvaihtoa vain sen ulkopinnalla. Näin ollen yksitäisiä titaanifosfaattiryhmiä liitettiin huokoiseen piioksidi-materiaaliin (MCM-41), jotta rakenteellista estettä ionivaihdolle ei olisi. Tämän lisäksi titaanifosfaattiin liitettiin lyhyitä n-alkyyliketjuja, joilla pyrittiin imitoimaan nesteuutosta hyväksi havaitun tri-n-butyylifosfaatin (TBP) erotusominaisuuksia. Syntetisoidut titaani di-n-butyylifosfaatti koordinaatiopolymeeri –hybridimateriaalit osoittivat poikkeuksellisen tehokasta lantanidien erotusta, jossa transmetallaatioreaktioon perustuen neodyymi ja dysprosium voitiin erottaa toisistaan lähes kvantitatiivisesti. Neljän arvoiset metallifosfaatit laajakirjoisine funktionalisointi ja säädettävin metallin sorptio-ominaisuuksin nähdään erinomaisina materiaaleina harvinaisten maametallien erotukseen.
  • Välisuo, Ilona (Helsingin yliopisto, 2018)
    Muuttuva ilmasto muokkaa jäätiköitä. Samaan aikaan kun ilmasto on lämmennyt, jäätiköiden pinta-alan on havaittu pienentyneen ja jäätiköiden sulavesivalunnan kasvaneen. Jäätiköiden pienentyminen vaikuttaa ympäristöön jäätiköiden lähellä sekä Maan ilmastojärjestelmään kokonaisuudessaan. Jääpeitteen häviäminen muuttaa pinnan säteilytasetta, valuma-alueen vesitasetta ja nostaa merenpinnan korkeutta. Napa-alueiden jäätiköiden ja ilmaston tutkimusta vaikeuttaa mittausainestojen huono saatavuus: havaintoja vaikeakulkuisilta alueilta kaukana ihmisen rakentamasta infrastruktuurista on vähän. Lisäksi napa-alueiden ilmaston vuosienvälinen vaihtelu on suurta ja meneillään oleva ilmastonmuutos voimakasta, mikä vaikeuttaa muutosten tutkimista. Tässä väitöstutkimuksessa tarkastellaan jäätiköiden pinnan sulamista Arktiksella ja Antarktiksella. Tutkimuksessa keskitytään erityisesti siihen, miten ilmaston vuosienvälinen vaihtelu liittyy pinnan sulamisen vuosienväliseen vaihteluun. Tutkimuskohteina on kaksi jäähyllyä (Larsen C:n ja Wilkinsin jäähyllyt) Antarktiksen niemimaalla, Grönlannin mannerjäätikkö ja pieni vuoristojäätikkö Midtre Lovénbreen Huippuvuorilla. Midtre Lovénbreen--jäätikköä käsittelevässä tutkimuksessa esiteltiin uusi menetelmä, jolla voidaan ratkaista keskimääräinen lumen kasautuminen ja sulaminen jäätikön pinnalla käyttämällä numeerista jäätikkömallia joka laskee jään liikkeet. Jäähyllyjen ja Grönlannin mannerjäätikon kohdalla tutkimus kohdistui sääolojen ja pinnan sulamisen väliseen yhteyteen. Lumi- ja jääpinnan sulaminen määräytyy pinnan energiataseesta. Pilvisyys ja ilmakehän sisältämä vesimäärä osoittautuivat tärkeiksi pinnan energiataseeseen ja sulamiseen vaikuttaviksi tekijöiksi molemmissa tutkimuksissa. Monimuuttuja--analyysin perusteella pilvien peittävyys selitti 80\% pinnan energiataseen vaihtelusta Larsen C--jäähyllyllä eteläisen pallonpuoliskon talvella (kesä--elokuussa). Grönlannin mannerjäätiköllä ilmakehän sisältämä vesimäärä korreloi positiivisesti pinnan sulamisen kanssa kesällä. Tuulen suunta ja voimakkuus pinnan lähellä, 10 metrin korkeudessa, selittivät pinnan energiataseen vaihteluita Larsen C--jäähyllyllä eteläisen pallonpuoliskon kesällä, syksyllä ja talvella. Grönlannissa tuulen suunta ja voimakkuus korreloi sulamispäivien lukumäärän kanssa. Yleisesti ottaen lämpimät eteläiset ilmavirtaukset Grönlannissa korreloivat positiivisesti sulamisen kanssa. Grönlannin itärannikolla havaittiin myös, että jäätikön ylemmistä osista laskeutuvan ilman kokema subsidenssilämmitys saattoi olla syynä tuulen ja sulamisen väliseen positiiviseen korrelaatioon. Grönlannin pinnan sulaminen korreloi myös suuren mittakaavan virtausta kuvaavien Pohjois-Atlantin värähtelyn ja Grönlannin sulkukorkeapaineen kanssa. Oletettavasti kyseiset virtausrakenteet edistävät lämpimän ja kostean ilman kulkeutumista Grönlannin alueelle, mikä yhdessä paikallisten tekijöiden kanssa edistää pinnan sulamista. Väitöstutkimus on tuottanut uutta tietoa paikallisen lumi- ja jääpintojen sulamisen ja ilmakehän vuosienvälisen vaihtelun yhteyksistä, sekä tarkastellut uusanalyysi- ja mallinnusmenetelmien soveltuvuutta napa-alueiden ilmastonmuutoksen tutkimukseen.
  • Itälä, Aku (Juvenes Print, 2018)
    Käytetyn ydinpolttoaineen loppusijoitus Suomessa Posiva Oy:n loppusijoituspaikalla perustuu ruotsalaiseen KBS-3V moniestekonseptiin. Tässä konseptissa käytetyt polttoainesauvat asetetaan valurautaholkkiin, joka ympäröidään ilmatiiviillä kuparikapselilla. Kapseli asetetaan pystysuoraan kairareikään ja ympäröidään bentoniittirenkailla vähintään 400 m syvyyteen Olkiluodon maanalaiseen laitokseen. Bentoniitti toimii puskurimateriaalina, joka antaa mekaanista ja kemiallista suojaa, johtaa lämpöä ja hidastaa radionuklidien diffuusiota kanisterivian sattuessa. On tärkeää tietää, säilyttääkö bentoniitti suorituskykynsä vähintään 100 000 vuotta. Tämä väitöskirja on koottu kuudesta julkaisusta, joissa bentoniittiin liittyviä kokeita on mallinnettu tai joitakin bentoniitin parametreja tutkittu laboratorio/loppusijoitus olosuhteissa. Kahdessa ensimmäisessä julkaisussa tarkoituksena oli mallintaa loppusijoitustilan evoluutiota termisen vaiheen aikana, kun bentoniitti on alussa osittain saturoitunut. Näissä julkaisuissa koe nimeltä Long term test adverse-2, joka tehtiin Äspöön Hard Rock laboratoriossa, otettiin referenssitapaukseksi. Tällä saatiin mallinnusta konkreettisemmaksi, ja pystyttiin selventämään, tarvitseeko kokeissa tapahtuvia ilmiöitä huomioida turvallisuusanalyysissä. TOUGHREACT mallinnusohjelmaa käytettiin tekemään kytketty termo-hydro-kemiallinen malli. Olennaisin kemiallinen muutos mallien ja kokeiden perusteella oli anhydriitin saostuminen lämmittimen lähellä. Bentoniitin suorituskykyyn vaikuttavia muutoksia ei havaittu. Väitöskirjassa tutkittiin myös joitain mallinnettuja laboratoriokokeita. Työssä tutkittiin lämpötilan vaikutusta kationinvaihtoon puhdistetussa natrium montmorilloniitissa kolmessa eri lämpötilassa (25 oC, 50 oC and 75 oC) käyttämällä kalsium/natrium perkloraatti seoksia. Havaitut tulokset näyttivät samansuuntaisia selektiivisyyksiä kaikissa lämpötiloissa. Neljännessä julkaisussa mallinnettiin Geochemist's Workbenchillä hiilidioksidin osapaineen vaikutusta bentoniitin pH:n. Tuloksista havaittiin, että vain pintakompleksaatiopaikat puskuroivat pH:n muutoksia kompaktoidussa bentoniitti systeemissä, sillä vesimäärä bentoniitin sisällä on pieni verrattuna pintakompleksaatiopaikkojen määrään. Puskurikapasiteetin arvioitiin olevan 0.3 pH yksikköä/10 grammaa bentoniittia. Viidennessä julkaisussa tehtiin bentoniitille rakenteellinen malli, joka ottaa huomioon erilaiset vedet bentoniittissa ja mallia verrattiin johtavaan alan kaupalliseen malliin, ja sen todettiin toimivan hyvin. Viimeisessä julkaisussa tehtiin yksinkertaistettu malli puristuskokeille mallintamaan huokosvettä hapettomissa laboratorio olosuhteissa. Malli toimi hyvin merkittävimmille ioneille, mutta joitakin eroja havaittiin myös. Johtopäätöksenä väitöskirjassa tehdyistä tutkimuksista voidaan sanoa, että bentoniitti on monimutkainen materiaali, ja mikrorakenteellinen käyttäytyminen on kiistanalaista. Yleisin mielipide on, että bentoniitti sisältää kolmenlaista vettä (vapaata huokosvettä, diffuusikerrosvettä ja lamellien välistä vettä). Bentoniitin mikrorakenne on tärkeä ymmärtää, jotta voidaan luoda tarkkoja malleja, jotka kuvaavat oikein bentoniissa tapahtuvia ilmiöitä. Mallinnusta tarvitaan arvioimaan loppusijoitustilan käyttäytymistä satojen tuhansien vuosien aikana, mutta joitakin epävarmuuksia liittyen bentoniittiin on yhä olemassa, kuten kemialliset ja mekaaniset parametrit, parametrit liittyen bentoniitin saturaatioon ja korkean lämpötilan käyttäytymiseen, joidenkin mineraalien kineettisen datan puute sekä reaktiiviset pintalat ja raekoko.
  • Tähtinen, Sara (Helsingin yliopisto, 2018)
    Suurin osa hyvin varhaisen maailmankaikkeuden vaiheista on edelleen selvittämättä. Yksi mahdollinen tapa tutkia universumin alun tapahtumia on mitata gravitaatioaaltoja. Gravitaatioaaltoja syntyy suurten mullistusten yhteydessä, kuten kahden massiivisen kappaleen törmäyksessä. Erilaisten mallien tuottamia gravitaatioaaltoja voidaan laskea teoreettisesti, ja verrata niitä havaintoihin. Gravitaatioaaltojen mittaaminen on kuitenkin vaikeaa, mutta suuri etappi saavutettiin vuonna 2016, kun ilmoitettiin, että yhdysvaltalaisella LIGO-laitteistolla oltiin saatu suora havainto gravitaatioaalloista. Lisäksi suunnitteilla oleva LISA-satelliitti voisi havaita myös kosmologista alkuperää olevia gravitaatioaaltoja. Tämän väitöskirjan ensimmäisessä osassa tutkimme yhtä varhaisen maailmankaikkeuden mallia. Tietokonesimulaatioiden avulla laskemme sen ennustamien gravitaatioaaltojen taajuuden ja voimakkuuden, joita vertaamme tulevien koelaitteiden mittausrajoihin. Hiukkasfysiikan standardimalli kuvaa kvanttikenttäteorian avulla kolme perusvuorovaikutusta sekä tunnetut alkeishiukkaset. 1970-luvulla luotu teoria on osoittautunut erittäin menestykselliseksi, ja vuonna 2012 ilmoitettu Higgsin bosonin löytyminen varmisti teorian pätevyyden hiukkasfysiikan perustana. Standardimallia on kuitenkin laajennettava, sillä nykyisellään se ei onnistu selittämään kaikkia tunnettuja ilmiöitä, eikä mallissa ole esimerkiksi yhtään mahdollista pimeän aineen hiukkasta. Tässä väitöskirjassa keskitymme yhteen mahdolliseen standardimallin laajennukseen, tekniväriteoriaan. Tekniväriteorioissa Higgsin hiukkanen koostuu pienemmistä hiukkasista, teknikvarkeista, samankaltaisesti kuin esimerkiksi hiukkasfysiikan standardimallissa protoni ja neutroni koostuvat kvarkeista. Suora analogia kvarkkien ja teknikvarkkien välillä kuitenkin ontuu. Varhaiset teknivärimallit ennustivat noin kymmenen kertaa suuremman Higgsin massan kuin mitä CERNissä tehdyt mittaukset osoittivat. Väitöskirjan toisessa osassa osoitamme, että tietyin muutoksin tutkittu teknivärimalli on sopusoinnussa mitatun Higgsin massan kanssa. Kolmannessa osassa tutkimme hilasimulaatioilla, kuinka monta erilaista teknikvarkkia täytyisi tietynlaisessa mallissa olla, jotta malli olisi sopusoinnussa kokeellisten tulosten kanssa.
  • Ruuhela, Reija (Helsingin yliopisto, 2018)
    Ihmiset sopeutuvat ilmastonsa tyypillisiin olosuhteisiin, mutta äärevät säätilanteet voivat aiheuttaa merkittäviä terveysriskejä. Tämän väitöstyön tavoitteena oli mallittaa kuolleisuuden riippuvuutta lämpöolosuhteista Suomessa ja arvioida siinä tapahtuneita muutoksia vuosikymmenien kuluessa sekä selvittää mahdollisia alueellisia eroja sairaanhoitopiireittäin. Lisäksi tavoitteena oli arvioida sään ja ilmaston vaikutuksia itsemurhiin Suomessa ja itsemurhayrityksiin Helsingissä. Tutkimuksissa sovellettiin useita erilaisia menetelmiä. Helsingin ja Uudenmaan sairaanhoitopiirin kuolleisuuden 43 vuoden mittaiset aikasarjat kolmessa ikäryhmässä muunnettiin stationaarisiksi, jolloin lämpötilan vaikutukset kuolleisuuteen olivat vertailukelpoisia väkiluvussa ja eliniässä tapahtuneista muutoksista huolimatta. Kun kuolleisuusriskiä verrattiin vuodenajan odotusarvioihin, kuumuuden aiheuttama kuolleisuuden nousu oli suurempi kuin kylmyyden. Kuolleisuusriski äärilämpötiloissa on kuitenkin alentunut vuosikymmenien aikana kaikissa ikäryhmissä ‒ jopa yli 75-vuotiaiden keskuudessa, mikä viittaa siihen, että väestön herkkyys äärilämpötiloille on pienentynyt. Kuolleisuuden lämpötilariippuvuuden eroja 21 sairaanhoitopiirin välillä tutkittiin käyttäen viiveellisiä epälineaarisia malleja (DLNM), ja eroja arvioitiin meta-regression avulla käyttäen kovariaatteina valittuja ilmastollisia ja sosiodemografisia tekijöitä. Tutkimuksen mukaan alueelliset erot eivät olleet tilastollisesti merkitseviä, joten samaa kuolleisuuden lämpötilariippuvuutta voidaan käyttää eri puolilla Suomea. Toisaalta meta-regressio antoi viitteitä siitä, että sairaanhoitopiirien sairastavuusindeksit ja väestömäärät voivat selittää pientä heterogeenisyyttä kuolleisuuden lämpötilariippuvuudessa. Tarkasteltaessa 33 vuoden ajanjaksoa Suomessa toteutuneiden itsemurhien ja globaalisäteilyn välillä oli negatiivinen korrelaatio marras-maaliskuun välisellä jaksolla, eli auringonvalon vähäisyys lisäisi itsemurhien riskiä. Miehet olivat herkempiä auringonsäteilyn vaihtelulle kuin naiset. Tutkimus Helsingin itsemurhayritysten sääriippuvuudesta kahdella lyhemmällä jaksolla toi esiin toisen sukupuolten välisen eron. Miesten itsemurhayritysten riski kasvoi matalapaineen vallitessa, kun naisten itsemurha-yritysten riski kasvoi ilmanpaineen myötä. Näitä tutkimustuloksia voidaan hyödyntää muun muassa terveydenhuollon varautumisessa sään ääri-ilmiöihin ja tutkimuksissa ilmastonmuutoksen vaikutuksista ihmisten terveyteen.
  • Thölix, Laura (Helsingin yliopisto, 2018)
    Otsoni ja vesihöyry ovat tärkeitä hivenkaasuja ilmakehässä. Vesihöyry on yksi merkittävimmistä kasvihuonekaasuista, sillä se vaikuttaa maapallon säteilytasapainoon sekä moniin kemiallisiin reaktioihin ilmakehässä. Otsoni sen sijaan suojaa ihmisiä ja luontoa liialliselta auringon ultraviolettisäteilyltä. Siksi on tärkeä ymmärtää sekä vesihöyryn että otsonin jakaumat pitoisuuksien muutokset sekä nykyisessä että tulevaisuuden ilmastossa. Vaikka Montrealin protokollan asettamat rajoitukset otsonia tuhoavien CFC-kaasujen valmistukselle ja käytölle ovat saaneet otsonikerroksen tuhoutumisen pysähtymään, kestää otsonikerroksen ennalleen palautumisessa vielä pitkään. Ilmastonmuutos jäähdyttää stratosfääriä, jolloin polaaristratosfääripilvet (PSC) voivat lisääntyä. Tällöin otsonia voi tulevaisuudessa tuhoutua enemmän, vaikka kloorin määrä ilmakehässä olisikin pienempi. Näiden asioiden tutkimiseen tarvitaan ilmakehämalleja, sillä havaintoja stratosfääristä on rajoitetusti, eikä niitä myöskään ole olemassa tulevaisuuden ilmastosta. Tässä tutkimuksessa on stratosfäärin olosuhteiden tutkimiseen käytetty FinROSE kemiakuljetusmallia. Malli on globaali ja se kattaa stratosfäärin. Mallilla voidaan tehdä sekä lyhyitä tapaustutkimuksia että pitkiä, vuosikymmeniä kattavia simulaatioita. Malli tarvitsee syötteeksi meteorologista dataa: tuulen, lämpötilan ja pintapaineen. Tässä tutkimuksessa mallia on ajettu käyttäen ECMWF:n analyysejä tai ilmastomallilla etukäteen laskettua meteorologiaa. Lähtötiedon vaikutusta mallin antamiin tuloksiin tutkittiin, ja sillä havaittiin olevan suuri merkitys tulosten luotettavuuteen. FinROSE:lla laskettuja otsoni- ja vesihöyrypitoisuuksia verrattiin sekä satelliitti- että maanpintahavaintoihin, ja mallin todettiin tuottavan käyttökelpoisia tutkimustuloksia. Käyttämällä ilmastomallin meteorologiaa on ollut mahdollista tehdä FinROSE:lla ennusteita myös tulevaisuuden otsonikadoista. Tutkimuksen tuloksena selvisi, että vesihöyry on lisääntynyt stratosfäärissä vuosina 2006-2012, mutta 2012 jälkeen pitoisuus on vähentynyt. Mallisimulaatiot osoittavat, että vesipitoisuuden lisääntyminen johtuu pääosin kuljetuksesta; enemmän vettä on kulkeutunut tropiikista navoille. Arktisten polaarialueiden kosteassa ilmassa voi ilmastonmuutoksen vuoksi kylmenevässä stratosfäärissä muodostua entistä enemmän polaaristratosfääripilviä (PSC), joiden pinnalla klooriyhdisteet tuhoavat otsonia katalyyttisesti. Viimeisin tutkimus osoitti, että vesihöyry vaikuttaa otsonikatoon arktisella alueella eri tavoin erilaisissa meteorologisissa olosuhteissa. Suurin vaikutus oli kohtalaisen kylminä talvina, jolloin vesihöyrypitoisuuden kasvattaminen lisäsi selvästi otsonikatoa. Tämä johtui polaaripilvien määrän kasvusta ja lisääntyneestä klooriaktivaatiosta. Kylminä talvina vaikutus jäi vähäisemmäksi, sillä klooriaktivaatio oli silloin lähes täydellinen todellisiin havaintoihinkin perustuvalla vesihöyrymäärällä. Tulokset osoittavat, että tropiikin tropopaussin vesihöyryn määrällä on vaikutusta arktiseen otsonikatoon, ja että se on mallinnettava ilmastomalleissa oikein, jotta otsonikato voidaan ennustaa oikein.
  • Zatta, Marco (Helsingin yliopisto, 2018)
    The Higgs boson is a cornerstone of the standard model (SM) of particle physics, thus it comes as no surprise that the announcement of its discovery on July 2012 by ATLAS and CMS marked a very important date for particle physics. All the pieces of the SM have finally been observed and the parameters of the theory measured. However, we know that the SM is far from a complete theory and the fact that the Higgs boson has been, up to date, the only discovery of the LHC may be seen as unfortunate by many. In fact, the LHC is just confirming with exceptional accuracy the predictions of the SM, pushing the scale of new physics to larger and larger values, giving us no hints about its correct extension. Having measured all the parameters of the SM we can assume its validity to an arbitrarily high energy scale and extrapolate its behavior using the renormalization group equations. It turns out that the value of the Higgs mass is low enough to allow this extrapolation and the SM remains consistent up to the Planck scale. However, this computation reveals yet another puzzle: our universe does not lie in the global minimum of the Higgs potential; instead a much deeper vacuum exists at large field values. In principle, quantum tunneling into the true vacuum is possible but fortunately the decay time is much longer than the age of our universe. For all practical purposes our vacuum is not in danger and the decay will not happen any time soon. This peculiar situation is called metastability. Since the decay time is very long, new physics modifying the Higgs potential at high energies is not needed. The situation, however, changes dramatically if we want to understand why the Higgs ended up in such an energetically disfavored state in the framework of big bang cosmology. It is clear that some sort of fine-tuning is required in order to put the Higgs in the false vacuum. Not only that: the evolution of the universe goes through violent periods, such as inflation and reheating, where the Higgs may experience large fluctuations, making it difficult to justify why it did not decay into the true vacuum without assuming the existence of physics beyond the SM (BSM). The Higgs is a natural window into particles which are not part of the SM. In fact, it is the only particle with spin-0 and the only field which can form a dimension-2 gauge and Lorentz invariant operator. Within the SM this property is used to write a mass term for the Higgs which generates spontaneous breaking of the electroweak symmetry, while in BSM models it allows to write interaction terms at the renormalizable level with gauge singlets and with gravity. In this thesis and in the papers attached we explore the effects that these renormalizable BSM operators have on the Higgs dynamics in the early universe. We show that stabilization of the Higgs field can be obtained in models of inflation if we allow the existence of Higgs-inflaton couplings or non-minimal coupling with gravity. The same models are then studied at the reheating stage, when all the particles that compose the present day universe are produced. On the other hand, we also explore the possibility that the Higgs mixes with the inflaton. The mixing can stabilize the Higgs potential at all energies and generates two scalar eigenstates. The lighter one is identified with the boson discovered in 2012 and the other could be observed at the LHC or at future colliders.
  • Vanhanen, Joonas (Helsingin yliopisto, 2018)
    Ihmiset vaikuttavat Maan ilmastoon monella tavalla. Ilmakehää lämmittävät kasvihuonepäästöt ja toisaalta siihen vaikuttavat myös ilmakehän aerosolihiukkaset. Tässä väitöskirjassa keskitytään ilmakehän aerosolihiukkasiin. Niiden vaikutus ilmakehään on monimutkainen johtuen niiden nopeista muutosprosesseista ilmakehässä. Osa hiukkasista muodostuu vasta ilmakehässä erilaisten kaasumaisten päästöjen hapettumisen johdosta ja osa pääsee ilmakehään suoraan ns. primääreinä hiukkasina, esimerkkeinä diesel moottoreiden nokihiukkaset tai vaikkapa autiomaiden hiekasta muodostuva pöly. Hiukkaset voivat kasvaa ilmakehässä kun niiden pinnalle tiivistyy höyryjä tai jos ne törmäilevät ja kiinnittyvät toisiinsa. Ne voivat poistua ilmakehästä muun muassa sateen vaikutuksesta tai painovoiman johdosta. Aerosolihiukkasiin vaikuttavat prosessit muodostavat aerosolipopulaatioon monimutkaisen kemiallisen koostumuksen riippuen niiden syntytavasta ja paikasta. Hiukkaset vaikuttavat ilmastoon joko suoraan sirottamalla tai absorboimalla auringon valoa, tai epäsuorasti vaikuttamalla pilvien muodostumiseen. Ilmastovaikutusten lisäksi aerosolihiukkaset voivat vaikuttaa ihmisten terveyteen. Pienimpien hiukkasten on todettu kulkeutuvan jopa ihmisten aivokudokseen saakka hermostoa pitkin. Tässä työssä keskitytään hiukkasten mittausmenetelmiin ja kuinka ne syntyvät ilmakehässä, ja toisaalta kuinka ne muodostavat pilvipisaroita. Kaasu-hiukkasmuuntuma vaikuttaa ilmastoon monella tapaa, mutta se tunnetaan kuitenkin vielä suhteellisen huonosti. Aerosolihiukkaset muodostavat ilmakehässä suuren aktiivisen pinta-alan, joka vaikuttaa monella tapaa ilmakehän kemiallisiin prosesseihin ja tätä kautta vaikuttavat esimerkiksi pilvien tai vaikkapa savusumun syntyyn. Suurin osa hiukkasista syntyy ilmakehässä kaasumaisten aineista niiden hapettumisen ansiosta. Jotta tämä prosessi ymmärrettäisiin, on aerosolihiukkaset mitattava juuri kun ne ovat syntyneet, eli noin 1-2 nm kokoisina. Tässä väitöskirjassa kehitettiin uusia mittaustapoja ja laitteita. Ensimmäinen mittalaite kehitettiin mittaamaan ilmakehälle tyypillisien aineiden ja veden yhdisteiden pintajännityksiä. Mittaustuloksia käytettiin arvioimaan pintajännityksen vaikutusta pilvipisaroiden muodostumiseen pilvimallin avulla. Toinen laite kehitettiin mittaamaan ilmakehän pienimpiä, juuri syntyneitä, aerosolihiukkasia aina 1 nm kokoon saakka. Tämän mittalaitteen avulla pystyttiin ensimmäisen kerran mittaamaan ilmakehässä tapahtuvaa hiukkasten muodostumista kaasuista. Tämän työn avulla pystyttiin todistamaan, että hiukkaset on mitattava juuri kun ne syntyvät, jotta muodostumisprosessi voitaisiin täysin ymmärtää. Lisäksi työssä pystyttiin näyttämään, että ilmakehässä tapahtuva hiukkasmuodostus voi vaikuttaa ilmastoon muodostamalla hiukkasia, jotka pystyvät muodostamaan pilvipisaroita ja lopulta pilviä.
  • Niemi, Saija (Helsingin yliopisto, 2018)
    ABSTRAKTI Tutkimus esittelee uuden kontrolliteorian (Theory of Control Tuning). Teoria osoittaa kontrollin merkityksen muuttoliikkeissä sekä sen, kuinka kontrolli on keskeinen osa muuttoliiketoimijoiden jokapäiväistä elämää. Muuttoliiketoimijoita ovat niin yksilöt kuin ryhmät – maan sisäiset pakolaiset, kansainväliset rajat ylittävät turvapaikanhakijat ja pakolaiset, työ- ja koulutusperäiset muuttajat sekä paikalliset asukkaat ja auktoriteetit joihin siirtolaisuus ja pakolaisuus vaikuttavat. Erilaisia muuttoliiketoimijoita yhdistää sama tavoite, kontrollin käsittely, riippumatta esimerkiksi muuttoliikkeen tyypistä, kestosta, luonteesta tai maantieteellisestä alueesta. Tutkimus siis osoittaa, että muuttoliiketoimijoiden keskuudessa esiintyy samanlainen käytösmalli, on kyseessä sitten kansainvälinen tai maan sisäinen muuttoliike, konfliktin, ympäristönmuutoksen, taloudellisten tai koulutuksellisten syiden aiheuttama tai muiden henkilökohtaisten syiden aikaansaama muuttoliike. Sama käytösmalli esiintyy muuttoliikkeiden osana huolimatta siitä, ovatko muuttoliiketoimijat liikkeessä vai paikallaan. Teoria esittää, että muuttoliiketoimijat ratkaisevat kontrolliin liittyviä haasteita säätelemällä kontrollia suhteessa muuttoliikkeen toimintoihin, kuten paikassa selviytymiseen, auktoriteetin kohtaamiseen, yhteyksien ylläpitämiseen ja tiedon käsittelyyn. Kontrollin säätelyllä tarkoitetaan toimintaa, jossa muuttoliiketoimija muokkaa kontrollia muuttoliikkeen eri vaiheissa ja siihen liittyen, jotta pystyisi hallitsemaan erilaisia tapahtumia, olosuhteita, tunteita, kohteita ja toimijoita. Kontrollin säätely saa aikaan kontrollipolkuja, jotka selittävät monenlaisia kontrollin säätelyn syitä, strategioita, lopputuloksia sekä kontrollin ehtoja ja väliintulevia tekijöitä. Teoria perustuu suoraan empiiriseen aineistoon, joka kerättiin pääasiassa Suomessa, Egyptissä, Sudanissa ja Ugandassa. Teoria esittää uuden tavan ajatella muuttoliikkeitä käsitteellistämällä sekä monialueista primaariaineistoa että sekundaarista aineistoa. Lähestymällä aineistoa osin kokeellisesti klassisen grounded theory –metodologian avulla aineisto oli mahdollista kohottaa kuvailevalta tasolta käsitteelliselle tasolle ja tätä kautta muodostaa uusi teoria suoraan aineiston pohjalta. Tutkimus esittelee aidon monitieteisen ja tieteidenvälisen teorian. Teoria tuo esiin uusia käsitteitä ja ennennäkemättömän tavan ymmärtää ihmisten välisiä suhteita ja muuttoliikkeeseen liittyviä asioita. Tutkimus myös selittää paikan ja tilan ilmenemistä muuttoliikkeissä. Tämän lisäksi tutkimus havainnollistaa erilaisia haasteita liittyen muuttoliiketutkimukseen, varsinkin sen tekemiseen haastavissa tutkimusympäristöissä. Tutkimus sulkee kuilun empiirisen aineiston ja formaalin teorian välillä uuden keskitason teorian avulla. Tämä taas lisää teoreettista ja käytännönläheistä ymmärrystä muuttoliikeilmiöstä. Avainsanat: Kontrollin säätely, kontrolli, siirtolaisuus, pakolaisuus, muuttoliike, turvapaikanhakija, maan sisäinen pakolainen, paikka, tila, paikassa selviytyminen, auktoriteetin kohtaaminen, yhteyksien ylläpitäminen, tiedon käsittely, grounded theory, kvalitatiivinen aineisto, eteläsudanilainen muuttoliike
  • Westerlund, Antti (Helsingin yliopisto, 2018)
    Meren virtausolot ja pintakerroksen dynamiikka ovat merkittäviä tekijöitä esimerkiksi silloin, kun selvitetään haitallisten aineiden tai ravinteiden kulkeutumista. Varhaisimmat Itämeren yleistä kiertoliikettä kartoittaneet tutkimukset tehtiin ennen toista maailmansotaa, ja ne perustuivat majakkalaivahavaintoihin. Vaikka havaintoja oli tuolloin käytössä vain vähän, Itämeren pohjoisissa altaissa voitiin pitkällä aikavälillä havaita sykloninen pintavirtauskuvio (ts. pohjoisella pallonpuoliskolla vastapäivään). Sittemmin Itämeren pohjoisosien kiertoliikettä on tutkittu lisää, mutta edelleen tiedoissa on puutteita ja epävarmuustekijöitä. Esimerkiksi havaintoaineistoja on yhä melko vähän ja mittauspisteet ovat harvassa. Lisäksi monet numeeristen mallien prosessikuvauksista perustuvat valtamerillä tehtyyn tutkimukseen, ja mallien syötteenä käytetyissä pakoteaineistoissa – esimerkiksi säätiedoissa – on epätarkkuuksia. Moderneilla analyysimenetelmillä ja uusilla havaintoaineistoilla näitä puutteita pystytään tunnistamaan ja analysoimaan. Tässä tutkimuksessa tutkittiin Itämeren pohjoisosien virtausolosuhteita hydrodynaamisen mallinnuksen avulla. Itämeri on murtovesiallas, ja sen dynamiikka on monimutkaista. Tämä tekee sen numeerisesta mallintamisesta haastavaa. Työssä käytettiin useita mallinnuskonfiguraatioita ja niitä myös kehitettiin kuvaamaan Itämeren olosuhteita aiempaa paremmin. Näihin lukeutui korkean resoluution Suomenlahti-konfiguraatio, joka perustuu NEMO-malliin (Nucleus for European Modelling of the Ocean). Tutkimuksessa käytettiin myös koneoppimismenetelmiä, automaattisten mittalaitteiden tuottamia havaintoaineistoja ja parviennusteita. Suomenlahden virtauskentän ominaispiirteitä analysoitiin itseorganisoituvilla kartoilla eli Kohosen kartoilla (self-organizing map, SOM). Kun Suomenlahden mallinnetuista pintavirtauskentistä laskettiin keskiarvot koko tutkituilta ajanjaksoilta 2007–2013 ja 2012–2014, tuloksissa ei näkynyt aiemmissa tutkimuksissa havaittua syklonista virtauskuviota. Aineistoa SOM-menetelmällä analysoitaessa Suomenlahden virtaukset osoittautuivat hyvin vaihteleviksi ja monimutkaisiksi. Virtauksissa havaittiin paljon sekä vuosien välistä että niiden aikana tapahtuvaa vaihtelua. Mallin tuulipakotteen ja SOM-analyysin tuottamien karakterististen virtauskenttien välille löydettiin yhteys. Analyysin tulokset korostivat Suomenlahden samankaltaisuutta estuaarien eli jokisuulahtien kanssa. Aineistossa kiertoliike Suomenlahdella vaihteli nopeasti normaalin estuaarikiertoliikkeen ja käänteisen estuaarikiertoliikkeen välillä. Suomenlahdella vallitsevat lounaistuulet tukivat käänteistä kiertoliikettä. Mallinnusaineiston perusteella näyttää siltä, että sykloninen pintavirtauskuvio tulee näkyviin vain, jos tutkimusjakson aikana normaali estuaarikiertoliike esiintyy riittävän usein. Pienetkin muutokset tuulten suuntajakaumassa voivat vaikuttaa virtauskentän pitkän aikavälin keskiarvoihin merkittävästi. Myös kumpuaminen, joka näkyy päivien ja viikkojen aikaskaalalla, vaikuttaa virtausdynamiikkaan. NEMO-malli soveltui hyvin virtausten tutkimiseen Itämeren pohjoisosissa. Sen tulosten laatu oli samankaltainen kuin aikaisemmin alueella käytettyjen numeeristen mallien. Tässä tutkimuksessa saavutetusta edistyksestä huolimatta Suomenlahti on edelleen haastava alue virtausmallinnukselle. Malleilla on yhä vaikeuksia tuottaa Suomenlahden voimakkaita vertikaali- ja horisontaaligradientteja sisältävä suolaisuuskenttä. Tutkimuksessa kävi ilmi, että mallien syötteiden – erityisesti tuulipakotteen – tarkkuudella on suuri merkitys mallien tuloksille. Myös havaintojen merkitys mallikehitykselle korostui. Jatkossa tarvitaan kattavampia havaintoaineistoja, jotta voidaan arvioida mallien kykyä tuottaa virtauskenttä ja esimerkiksi kumpuamistapausten taajuus ja voimakkuus. Varsinkin virtaushavaintojen parempi alueellinen kattavuus olisi tärkeää. Tutkimuksessa kävi myös ilmi, miten tärkeää on malleja ja havaintoja vertailtaessa huolehtia siitä, että ne ovat vertailukelpoisia.
  • Lintulaakso, Kari (Helsingin yliopisto, 2018)
    Tämä väitöskirja tutkii kuinka erilaiset lajien ominaisuudet liittyvät maanisäkkäiden evolutiiviseen selviytymiseen ja kuinka lajien ominaisuuksiin perustuva nisäkäsyhteisöjen rakenne liittyy ilmastoon, elinympäristöihin ja eliömaantieteeseen. Tutkimuksessa käytettiin laajoja tietokantoja sekä fossiilisista että nykyisistä maanisäkkäistä eri mantereilla. Tulokset maanisäkkäiden evolutiivisesta selviytymisestä osoittavat säännöllisen ilmiön, jossa isommilla nisäkässuvuilla ja -lajeilla on suurempi lajiutumisen ja sukupuuttoon kuolemisen tahti ja siten lyhyempi ajallinen kesto. Tulosta voidaan selittää niiden lajien avulla, jotka viettävät talviunta, horrostavat tai kaivautuvat maahan, ‘‘sleep-or-hide’’ (SLOH) -lajeilla. Koska SLOH-käyttäytyminen on yleisempää pienillä nisäkkäillä, ovat ne siten keskimäärin enemmän suojattuja ympäristön ääriolosuhteilta kuin isommat nisäkkäät ja näin ollen kokonaisuudessaan vaikuttavat pienempien lajien korkeampaan keskimääräiseen selviytymiseen ja matalampaan lajiutumistodennököisyyteen. Tulokset lajien ominaisuuksien suhteesta ilmastoon tuottavat kohtuullisen tarkat arviot nykyajan sadannasta, suurimpien korrelaatioiden ollessa vuotuisen sadannan ja lajien absoluuttisen ja suhteellisen lukumäärän, ruokavalion, hampaan kruunun korkeuden sekä ruokavalion ja hampaan kruunun korkeuden yhdistelmän välillä. Trooppisten lajien yhteisörakenteet taasen olivat tilastollisesti merkitsevästi erilaisia tutkittujen kasvillisuusluokkien välillä, ollen suurin ekosysteemitasolla. Etenkin nisäkäsyhteisöt jotka on jaettu ruokavalio- tai liikkumismuotoryhmiin, erottelevat hyvin mantereiden trooppiset ekosysteemit sekä elinympäristöt, mutta ruumiinkokoon perustuvaa ryhmittelyä kannattaa tulkita varovaisemmin, mikäli useita eri mantereita käsitellään tutkimuksessa. Pohjois-Amerikassa lajistot ovat ilmastoltaan erilaisia mittakaavassa, jossa nisäkkäät on jaettu 11 erilliseen lajistoon kun taasen Euroopassa ne jakautuvat alueellisesti viiteen erilaiseen lajistoon. Ruumiinpainon erojen perusteella Pohjois-Amerikan lajisto jakautuu kahdeksaan kokonaisuuteen, kun taasen liikkumismuodon perusteella lajistot eroavat kaikissa jakoluokissa. Ruokavalion perusteella ei lajistojen välille muodostunut tilastollisia eroja. Euroopassa yksikään lajisto ei eronnut tilastollisesti toisistaan minkään lajiominaisuuden perusteella millään jaolla. Tutkimuksessa saatujen tulosten perusteella voidaan todeta, että niitä havaittavia lajiominaisuuksia, joita voidaan erottaa myös fossiiliaineistosta (ruumiinpaino, liikkumismuoto, ruokavalio) voidaan käyttää nisäkäsyhteisöjen analysointiin ja muinaisten ilmasto-olosuhteiden mallintamiseen.
  • Leppälä, Eija (Helsingin yliopisto, 2018)
    Lignaanit ovat laajalti luonnossa esiintyviä molekyylejä ja niitä on löydetty lukuisista kasveista ja kaikista kasvien osista. Lignaanien rooli kasveissa ei ole täysin selvä, mutta todennäköisesti ne ovat osa kasvien puolustusmekanismia ja suojaavat kasveja taudeilta, sieniltä ja tuholaisilta. Monet syötävät kasvit sisältävät paljon kasvilignaaneja ja toistaiseksi paras ravinnosta löydetty lignaanilähde on pellavansiemenet. Muita lignaanirikkaita ravintokasveja ovat mm. viljatuotteet ja etenkin kokojyvätuotteet, siemenet, pähkinät, suomalaiset marjat, tietyt hedelmät ja vihannekset, kuten esimerkiksi parsa. Monet kasvilignaanit muuntuvat eli metaboloituvat ihmisen suoliston bakteerien vaikutuksesta molekyyleiksi, joita kutsutaan enterolignaaneiksi. Yleisimmin enterolignaaneja on määritetty ihmisen virtsasta tai verestä. Enterolignaanien määrä vaihtelee suuresti ihmisissä johtuen mm. henkilön sukupuolesta ja iästä, ravinnosta, elämäntavoista sekä suoliston bakteerikannasta. Enterolignaaneja ja kasvilgnaaneja tutkitaan maailmanlaajuisesti johtuen niiden mahdollisista terveysvaikutuksista. Tutkimuksissa on raportoitu mm. virtsan korkean enterolignaanipitoisuuden ja alhaisen diabetesriskin sekä painon ja enterolignaanipitoisuuden yhteydet. Monissa tutkimuslaitoksissa tutkitaan myös enterolaktonipitoisuuden yhteyttä sydän- ja verisuonitauteihin sekä eräiden syöpien yhteyttä. Lignaanitutkimuksia varten käytetään nopeita ja tarkkoja analyysimenetelmiä. Tunnettuja molekyylejä tarvitaan vertailuaineina analysoitaessa ja tunnistettaessa lignaaneja kasveista, virtsasta ja verinäytteistä, sekä monissa erilaisissa tutkimuksissa kuten esimerkiksi metaboliatutkimuksissa. Väitöstyössä on keskitytty lignaanimolekyylien valmistamiseen (eli syntetiikkaan). Työssä on valmistettu seitsemäntoista uutta mahdollista enterolignaani- ja kasvilignaanimolekyyliä käyttäen Michael-additio alkylaatioreaktiota sekä todennettu kaikkien valmistettujen molekyylien rakenne. Kahdeksasta lignaanimolekyylistä on valmistettu happamissa olosuhteissa pysyvät deuteroidut johdannaiset (85-99% isotooppipuhtaus) sekä deuteroitumisreaktioita on tutkittu vertaamalla teoreettisia laskelmia ja käytännön huomioita reaktiosta. Lisäksi neljän enterolignaanin happojohdannaista valmistettiin ja rakenteet varmennettiin uuden analyysimenetelmän kehittämiseksi.
  • Suutarinen, Tuomas (Helsingin yliopisto, 2018)
    Resurssiyhdyskuntien tutkimus käsittelee ainutlaatuisia teollisia, kulttuurillisia, geopoliittisia ja positionaalisia ulottuvuuksia, jotka jäävät vähemmälle huomiolle valtavirran maantieteessä. Kasvava uusliberalismi on vaikuttanut resurssiyhdyskuntiin kaikkialla maailmassa, mikä on vähentänyt valtion osallisuutta paikallisessa sosioekonomisessa kehityksessä. Tämä on edellyttänyt resurssiyhdyskuntia sopeutumaan ja joustamaan edistääkseen elinvoimaisuuttaan. Tämä tutkimus keskittyy resurssiyhdyskuntiin Venäjän pohjoisosissa, jossa resurssiyhdyskunnat ja niiden keskeiset teollisuusyritykset ovat Neuvostoliiton hajoamisen jälkeen kohdanneet merkittäviä sosioekonomisia ongelmia, kuten väestön vähenemisen ja kaivosteollisuuden tuottamien raaka-aineiden maailmanmarkkinahintojen heilahtelun. Tämä on vaikuttanut suoraan niiden taloudelliseen hyvinvointiin. Neuvostoliiton hajoamisen jälkeisenä aikana sosiaalipalveluiden heikkeneminen on myös aiheuttanut tyytymättömyyttä yhdyskuntien asukkaiden keskuudessa. Globalisaation tuoma maailmanlaajuinen luonnonvarojen hintojen heilahtelu on vaikuttanut suoraan paikallisen kaivostoiminnan kestävyyteen. Tämän vuoksi resurssiyhdyskunnissa on jouduttu arvioimaan uudelleen niiden taloudellista perustaa ja edistämään talouden monipuolistamista niiden pitkäaikaisen elinkelpoisuuden lisäämiseksi. Lisäksi Venäjän ja lännen välinen lisääntynyt poliittinen jännite vuodesta 2014 on korostanut ulkoisten voimien ja valtiotason politiikan seurannaisvaikutuksia paikalliseen kehitykseen. Sekä luonnonvaratalouden suhdanneherkkyys kuin myös korkeamman tason poliittisten suuntausten muutokset ovat vaikuttaneet resurssiyhdyskuntien kehitykseen Venäjällä. Tämä on osoitus resurssiyhdyskuntien suhteellisen voimakkaasta ajopuuroolista maailmantalouden ja -politiikan syövereissä. Tutkimus asemoituu paikkakuntatutkimuksen traditioon tapaustutkimuksella paikallisesta sosioekonomisesta rakennemuutoksesta. Tutkimus käsittelee syrjäisyyden ongelmia, mikä on yhdistävä tekijä sekä resurssiyhdyskuntille että yksittäisille teollisuuskaupungeille. Tutkimus analysoi sosioekonomisen rakennemuutoksen ongelmia syrjäisissä resurssiyhdyskunnissa rakennemuutoksen ja talousrakenteen monipuolistamisen näkökulmista. Tutkimuksessa on käytetty tapaustutkimusmenetelmää kolmessa kaivosteollisuusyhdyskunnassa Murmanskin alueella. Sen päätavoitteena on vastata siihen, kuinka Venäjän pohjoiset kaivosteollisuusyhdyskunnat ovat sopeutuneet sosioekonomisiin muutoksiin, erityisesti Neuvostoliiton romahduksen jälkeisiin talouden laskukausiin, sekä niiden kykyyn toimia nykyisten kehityshaasteiden parissa. Tutkimus vastaa seuraaviin tutkimuskysymyksiin: (1) Miten erilaiset yleiset, institutionaaliset, alakohtaiset, ihmislähtöiset ja paikalliset prosessit muokkaavat resurssiyhdyskuntien sosioekonomista kehitystä Venäjän pohjoisosissa? (2) Mikä on eri toimijoiden todellinen ja paikallisesti toivottu rooli Venäjän pohjoisten syrjäisten resurssiyhdyskuntien sosioekonomisessa rakennemuutoksessa? (3) Millaiset ovat mahdollisuudet Venäjän pohjoisosien syrjäisissä resurssiyhdyskunnissa talouden monipuolistamiseen? Tutkimuksessa käytetään runsasta empiiristä aineistoa, jota arvioidaan metodisella triangulaatiolla. Aineisto koostuu kyselytutkimuksesta, puolistrukturoiduista haastatteluista ja fokusryhmäkeskusteluista sekä näitä tukevasta aineistosta, joihin kuuluu muun muassa sanomalehtiartikkeleita ja tilastoja. Tutkimuksen tärkein empiirinen aineisto on Kovdorissa syyskuussa 2010 toteutettu kvantitatiivinen kyselytutkimus. Lisäksi yhdessä artikkelissa on käytetty Kirovskissa ja Revdassa vuonna 2012 tehtyjä puolistrukturoituja haastatteluita. Kvantitatiiviset menetelmät ovat keskeisessä roolissa tutkimusmateriaalin analysoinnissa, kun taas laadulliset menetelmät tukevat kvantitatiivisia menetelmiä. Tutkimus osoittaa globalisaation merkityksen Venäjän pohjoisten resurssiperiferioiden sosioekonomisessa rakennemuutoksessa. Vaihtelut resurssiyhdyskuntien positionaalisuudessa ovat myös tärkeitä niiden sosioekonomisen rakennemuutoksen näkökulmasta. Tutkimus osoittaa rakenteellisten ja institutionaalisten esteiden, kuten polkuriippuvuuden, paternalistisen perinteen ja resurssifatalismin, ylläpitävän resurssiyhdyskuntien paikallisidentiteettiä. Tutkimus osoittaa myös yhdyskuntien itsereflektion tärkeyden kestävän paikallisen sosioekonomisen kehityksen vaalimisessa ja rakenteellisten ja institutionaalisten esteiden voittamisessa. Tämä tutkimus tuo uusia näkökulmia maantieteellisen resurssiyhdyskuntia käsittelevään keskusteluun ja laajentaa ymmärrystä sosioekonomisesta rakennemuutosprosessista syrjäisissä teollisuuskaupungeissa. Täten tutkimus sijoittuu paikkakuntatutkimustraditioon ja nykyhetken talousmaantieteellisen muutoksen tutkimukseen kaupungistuneella ja teollistuneella Pohjois-Venäjällä. Avainsanat: resurssiyhdyskunta, kaivosyhdyskunta, yhden tehtaan kaupunki, sosioekonominen rakennemuutos, Pohjois-Venäjä, Murmanskin alue
  • Kärkkäinen, Timo (Helsingin yliopisto, 2018)
    Neutriinot ovat äärimmäisen heikosti vuorovaikuttavia alkeishiukkasia, jotka ovat niin keveitä ettei niiden massaa ole onnistuttu vielä mittaamaan. Koska eri tyyppiä olevat neutriinot muuttuvat toisiksi nk. neutriino-oskillaatioksi kutsutussa ilmiössä, tiedämme että ne eivät voi olla massattomia. Vuoden 2015 fysiikan Nobel-palkinto myönnettiin Arthur MacDonaldille ja Takaaki Kajitalle neutriino-oskillaatioiden kokeellisesta löytämisestä. Wolfgang Pauli ehdotti neutriinon olemassaoloa vuonna 1930 ratkaistaakseen fysiikkaa tuolloin piinanneen puuttuvan energian ongelman. Clyde Cowan ja Frederick Reines havaitsivat neutriinon ensimmäisen kerran vuonna 1956. Vuosituhannen alkuun mennessä oli löydetty kolme erityyppistä neutriinoa - elektronineutriino, myoninneutriino ja tauneutriino - sekä havaittu, että neutriinot voivat muuttua erityyppisiksi. Hiukkasfysiikan standardimalli sisältää neutriinot, mutta ne ovat siinä massattomia. Standardimalli on kykenemätön selittämään neutriinojen massan ja keveyden - miksi neutriinoilla on massa ja miksi ne ovat niin keveitä? 1970- ja 1980-lukujen taitteessa kehitettiin nk. keinulautamalli, joka selittää neutriinojen keveyden olettamalla uusien raskaiden standardimallin ulkopuolisten hiukkasten olemassaolo. Standardimallin sellaiset laajennukset, jotka generoivat massat neutriinoille, voivat myös vaikuttaa neutriino-oskillaatioihin huomattavasti. Mikäli uusien vuorovaikutusten energiaskaala on teraelektronivoltin luokkaa ja havaittavissa CERNin suurella hadronitörmäyttimellä (Large Hadron Collider, LHC), niistä aiheutuvat epästandardit vuorovaikutukset voivat aiheuttaa havaittavia muutoksia makua rikkoviin hiukkasreaktioihin, kuten neutriino-oskillaatioihin ja mahdollistaa uusia hajoamisreaktioita, kuten myonin hajoamisen elektroniksi ja fotoniksi. Väitöskirjassa tutkitaan mahdollisuuksia mitata standardimallin laajennuksista aiheutuvia pieniä merkkejä neutriino-oskillaatiokokeissa, varattujen leptonien makua rikkovissa hajoamisissa sekä kiihdytinkokeissa. Tarkastelun kohteena ovat tyypin II keinulautamalli, neutriinofiilinen malli sekä epästandardien vuorovaikutusten malli.
  • Keinänen, Outi (Helsingin yliopisto, 2018)
    Positroniemissiotomografia (PET) on hyvän resoluution omaava molekyylikuvantamismenetelmä, jonka avulla voidaan seurata leimatun lääkeaineen jakautumista ja eliminaatiota noninvasiivisesti. Esikohdennetussa PET-kuvantamisessa tutkimuksen alla oleva kantaja, esimerkiksi vasta-aine tai nanopartikkeli, radioleimataan vasta kun se on saavuttanut kohteensa in vivo. Esikohdennetussa PET-kuvantamisessa on yleensä kaksi vaihetta. Ensin annostellaan kantaja, joka hakeutuu kohdekudokseen. Seuraavaksi injisoidaan radioaktiivinen merkkiaine, joka reagoi selektiivisesti kantajan kanssa. Kantajan sijainti voidaan havaita merkkiaineen lähettämän säteilyn avulla. Esikohdennettu kuvantaminen mahdollistaa lyhytikäisten radionuklidien käytön sovelluksissa, joissa perinteisesti niiden lyhyt puoliintumisaika on sen estänyt. Esikohdennetun PET-kuvantamisen ansiosta kohteen säteilyannos laskee ja PET-kuvan kontrasti paranee. Tässä työssä kehitettiin fluori-18 leimattu tetratsiini, jota käytettiin merkkiaineena nanopartikkelien ja vasta-aineiden esikohdennetussa PET-kuvantamisessa. Esikohdennus toteutettiin IEDDA-reaktion (inverse electron-demand Diels-Alder cycloaddition) avulla. Nanopartikkelien ja vasta-aineiden pinnalle kiinnitettiin trans-syklo-okteeneita (TCO), jotka reagoivat nopeasti ja selektiivisesti tetratsiinien kanssa. Tetratsiini muokattiin sisältämään amino-oksi-rakenne, jotta radioleimaus voitiin suorittaa miedoissa reaktio-olosuhteissa 18F-fluoroglykosyloimalla. Radiosynteesin nopeuttamiseksi ja yksinkertaistamiseksi tässä työssä kehitettiin puhdistusmenetelmät korvaamaan nestekromatografiset menetelmät, jotka yleensä ovat tarpeen 18F-fluoroglykosyloinneissa. Kehitetty 18F-leimattu tetratsiini osoitti omaavansa hyvän stabiilisuuden fysiologisissa olosuhteissa in vitro, ja reagoi nopeasti TCO:n kanssa reaktiokinetiikkaa mitattaessa. Merkkiaineen lipofiilisyys oli myös matala eikä merkkiaine kertynyt soluihin solukokeissa, minkä takia merkkiaineen toivottu nopea eliminoituminen virtsan kautta oli nähtävissä myös in vivo -kokeissa. In vivo -kokeissa kuitenkin havaittiin myös eliminaatiota hepatobiliaarista reittiä. Esikohdennetuissa kokeissa kehitetty merkkiaine onnistuneesti paikansi nanopartikkelit, ja selvä korrelaatio in vivo IEDDA-reaktion saannon ja injisoidun merkkiaineen määrän välillä havaittiin. Vasta-aineiden esikohdennetussa PET-kuvantamisessa kasvain pystyttiin selvästi paikantamaan, ja ex vivo biodiistribuutio vahvisti, että radioaktiivisuuskertymä kasvaimissa oli tilastollisesti merkittävästi suurempi kuin kontrollikokeissa.

Näytä lisää