Suomalaistutkijat ovat olleet mukana tekemässä uutta kirjaa nimeltä "Transdisciplinary Sustainability Studies: A Heuristic Approach", joka avaa koko joukon ihmisten arkeen ja koko yhteiskunnan toimintaan kietoutuvia ongelmia. Esimerkiksi ilmastonmuutos vaikuttaa jokaisen elämään: talvella on pimeää kun lumi puuttuu ja autoilusta tulee entistä kalliimpaa. Samat ilmiöt näkyvät yhteiskunnan tasolla: päättäjien ja viranomaisten pitää yhdistää liikkumisen vapaus ja autoilun rajoittaminen tai työpaikkojen luonti ja saastumisen vähentäminen.

Tutkijat tarjoavat usein ongelmien ratkaisuiksi täsmällisiä menetelmiä: he ehdottavat lisäämään muuttujia matemaattiseen malliin, järjestämään kansalaisten ryhmähaastatteluja tai tekemään vaihtoehtoisia skenaarioita päätöksenteon tueksi. Monet ongelmat kuitenkin pakenevat tutkijoiden täsmällisiä ratkaisuja – ne ovat monitahoisia, monimutkaisia ja moniarvoisia.

Silloin kannattaa ottaa avuksi heuristiikka, mihin tuore, kansainvälisen tutkijajoukon toimittama kirja tarjoaa apuvälineitä.

"Heuristiikalla tarkoitamme ajattelun välineitä, joilla tutkija lähestyy tutkimustilannetta ja poimii sieltä tekijöitä, joiden avulla on mahdollista jäsentää ongelmaa ja löytää siihen ratkaisuja", sanoo kirjan toimittaja, tutkija Katri Huutoniemi Helsingin yliopistosta.

Yksinkertaisimmillaan heuristiikka on sitä, että työkalupakin ruuvilokerosta poimitaan yksi, joka tuntuu sopivimmalta johonkin tiettyyn tarkoitukseen, vaikkapa seinäkellon kiinnittämiseen keittiön seinälle. Mikäli valittu ruuvi ei olekaan tarpeeksi tukeva, etsitään yrityksen ja erehdyksen avulla lopulta sopiva ruuvi.

Tieteessä tosin yritystä ja erehdystäkin voidaan tehdä suunnitelmallisesti sekä varsinaisen tekemisen sijaan eri tapauksia etukäteen simuloimalla. Kun tilannetta katsotaan myös monitieteellisesti, voidaan löytää monimutkaisia, tieteenalarajat ylittäviä reittejä ongelmallisten tilanteiden kohtaamiseen ja tarkasteluun.

"Kirja on tarpeellinen erityisesti päätöksentekoa palveleville asiantuntijoille", painottaa kirjan toinen toimittaja, tulevaisuudentutkimuksen professori Petri Tapio Turun yliopistosta.

"Pirullisten ongelmien uudelleen kehystäminen ja vaihtoehtoisten, yllättävienkin ratkaisujen avaaminen nostaa näkemykset juoksuhaudoista", jatkaa Tapio. "Tarvitaan keskusteluprosesseja, joissa katsotaan luovasti ja ennakkoluulottomasti eteenpäin".

Heuristiikka ei kuitenkaan ole ihmelääke, kuten yksi kirjoittajista Riikka Paloniemi Suomen Ympäristökeskuksesta toteaa: "Heuristiikan käyttäminen edellyttää valppautta ja itseymmärtämistä. Uusi kirja tekeekin usein näkymättömiin jäävät heuristiikat läpinäkyviksi."

Toukokuussa julkaistun kirjan kirjoittajakuntaan kuuluu huippututkijoita Suomen lisäksi Yhdysvalloista, Isosta-Britanniasta, Sveitsistä, Tanskasta ja Ruotsista. Uusia näkökulmia tuotetaan erityisesti luonnon monimuotoisuuden turvaamiseen ja ilmastonmuutoksen torjuntaan. Huutia saavat vakiintuneet näkemykset metsänomistajuudesta, liikenteestä sekä erityisesti tieteen roolista yhteiskunnassa.

Akateeminen ja muu asiantuntijatieto on yhä syvemmässä vuorovaikutuksessa päätöksenteon ja arkielämän kanssa. Juuri tämä käytännön ongelmaratkaisun ja akateemisen tiedonmuodostuksen jännite on kirjan jokaisessa luvussa läsnä.

Teksti perustuu Turun yliopiston tiedotteeseen. Lisätietoa kirjasta on mm. Katri Huutoniemen kolumnissa.

Kaikki aine koostuu hiukkasista. Vaikka "atomi" tulee muinaiskreikan kielen sanasta atomos eli jakamaton, atomien on jo pitkään tiedetty rakentuvan protoneista, neutroneista ja elektroneista.

Protonit ja neutronit puolestaan ovat kolmen kvarkin muodostamia baryoneja. Kun otetaan mukaan kvarkki-antikvarkkiparista koostuvat mesonit, saadaan aikaiseksi hadronit eli hiukkaset, jotka rakentuvat vahvan vuorovaikutuksen välittäjähiukkasten eli gluonien toisiinsa liittämistä kvarkeista.   

Sekavaa? Ei oikeastaan, mutta entä jos kuvitellaan baryonien ja mesonien lisäksi hadroni, jossa onkin kahden tai kolmen sijasta neljä kvarkkia? Enää moista ei tarvitse kuvitella, sillä sellainen on löydetty.

Euroopan hiukkasfysiikan tutkimuskeskus CERNin LHC-kiihdyttimen seitsemästä koeasemasta yksi on LHCb (Large Hadron Collider beauty), jolla tutkitaan erityisesti b-kvarkkeja. Nyt tehtyjen mittausten tuloksena on saatu varmistettua, että omituinen hiukkanen on todella olemassa.

"Olemme tehneet kiistattoman havainnon hyvin eksoottisesta hiukkasesta, joka koostuu kahdesta kvarkista ja kahdesta antikvarkista", toteaa tutkimusta johtanut Tomasz Skwarnicki. ”Se ei sovi alkuunkaan perinteiseen kvarkkimalliin, joten joudumme tarkastelemaan uudella tavalla vahvaan vuorovaikutukseen liittyvää fysiikkaa.”

Uuden hiukkasen olemassaolosta saatiin viitteitä jo vuonna 2007, kun 400 tutkijan kansainvälinen ryhmä "löysi" eksoottisen hiukkasen, jolle annettiin nimeksi Z(4430). Löytöön suhtauduttiin suurella varauksella eikä hiukkasta pidetty todellisena. Myöhemmin toisessa kokeessa saatiin tuloksia, joiden mukaan uuden hiukkasen olemassaolo ei ole tarpeen – toisin sanoen teoria ei sellaista edellyttänyt.

"Analysoimme kymmeniätuhansia mesonin hajoamisia, jotka oli valikoitu triljoonista LHC-kiihdyttimessä tapahtuneista törmäyksistä”, kertoo CERNissä työskentelevä Sheldon Stone Syracusen yliopistosta. ”Datan suuren määrän takia jouduimme käyttämään tilastollista analyysia, mutta lopulta pystyimme todistamaan pitkään uumoillun hiukkasen olemassaolon.”

Nyt hiukkanen – Z(4430) – on todettu todelliseksi ja se saattaa edellyttää uudenlaista teoriaa tai ainakin vanhan muokkaamista.

Suomessa on otettu käyttöön maailman tarkin painovoiman muutoksia mittaava laite. Kyseessä on Geodeettisen laitoksen Metsähovin tutkimusasemalla Kirkkonummella sijaitseva suprajohtava gravimetri. Sillä voidaan havaita painovoiman vaihteluita, jotka ovat voimakkuudeltaan vain miljoonasosan miljoonasosa normaalista painovoimasta.

Maan painovoima muuttuu jatkuvasti. Tämä ei tunnu, mutta on huomattavissa jokapäiväisessä elämässä esimerkiksi Kuun ja Auringon synnyttämistä valtamerten vuorovesistä. Suprajohtavalla gravimetrillä havaittavat ilmiöt ovat miljoonia kertoja heikompia. Osa muutoksista johtuu esimerkiksi maanjäristysaaltojen tai ilmanpaineen vaihtelun synnyttämistä maankuoren pienistä korkeuden vaihteluista. Osa syntyy paikallisista massan muutoksista, kuten pohjaveden korkeuden tai lumipeitteen paksuuden muuttumisesta.

Uusi laite on niin herkkä, että se pystyy helposti havaitsemaan lähellä seisovan tutkijan vaikutuksen painovoimaan.  

Mikä ihmeen gravimetri?

Yksinkertaisin mahdollinen painovoimamittari on pieni punnus, joka päästetään putoamaan vapaasti tyhjässä tilassa. Kun sen putoamiskiihtyvyyttä mitataan tarkasti, saadaan selville painovoiman – siis putoamiskiihtyvyyden suuruus. Maan pinnalla se on keskimäärin 9,81 m/s², eli tämä on yksi g.

Käytännössä gravimetrit ovat erittäin tarkkoja vaakoja, joilla mitataan kierrejousen avulla metallisen punnuksen painoa.

Nykyaikaisessa suprajohtavassa gravimetrissä metallijousi on kuitenkin korvattu sähkömagneetilla ja mittauksen tarkkuus perustuu suprajohtavaan ilmiöön, jossa aineen sähkönvastus katoaa kokonaan. Tässä nyt käyttöön otetussa maailman tarkimmassa gravimetrissä on niobium-metallista tehdyt sähkökelat, jotka on jäähdytetty lähelle absoluuttista nollapistettä (-273,15 °C).

Vastuksetta kiertävä sähkövirta synnyttää kelan ympärille vakaan magneettikentän ja äärimmäisenkin pienet painovoiman muutokset pyrkivät muuttamaan magneettikentässä leijuvan niobiumpallon paikkaa, jolloin tätä seuraamalla voidaan määrittää painovoimamuutoksen suuruus. Kun yhden ilmaisimen sijaan laitteessa on kaksi samanlaista ilmaisinta, on se vielä aiempia malleja tarkempi.

Mitä gravimetrillä tehdään?

Maanjäristysaaltoja mittaavien seismometrien ohella suprajohtava gravimetri on ainoa laite, jolla pystytään tutkimaan Maan sisärakennetta ja siellä tapahtuvia ilmiöitä. Suuren herkkyyden ja pitkäaikaisen mittausvakauden ansiosta sillä voidaan seurata myös hitaita painovoiman muutoksia.

Metsähovissa tutkitaan paikallisen hydrologian, kuten pohjaveden ja lumipeitteen massanmuutosten aiheuttamia painovoiman muutoksia, ja Itämeren vedenkorkeuden vaihtelun vaikutusta. Suomessa tehtyjä havaintoja on yhdistetty koko maapallon painovoimamuutoksia mittaavien satelliittien havaintoihin, jolloin voidaan selvittää eri ilmiöiden vaikutusta. Näin saadaan entistä tarkempia tietoja esimerkiksi jäätiköiden sulamisesta ja merenpinnan noususta.

Metsähovin suprajohtava gravimetri on osa maailmanlaajuista verkkoa, johon kuuluu 32 asemaa. Havainnot kootaan kansainväliseen datapankkiin, jossa ne ovat tutkijoiden vapaasti käytettävissä.

Uusi gravimetri korvaa vuodesta 1994 toimineen laitteen, joka on maailman vanhin yhtäjaksoisesti toiminnassa oleva suprajohtava gravimetri.

Nykysin lääketiede on aivan huimalla tasolla ja joka päivä lähisairaaloissammekin tehdään operaatioita, jotka vielä muutama kymmentä vuotta sitten olivat joko mahdottomia tai ainakin hyvin vaikeita. Tie tähän on kuitenkin ollut pitkä, ja aina välillä kannattaa muistaa miten tähän on tultu.

Yksi pieni esimerkki nykylääketieteen tasosta on siamilaiset kaksoset. Siamilaisiksi kutsutaan kaksosia, jotka jakavat ruumiinosia, joskus jopa sisäelimiä, tai ovat muutoin kiinni toisissaan, esimerkiksi kylkien välisellä kudoksella. Kyse ei suinkaan ole pelkistä ihmisistä, vaan ilmiötä esiintyy kaikken muidenkin eläinten keskuudessa. Tämä harvinainen ilmiö esiintyy vain samanmunaisilla kaksosilla, eli geeniperimältään täysin samanlaisilla kaksosilla, jotka syntyvät  yhdestä jakautuneesta hedelmöittyneestä munasolusta. Siamilaisilla munasolu alkaajakautua hedelmöittymisen jälkeen jakautua normaaliin tapaan muodostaakseen alkion, mutta jakautuminen ei tapahdukaan täydellisesti, vaan kaksi alkiota jää kiinni toisiinsa jostain kohtaa, enemmän tai vähemmän.

Nimitys ”siamilaiset kaksoset” juontuu 1800-luvulla Siamissa (nykyisessä Thaimaassa) syntyneistä, mutta Yhdysvaltoihin muuttaneista ja siellä paljon julkisuutta saaneista kaksosista Chang ja Eng Bunkerista. He olivat kiinni toisissaan rinnasta.

1900-luvun alkuun saakka siamilaisille ei voitu tehdä mitään. Monet heistä, jotka eivät kuolleet nuorina, löysivät tiensä sirkuksiin tai muihin paikkoihin, missä he elivät kummajaisina. Esimerkiksi Bunkerin veljekset työskentelivät Amerikassa Barnum and Bailey -sirkuksessa.

Kirurgian kehittyminen kuitenkin teki vähitellen mahdolliseksi siamilaisten erottamisen toisistaan, etenkin "helpoissa" tapauksissa. Vielä nykyisinkin sisäelimiä, etenkin sydämen tai osia aivoistaan jakavien siamilaisten erottaminen on hyvin hankalaa.

Ensimmäisenä tässä onnistui ranskalaislääkäri Eugène-Louis Doyen vuonna 1902, jolloin hän erotti toisistaan Radika ja Dodika Neik -kaksoset. Leikkaus tapahtui tänään, siis täsmälleen 112 vuotta sitten.

Virallinen, kansainvälinen massan yksikkö, kilogramma, perustuu Pariisissa säilössä olevaan kilonmallikappaleeseen, joka tehtiin vuonna 1889. Kyseessä on viimeinen SI-yksiköistä, jotka määritellään yhä edelleen fyysisen mallikappaleen pohjalta.

Kappale on 39,17 mm halkaisijaltaan ja korkeudeltaan oleva sylinteri, joka on tehty 90% platinasta ja 10% iridiumista. Aineet ja niiden suhteelliset osuudet valittiin siksi, että seos ei hapetu juuri lainkaan ja se on hyvin kestävää.

Jotta kaikkialla maailmassa tiedettäisiin kuinka paljon kilo painaa, tehtiin mallikappaleesta 39 tarkkaa kopiota. Niitä on kuljetettu aina 40 vuoden välein Pariisiin, missä niitä on verrattu alkuperäiseen. Vuosikymmenten varrella on havaittu, että jostain syystä alkuperäinen kilo kevenee koko ajan, kun taas muut kilogrammat pitävät painonsa hieman paremmin.

Syyksi kevenemiseen on ehdotettu samoissa tiloissa kilon mallin kanssa olevia elohopeainstrumentteja, mikroskooppisia pintailmiöitä ja useita muita teorioita, mutta tärkeintä on kuitenkin se, että kilolle pitää löytää pian uusi, tarkempi määritelmä. Kilogramma on osa monissa vakioissa ja sen tarkka arvo vaikuttaa kovin moneen, joten se on eräs tärkeimmistä ja perustavimmista yksiköistä. Siksi se pitää saada kuntoon.

Tätä pohditaan ensi viikolla Kaliforniassa alkavassa 26. kansainvälisessä painojen ja mittojen konferenssissa. Kokouksessa tullaan sitomaan kilogramma Planckin vakioon: se on luonnon perusvakio, joka kuvaa sitä miten sähkömagneettinen säteily syntyy tietyn suuruisina kvantteina, joiden energia on suoraan verrannollinen säteilyn taajuuteen. Vakion arvo on 6,62606957 x 10^-34 J s, ja kun toinen yksiköistä – Joule – voidaan ilmaista myös muodossa kg·m²/s², on Planckin vakio mahdollista ilmaista kilogrammaa lukuun ottamatta erittäin tarkasti määriteltyjen SI-yksiköiden (metri ja sekunti) avulla.

Ongelmana on vain se, että vakiota ei tunneta niin tarkasti kuin fyysikon haluaisivat. Siksi jo jonkin aikaa ilmassa ollutta ajatusta Planckin vakion kilogramman naittamisesta on lykätty, kunnes ensi viikolla todennäköisesti kokous tekee päätöksen kilogramman uudesta määrittelystä. Tosin kyse on siitä, että mikäli arvon tarkentuminen jatkuu nykyisellä vauhdilla, on se tarpeeksi tarkka vuonna 2018, jolloin Pariisin kilon malli voidaan viimein siirtää museoesineeksi.

Kansainvälinen tutkimuskonsortio on ehdottamassa Suomeen rakennettavaksi suurta neutriinoteleskooppia, joka olisi maailmanlaajuisesti ainutlaatuinen mittalaite. Kyseessä olisi suurin yksittäinen kansainvälinen tiedehanke Suomessa ja nostaisi suomalaiset neutriinotutkimuksessa samaan asemaan, missä CERN on hiukkasfysiikassa.

Tämän LAGUNA-teleskoopin sijoituspaikka olisi Pyhäsalmen kaivos, noin puolivälissä Jyväskylästä Ouluun vievän tien varressa. Kaivos on Euroopan eräs syvimmistä kaivoksista, missä on louhittu kuparia ja sinkkiä jo yli 50 vuoden ajan. Aluksi maan pinnalta avolouhoksena, mistä vuosien varrella sitä on syvennetty vaiheittain aina 1,4 kilometrin syvyyteen. Nykyisin kaivoksesta louhitaan vuodessa noin 1,4 miljoonaa tonnia malmia, mutta tuotanto on pian loppumassa, joten LAGUNA voisi pitää paikkaseudun vilkkaana.

Pyhäsalmen kaivoksen suuri etu on myös se, että kaivos on erittäin hyvässä kunnossa ja siisti. Siellä on kovapintaisia, hyviä käytäviä ja halleja, joissa tosin pienten henkilöautojen sijaan on suuria kaivostraktoreita, kuorma-autoja, poralaitteita ja muutamia maastoautojakin, sinistä valoaan vilkuttavat lyhyet valomastot katoillaan. Ja on myös työmaaruokala, sosiaalitiloja ja tupakkanurkkaus, ihan kuin olisi missä tahansa teollisuustilassa.

Tähtäimessä alkeishiukkanen

Siinä missä mainarit kaivavat syvyyksistä tonnikaupalla malmia, on tutkijoiden tähtäimessä suurempi asia: koko maailmankaikkeus.  Avain siihen on kuitenkin erittäin pieni alkeishiukkanen nimeltä neutriino. 

Neutriino on eräs alkeishiukkasista ja niitä on todella paljon. Noin 65 miljardia neutriinoa kulkee jokaisen kehosi neliösentin lävitse joka sekunti. Siis 65 miljardia joka sekunti jokaisen neliösentin läpi. Ja tässä ovat vain Auringon tuottamat neutriinot. Lisäksi kosmiset säteet tuottavat niitä ilmakehään törmätessään ja maankuoressa itsessäänkin syntyy paljon neutriinoita, kun radioaktiiviset aineet hajoavat. Ja sitten vielä big bang - maailmankaikkeuden alussa syntyi niin paljon neutriinoita, että se on maailmankaikkeuden yleisin alkeishiukkanen heti fotonin jälkeen.

"Nykyfysiikassa on pienenpieni ongelma", valittelee David Wark, neutriinotutkija Rutherford Appleton -laboratoriosta, Iso-Britanniasta. "Nimittäin emme tiedä mistä kaikki aine on peräisin. Ymmärrämme varsin hyvin fysiikan peruslait, jotka määrittelevät sen miten alkeishiukkaset toimivat; kun mittaamme miten ne käyttäytyvät ja ovat keskenään, niin saamme suurimmalle osalle hiukkasista täsmälleen oikeat vastaukset teoriasta, jota kutsumme standardimalliksi."

"Meidän mieltämme vaivaa kuitenkin yksi asia: nimittäin jos koitamme laskea näiden teorioiden mukaan maailmankaikkeuden alkua, niin emme saa lainkaan ainetta. On kuitenkin selvää, että ympärillämme on ainetta, aika paljonkin, ja me itsekin olemme ainetta, joten mistä ihmeestä se on tullut?"

Wark kertoo, että fyysikot koittavat etsiä nyt erilaisia paikkoja fysiikan perusteista, joissa voisi olla luuraamassa lakeja joita emme vielä tunne. Ja yksi tällainen tuntematon alue on neutriinojen tuntemus: "Emme tiedä niistä vielä paljoakaan. Pystymme havaitsemaan niitä, mutta niitä on tavattoman vaikeaa mitata, joten emme ole pystyneet tutkimaan niitä lähellekään niin tarkasti kuin muita alkeishiukkasia. Toivommekin, että sitten kun tunnemme paremmin neutriinon ominaisuuksia, niin voimme paikata teorioitamme ja lopulta ymmärtää miten maailmankaikkeus on sellainen kuin se on."

Kallio suojaa ja sinne on hyvä rakentaa

Warkin puheet muistuvat helposti mieleen, kun ajaa maastoautolla kaivoskäytävässä. Ajovalot tukevat pimeyteen ja auto heiluu hieman epätasaisella lattialla. Muutaman minuutin ajon jälkeen saavumme tunnelin päähän, kymmenkunta metriä korkeaan ja leveään syvennykseen. 

Tuntuu siltä, että olemme tosiaankin syvällä, siis tosi syvällä maan alla, kun kiveä on joka puolella ja tunneleissa kaikuvat kaukana menevien ajoneuvojen äänet. Kivi seinä on myös selvästi lämmin: maan sisällä on kuumaa.

"Olemme nyt täällä noin 1400 metrin syvyydessä ja yhteiseurooppalaisessa Laguna-hankkeessa suunnitellaan tänne syvälle maan alle sijoitettavaa neutriinoja havaitsevaa instrumenttia", sanoo Marko Aittola, Laguna-neutriinoteleskooppihankkeen projektipäällikkö.

"Nämä neutriinohavaintolaitteet täytyy sijoittaa syvälle maan alle, suojaan ympäröivältä taustasäteilyltä, koska silloin päällä oleva kivikerros suojaa laitetta ylimääräiseltä säteilyltä. Näin voidaan havaita vain neutriinoja, jotka kulkevat maan kuoren läpi tänne ilmaisimeen."

Neutriinot vuorovaikuttavat muun aineen kanssa niin huonosti, että ne voivat kulkea teoreettisesti valovuosia paksun seinän läpi noin vain. Mutta koska niitä on niin valtavasti, niin sattumalta jokunen saa aikaa reaktion jopa sinunkin sisälläsi aina silloin tällöin - ei mitään paniikkia, siitä ei ole mitään vaaraa.

"Neutriinot vuorovaikuttavat ainoastaan heikolla vuorovaikutuksella, niitä syntyy radioaktiivissa reaktiossa ydinreaktioissa, kun ne syntyvät ne läpäisevät aineen kuin tyhjää vain, siksi niitä on niin vaikea havaita. mm aurinko tuottaa valtavia määriä", selittää Kari Rummukainen, Helsingin yliopiston fyysikko.

"Jotta niitä voidaan havaita pitää olla valtavan suuria, massiivisia instrumentteja, siksi tässä Lagunassakin tutkitaan suuruusluokaltaan olevia sata metriä olevia laitteita."

Sata tuhatta tonnia tuikeöljyä?

Jos kerran neutriinot ovat niin hankalia havaita, niin kuinka ihmeessä sellaisia saadaan kiinni ja voidaan analysoida?

"Se tapahtuu niin että meillä on jotain kirkasta ainetta, vettä tai öljyä, tuikeainetta, johon neutriino osuu yhteen atomiin ja siitä tule valontuikahdus ja sitä havaitaan valomonistinputkin, mutta ainetta pitää olla tonneja ja suunnitteilla olevissa laitteissa 10 000 - 100 000 tonnia."

Se, miten neutriinoita havaitaan, riippuu laitteen tekniikasta. Joka tapauksessa tuikahdus kertoo energiasta, ja kun voimme nähdä mistä tuikahdus menee, tiedetään mistä se tulee. "Neutriinoja on kolmea eri lajia, niitä syntyy eri reaktiossa eri lajisia, ja siitä millainen tuikahdus tulee tiedämme millainen neutriino oli kyseessä."

Tarkemmin sanottuna neutriinot voivat olla elektronin kaltaisia, myonin kaltaisia ja tau-leptonin kaltaisia neutriinoita, nämä viittaavat suoraan näihin elektronin kaltaisiin hiukkasiin. "Yleensäkin hiukkasfysiikassa on aina kolme sukupolvea eri hiukkasia", jatkaa Rummukainen. "Ja neutriinolla on sellainen mielenkiintoinen ominaisuus, että kun niitä syntyy, ne ovat tietyntyyppisiä, mutta ne voivat muuttaa olomuotomaan matkalla." 

Kyse on niin sanotusta neutriino-oskillaatiosta, joiden tarkempaa olemusta ei toistaiseksi tunneta. Yksi tärkeimmistä Lagunalla selvitettävistä asioista on juuri nämä neutriino-oskillaatiot. "Jotta varmasti löytäisimme nämä kaikki ns, kriittisen parametrit, tarvitaan tällainen noin kymmenen kertaa aikaisempia neutriinokokeita suurempi havaintolaite."

Neutriino-oskillaatioiden selvittämiseksi tarvitaan neutriinoita, joiden ominaisuudet tiedetään täsmällee. Siksi Sveitsissä, Eurooppalaisessa hiukkastutkimuskeskuksessa CERN on laitteisto, jolla voidaan valmistaa juuri halutunlaisia, täsmälleen samanlaisia  neutriinoja. Sellaisia, joiden ominaisuudet tunnetaan täsmällisesti. 

Kun nämä neutriinot suunnataan maapallon kuoren läpi suoraan Pyhäsalmen kaivokseen, on etäisyys juuri oikea oskillaatioiden havaitsemiseen. Teorian mukaan paras välimatka olisi 2500 kilometriä, ja Pyhäjärvi sijaitsee 2300 kilometrin päässä CERNistä. "Se on aivan täydellistä", huokaisee Rummukainen.

Glideriksi, eli suomalaisittain liitimeksi kutsuttu laite on automaattinen miehittämätön vedenalainen tutkimusrobotti, jota kauko-ohjataan maista tai laivalta käsin.

Liikkuessaan laite kerää meren fysikaalista tilaa koskevia mittaustuloksia pitkin reittiä, joka laitteelle annetaan etukäteen. Laite lähettää mittaustuloksia satelliitin välityksellä maihin ja taltioi niitä muistiinsa.

Liitimen aikaisempi, valtameriversio matkasi itsenäisesti Atlantin poikki vuonna 2009, sellaiset voivat sukeltaa aina tuhannen metrin syvyyteen asti ja kulkea tuhansia kilometrejä ja useita kuukausia yhtäjaksoisesti.

Nyt Ilmatieteen laitos tutkii sen uudempien, pienten versioiden käyttöä myös Suomen lähivesillä. Tavoitteena on rakentaa yhteiseurooppalainen kauko-ohjattavien vedenalaisten merentutkimuslaitteiden infrastruktuuri, jonka avulla saataisiin edullisesti ja tehokkaasti mittaustietoa meristä koko ajan.

Jotta liitimen soveltuvuus matalan ja rantaviivaltaan moninaisen Itämeren oloihin tiedettäisiin, niitä testattiin nyt 11.–18. syyskuuta tutkimusalus Arandalla Selkämerellä ja Saaristomerellä.

Arandan tutkimusmatkalla testattiin Kanarian saarilla toimivan PLOCAN-laitoksen glideria Itämeren oloissa yhdessä espanjalaisten asiantuntijoiden kanssa. Liidintä ohjattiin erilaisissa olosuhteissa ja kokeet onnistuivat hyvin. Ilmatieteen laitoksen yhteistyö Gran Canarialla toimivan PLOCAN:n asiantuntijoiden kanssa on jatkunut jo parin vuoden ajan ja sitä on tarkoitus laajentaa.

PLOCAN:n liitimet tekevät Kanarian saarten vesillä säännöllisesti neljä kahden kuukauden tutkimusjaksoa vuodessa ja keräävät arvokasta tietoa meren tilasta.

Esihistoriallisen Japanin metsästäjä-keräilijät tai oikeastaan kalastajat käyttivät saviastioita ruoanvalmistukseen jo paljon ennen riisinviljelyn aloittamista. Jos muinaiset japanilaiset olisivat syöneet lautasensa – tai keittoastiansa – tyhjiksi ja pesseet ne putipuhtaiksi, löytöä ei kuitenkaan olisi ikinä tehty.

Vielä parikymmentä vuotta sitten oltiin siinä käsityksessä, että Japanissa alettiin valmistaa saviastioita vasta noin 2300 vuotta sitten. Sitten Jōmon-kautiselta asuinpaikalta löytyi rakennusten jäänteiden lisäksi runsaasti saviruukkujen palasia. Jōmon-kausi ulottuu noin 12 000 vuotta ajassa taaksepäin. Nyt tutkitut saviastiat ovat vielä varhaisempia ja siten peräisin paleoliittisen kauden loppuvuosituhansilta. (Kuvan ruukut ovat paljon uudempaa mallia, sillä ne on löydetty Pompeijin raunioista.)

Bioarkeologi Oliver Craigin johtama tutkijaryhmä Yorkin yliopistosta Englannista on päätynyt tulokseen, jonka mukaan japanilaisissa saviastioissa on porissut ruokaa vähintään 11 000 vuotta, mutta mahdollisesti jopa 15 000 vuotta sitten. Sirpaleista löytyneissä ruoantähteissä olevan typen perusteella on voitu päätellä, että niitä on käytetty kokkaamiseen.

Jäänteissä on todettu olevan myös rasvahappoja, jotka osoittavat, että astioissa on kypsennetty nimenomaan kalaa, mahdollisesti lohta, tai muita mereneläviä – tuhansia vuosia ennen kuin viljelyskulttuureissa alettiin käyttää saviastioita ruoanlaittoon. Craigin ryhmä tutki jäänteitä kaikkiaan 101 saviastiasta, jotka ovat peräisin 13 löytöpaikasta eri puolilta Japanin saaria. Noin 80 astiasta löytyi merkkejä joko makeassa tai merivedessä viihtyneistä eläimistä.

Manner-Aasian puolella, erityisesti Kiinassa, on hallittu saviastioiden tekotaito jo paljon aikaisemmin eli noin 20 000 vuotta sitten, mutta niitä ei ainakaan varmuudella tiedetä käytetyn ruoanvalmistukseen, vaan pelkästään säilytysastioina. Oliver Graig ryhmineen aikoo kuitenkin tutkia näiden vielä vanhempien saviastioiden palasia ja selvittää, olisivatko ne Japanista löytyneitä ruukkujakin vanhempia ”aromipesiä”.

Muinaisesta kokkaamisesta kertoi ScienceNews ja alkuperäinen artikkeli ilmestyi Nature-lehdessä 11.4.2013.