Open Navbar
Close Navbar
  • Uutiset
  • Keskusta
  • Näkökulmat
  • Blogit
  • Mielipiteet
  • Tapahtumat
  • Tarinat
  • Mediatiedot
  • Toimitus
  • Palaute ja juttuvinkki
  • Lataa uutissovellus
Lataa Suomenmaa-sovellus: IOS / Android
  • Mediatiedot
  • Toimitus
  • Palaute ja juttuvinkki
  • Lataa uutissovellus
  • Uutiset
  • Keskusta
  • Näkökulmat
  • Blogit
  • Mielipiteet
  • Tapahtumat
  • Tarinat
Haku
Tiede
Aalto-yliopiston tutkijat ovat löytäneet matemaattisen ratkaisun, joka on yllättävästi pysynyt piilossa tähän asti. Kuva Aalto-yliopistolta vuodelta 2019. (Kuva: Wikimedia Commons / Aatu Dorochenko)

Suomalaisilta solmuratkaisu alalla, jolta Einstein aikoi vetää pohjan pois

Lauri Heikkilä 28.12.2022 20:00, muokattu 23.12.2022 11:58
a– a+
Tiede

Aalto-yliopiston tutkijat ovat onnistuneet matemaattisesti todistamaan hämmentävän kvanttimekaniikan ilmiön ensimmäisinä maailmassa.

Kvanttimekaniikka on fysiikan aloista kenties arkijärjen vastaisin. Ala tutkii atomi- ja tätä pienemmän tason ilmiöitä. Arkijärjen vastainen esimerkki on vaikkapa se, että hiukkanen voi olla yhtä aikaa sekä positiivisesti että negatiivisesti varautunut ja vaikuttaa sen mukaisesti, mutta kun sitä havainnoidaan, se on vain joko positiivinen tai negatiivinen.

Suomalaisvoimin todistettiin Borromeon renkaina tunnetun geometrisen kuvion soveltaminen kvanttimekaniikan ilmiöön nimeltä Bosen–Einsteinin kondensaatti.

Lopputulos kertoo, että vaihteluistaan ja epävarmuudestaan tunnetussa kvanttimekaniikassa voi ilmestyä rakenteita, joita ei voi purkaa.

Borromeon renkaat muodostavat yhtenäisen kuvion vain, kun kaikki kolme rengasta pysyvät rakenteessa. (Kuva: Wikimedia Commons / Jim.belk)

Borromeon renkaita Aalto-yliopisto selventää tiedotteessaan seuraavasti:

– Borromeon renkaat ovat kolmen toisiinsa linkittyvän ympyrän muodostama kuvio, jota on esiintynyt vaakunoissa jo keskiajalta lähtien. Viikinkiajalla vastaava rakenne rakentui kolmioista ja tunnettiin Odinin kolmiona. Kun yhden ympyröistä tai kolmioista poistaa, koko kuvio purkautuu, koska mitkään kaksi ympyrää ei ole kiinni toisissaan ilman kolmatta.

Asiaa voi selvittää itselleen katsomalla tarkasti oheista kuvaa (ylempänä) Borromeon renkaista. Vihreä, punainen ja sininen rengas ovat tiiviisti kiinni yhtenä kokonaisuutena. Jos yksi renkaista katoaisi yhtäkkiä, ei kuitenkaan jää linkkiä, joka pitäisi kahta muuta rengasta mistään kohtaa kiinni toisissaan.

Borromeon renkaissa ei siis ole yhtäkään Hopfin linkkiä (kuva alempana), vaikka ensimmäisellä ajatuksella luulisi. Hopfin linkissä kaksi rengasta on kiinni toisissaan niin, että aina on yksi solmukohta, joka estää renkaiden erottamisen, väänteli niitä miten tahansa.

Tutkijatohtori Toni Annala selittää ilmiötä tiedotteessa narujen ja vesipyörteiden avulla.

– Jos linkkirakenteen tekee esimerkiksi kolmesta ympyrän muotoisesta katkeamattomasta narusta, sitä ei voi purkaa, koska kiinteä aine ei voi mennä toisen kiinteän aineen läpi. Jos taas sama linkkirakenne toteutetaan vedessä, vesipyörteet voivat törmätä ja yhdistyä toisiinsa, jos niitä ei suojata. Bosen-Einsteinin kondensaatissa linkkirakenne on näiden kahden välimaastossa.

Aiemmin muut tutkijat ovat yliopiston tiedotteen mukaan todistaneet, että kaksi erilaista pyörrettä ei voi mennä toistensa läpi ilman seuraamuksia. Tässäkin tapauksessa tapahtuu muutos.

Käytännössä kvanttitason kuvio Bosen-Einsteinin kondensaatissa muodostuu niin, että pyörteet aloittavat ”vesipyörteinä” ja pääsevät toistensa läpi. Sitten ne muodostuvat ”naruiksi”, eivätkä enää voikaan erkaantua toisistaan.

Hopfin linkki on eri asia kuin Borromeon renkaat. Vaikka luulisi, Borromeon renkaat eivät sisällä yhtään Hopfin linkkiä. (Kuva: Wikimedia Commons / Jim.belk)

Bosen-Einsteinin kondensaatti on kvanttimekaniikan ilmiö, jossa suuri määrä hiukkasia menettää energiaansa ja alkaa käyttäytyä joukkona, kuin ne kaikki olisivat vain yksi hiukkanen.

Fysiikan perusperiaatteita on se, että objekti pyrkii mahdollisimman matalaan energiatilaan. Jos hiukkaspalleroinen vaikkapa yrittäisi kavuta vuorelle, se lopulta mieluummin luovuttaisi ja antaisi itsensä vyöryä alas matalimpaan laaksoon, matalimpaan energiatilaan.

Kondensaatio on myös arkipäivän ilmiö. Ilmankosteus tiivistyy kylmään pintaan. Kylmä tila edistää kondensaatiota, sillä kylmässä liike-energiaa on vähemmän. Asian ymmärtää myös katsomalla ääripäistä alkaen: absoluuttisessa nollapisteessä hiukkaset eivät liiku ollenkaan. Pakkaskelillä järvi jäätyy, ja vesi siis liikkuu vähemmän kuin tuulisella kesäsäällä. Kiehuva vesi vasta liikkuukin. Palava tuli muuttaa polttopuun pysähtyneen potentiaalienergian miljardeissa pienissä vuorovaikutustapahtumissa liikkuvaksi, hankaavaksi kuumaksi tuleksi.

Kvanttimekaniikassakin hiukkaset haluavat päästä helpolla ja tiivistävät yhteistyötään helppouden saavuttamiseksi.

Kuten ihmisetkin modernissa yhteiskunnassa tekevät; on helpompaa, kun toimitaan yhdessä eikä yhden ihmisen tarvitse osata sekä kasvattaa ruokaa että korjata autoa ja vieläpä kutoa sukkaa.

Kondensaatti on saanut nimensä intialaisen matemaatikko-fyysikko Satyendra Bosen (1894–1974) sekä tiedeikoni Albert Einsteinin (1879–1955) mukaan. He hahmottelivat sitä yhdessä 1920-luvulla.

Einstein vaikutti tiettyjen kvanttimekaniikan ilmiöiden löytämiseen merkittävästi, vaikka tyrmäsikin alan perustuksen, Heisenbergin epätarkkuusperiaatteen. Werner Heisenbergin (1901–1976) luoma periaate kertoo, että kvanttitasolla on mahdotonta määrittää tarkasti yhtä aikaa esimerkiksi hiukkasen liikettä ja olinpaikkaa.

Kvanttimekaniikka perustuu siis monella tapaa sille, että varmuutta ominaisuuksien, syyn ja seurauksen suhteissa ei ole.

Einsteinin katsotaan nykyään olleen väärässä monissa kvanttimekaniikan näkemyksissään. Hänet tunnetaan suhteellisuusteoriastaan, joka selittää avaruuden rakennetta massan, kaareutumisen ja valonnopeuden kautta. Einstein yritti luoda kaiken teoriaa yhdistämällä suhteellisuusteoria kvanttimekaniikkaan siinä onnistumatta.

Edelleen katsotaan, että kaiken teorian voi luoda yhdistämällä suhteellisuusteoria ja kvanttifysiikka. Tässä ei ole kukaan onnistunut, mutta Einstein olisi joidenkin asiantuntijoiden mukaan voinut onnistua, jos olisi lähtenyt liikkeelle kvanttimekaniikasta eikä suhteellisuusteoriasta.

Albert Einstein pyrki kumoamaan kvanttimekaniikan epäuskottavimmilta tuntuneet periaatteet ja luomaan kaiken teorian vielä kuolinvuoteellaan suhteellisuusteoriansa pohjalta. Einstein kuvattuna vuonna 1931. (Kuva: Wikimedia Commons / ASSOCIATED PRESS)

Aalto-yliopiston löytö tarkoittaa sitä, että hiukkasmaailma voi muodostaessaan Borromeon renkaat luoda rikkomattoman rakenteen, joka tukee alhaista energiatilaa.

Laiskat alkeishiukkaset löytävät yhteisen alhaisen energiatilan ja alkavat toimia kuin yhtenä. Tämä tila pysyy tapauksissa, joissa hiukkasrakenteet muodostavat rikkomattomia Borromeon renkaita. Tai ainakin tilan rikkominen on tutkijoiden mukaan hyvin haastavaa.

Tuntui asia sitten vaikealta tai ymmärrettävältä, kvanttimekaniikkaan pätee aina tiedelegenda Richard Feynmanin (1918–1988) sanomaksi väitetty lausahdus.

– Jos luulet ymmärtäväsi kvanttimekaniikkaa, et ymmärrä kvanttimekaniikkaa.

Hyötyä Aalto-yliopiston löydöstä on joka tapauksessa. Hyötyä voi olla ainakin kvanttilaskennassa ja hiukkasfysiikan sekä kosmisten säikeiden tutkimuksessa.

– Yllätykseksemme näitä topologisesti suojattuja linkkejä tai solmuja ei kuitenkaan ollut aikaisemmin keksitty. Luultavasti sen vuoksi, että linkkirakenteessa tarvitaan kolme virtauspyörrettä ja näiden muodostama solmu on myös paljon monimutkaisempi kuin aikaisemmin tarkasteltu kahden pyörteen kohtaaminen, professori Mikko Möttönen kertoo tiedotteessa.

Lue myös

Velkajarru | Vesa Vihriälä pitää jättisäästöjä mahdollisena, mutta varoittaa sahaamasta itseään jalkaan

Ekonomistin mielestä sopeutukset olisi järkevintä toteuttaa leikkausten ja veronkorotusten yhdistelmällä, mutta leikkauksia painottaen.
20.9.2026 8:16

Metsästys | Kehno laukaus Utahin vuorilla synnytti magnum-imperiumin – Roy Weatherby myi ylitehokkaita luksuskivääreitä Hollywood-tähdille

Vuonna 1942 kansasilainen vakuutusmyyjä Roy Weatherby makasi Utahin lumisessa maastossa ja katsoi pimeyteen...
19.9.2026 21:40

Tutkimus: Tämä tekijä ennustaa pitkää ikää

Jos vähintään toinen vanhemmistasi on elänyt satavuotiaaksi, elät todennäköisemmin pidempään kuin ihmiset, joiden...
19.9.2026 21:15

Aihetunnisteet

Aalto-yliopisto Borromeon renkaat fysiikka hiukkasfysiikka kvanttilaskenta kvanttimekaniikka Matematiikka säieteoria tiede

Viidesti viikossa kiinnostavimmista sisällöistä koostettu uutispaketti sähköpostiisi?

Tilaa Suomenmaan ilmainen uutiskirje.

Luetuimmat

  • Päivä
  • Viikko
  • Kuukausi
Nato-maan johtaja lyttää 5. artiklan: ”Tilanne ei ole koskaan ollut näin vakava”
Uutiset | 18.9.2026 21:30
Elokuvat | Kauriinmetsästäjä on maailman parhaita elokuvia – mutta siinä on liuta mielenkiintoisia virheitä
Uutiset | 17.9.2026 22:24
Tutkimus: Tämä tekijä ennustaa pitkää ikää
Uutiset | 19.9.2026 21:15
Sofia Virta aikoo esittää epäluottamusta puolustusministeri Häkkäsen toiminnasta
Uutiset | 19.9.2026 17:55
Tanska ja USA pääsivät sopuun Grönlannista – ”Näen tämän näyttävänä tappiona Trumpille”
Uutiset | 19.9.2026 9:44
Trump allekirjoitti lain Venäjä-pakotteista
Uutiset | 19.9.2026 16:26
Halla-ahon johtaman puhemiesneuvoston toiminnasta syntyi riita – Keskustan Ovaska: ”Eduskunnan arvovalta on vaakalaudalla”
Uutiset | 18.9.2026 15:15
Älä tee tätä virhettä takan poltossa – voi tukkia savukanavat
Uutiset | 19.9.2026 20:13
Lohi HS:lle: On sähkö­autoilijoiden vuoro maksaa enemmän
Uutiset | 19.9.2026 17:28
Missä mennään Garden-sotkussa? – Tätä kaikkea pääministeri ei ole kertonut julkisuuteen
Uutiset | 19.9.2026 10:30
Sotahistoria | Hitler vedätti Stalinia aikansa härskeimmällä asekaupalla – keskeneräinen saksalaisristeilijä päätyi puolustamaan Leningradia
Uutiset | 14.9.2026 21:20
Elokuvat | Kauriinmetsästäjä on maailman parhaita elokuvia – mutta siinä on liuta mielenkiintoisia virheitä
Uutiset | 17.9.2026 22:24
Jyrsijät | Nyt tuli varoitus vitsauksesta, jota kukaan ei halua riesakseen – ”Merkkeihin kannattaa suhtautua vakavasti”
Uutiset | 15.9.2026 21:21
Yksityistielakiin tulossa muutos: Luvattoman puomin tai veräjän poistaminen helpottuu
Uutiset | 14.9.2026 14:20
Nato-maan johtaja lyttää 5. artiklan: ”Tilanne ei ole koskaan ollut näin vakava”
Uutiset | 18.9.2026 21:30
Rock | Katastrofaaliset päivät Kaukoidässä olivat lopun alkua – Deep Purplen luhistuminen 1976 on rockhistorian surullisimpia lukuja
Uutiset | 15.9.2026 21:22
Zelenskyi hehkuttaa: ”Voi lopettaa tämän terroristisen sodan”
Uutiset | 17.9.2026 10:35
Purra kimpaantui keskustan esittämästä jättiuudistuksesta kuntaliiton tentissä – ”Kehtasitte esittää”
Uutiset | 16.9.2026 14:18
Menetetty Karjala oli kepulainen – perintö näkyy tänäkin päivänä
Uutiset | 13.9.2026 12:00
Älä tee tätä virhettä: Tuttu tuote jääkaapissa voi aiheuttaa rajuja oireita
Uutiset | 13.9.2026 21:01
Suomi sai jatkosodassa vangiksi yhden kenraalin – kohtalo oli kova, kun sota päättyi
Uutiset | 1.9.2026 22:30
Sotahistoria | Lontoon pyssy tuli tarpeeseen – kaameasti potkinut pst-kivääri puri talvisodan neuvostotankkeihin
Uutiset | 4.9.2026 21:27
Tätä eurooppalaista lilliputtivaltiota ei moni edes tiedä, vaikka se sanoo olevansa maailman vanhin tasavalta
Uutiset | 2.9.2026 21:46
Sotahistoria | Hitler vedätti Stalinia aikansa härskeimmällä asekaupalla – keskeneräinen saksalaisristeilijä päätyi puolustamaan Leningradia
Uutiset | 14.9.2026 21:20
Toimittajalta | Ministeri Rydman julisti sodan ”järjestörälssille” – nyt yhteiskunnan heikoimmilta viedään tuki ja turva
Uutiset | 26.8.2026 9:35
Maailman lyhin sota kesti vain 38 minuuttia – Verinen sekin silti oli
Uutiset | 24.8.2026 21:31
Koiran nuolaisu voi olla vaarallinen – THL kertoo ”erityisen pelätystä” bakteerista
Uutiset | 28.8.2026 22:30
Aurinkokunnassa oli joskus planeetta, jota harva edes muistaa
Uutiset | 22.8.2026 22:30
Elokuvat | Kauriinmetsästäjä on maailman parhaita elokuvia – mutta siinä on liuta mielenkiintoisia virheitä
Uutiset | 17.9.2026 22:24
Jatkosota | Suomen jättimotti oli sinetti Kannaksen takaisinvaltaukselle – jähmeä neuvostokomento jätti Suomelle valtavan sotasaaliin
Uutiset | 31.8.2026 22:00

Uusimmat

Velkajarru | Vesa Vihriälä pitää jättisäästöjä mahdollisena, mutta varoittaa sahaamasta itseään jalkaan
Uutiset | 20.9.2026 8:16
Metsästys | Kehno laukaus Utahin vuorilla synnytti magnum-imperiumin – Roy Weatherby myi ylitehokkaita luksuskivääreitä Hollywood-tähdille
Uutiset | 19.9.2026 21:40
Tutkimus: Tämä tekijä ennustaa pitkää ikää
Uutiset | 19.9.2026 21:15
Älä tee tätä virhettä takan poltossa – voi tukkia savukanavat
Uutiset | 19.9.2026 20:13
Kreml turvautuu nyt Stalinin aikaisiin toimintatapoihin: ”Ihmisjahtiin investoidaan merkittäviä resursseja”
Uutiset | 19.9.2026 19:32
Sofia Virta aikoo esittää epäluottamusta puolustusministeri Häkkäsen toiminnasta
Uutiset | 19.9.2026 17:55
Lohi HS:lle: On sähkö­autoilijoiden vuoro maksaa enemmän
Uutiset | 19.9.2026 17:28
EU pyytää Yhdysvaltoja harkitsemaan uudelleen viisumien epäämistä palestiinalaishallinnon jäseniltä
Uutiset | 19.9.2026 16:36
Trump allekirjoitti lain Venäjä-pakotteista
Uutiset | 19.9.2026 16:26
Polttoaineen hinta voi nousta Ruotsissa, jos hallitusneuvottelut venyvät – väliaikaiset veronalennukset voivat raueta
Uutiset | 19.9.2026 16:11
Näytä lisää

Toimitus suosittelee

Keskusta paahtoi hallitusta polttoaineiden hinnoista – ”Paljonko sen pitää maksaa pumpulla, että perussuomalaiset ovat valmiita jotakin tekemään”
Uutiset | 17.9.2026 19:09
Keskusta tuuletti hallituksen maatalouspakettia eduskunnassa: ”Historian vaikuttavin välikysymys”
Uutiset | 16.9.2026 18:38
Keskusta esittää jättiuudistusta hallintoon: Kunnat, maakunnat ja valtio jäljelle, kaikki muu pois
Uutiset | 15.9.2026 10:29

Uutiset

  • Uusimmat
  • Luetuimmat
Velkajarru | Vesa Vihriälä pitää jättisäästöjä mahdollisena, mutta varoittaa sahaamasta itseään jalkaan
Uutiset | 20.9.2026 8:16
Metsästys | Kehno laukaus Utahin vuorilla synnytti magnum-imperiumin – Roy Weatherby myi ylitehokkaita luksuskivääreitä Hollywood-tähdille
Uutiset | 19.9.2026 21:40
Tutkimus: Tämä tekijä ennustaa pitkää ikää
Uutiset | 19.9.2026 21:15
Sotahistoria | Hitler vedätti Stalinia aikansa härskeimmällä asekaupalla – keskeneräinen saksalaisristeilijä päätyi puolustamaan Leningradia
Uutiset | 14.9.2026 21:20
Elokuvat | Kauriinmetsästäjä on maailman parhaita elokuvia – mutta siinä on liuta mielenkiintoisia virheitä
Uutiset | 17.9.2026 22:24
Jyrsijät | Nyt tuli varoitus vitsauksesta, jota kukaan ei halua riesakseen – ”Merkkeihin kannattaa suhtautua vakavasti”
Uutiset | 15.9.2026 21:21

Mielipiteet

  • Uusimmat
  • Luetuimmat
Lukijalta: Suomen katseen on käännyttävä myös etelään
Mielipide | 18.9.2026 13:26
Lukijalta: Bensapopulistit voivat vielä pelastautua
Mielipide | 18.9.2026 11:04
Lukijalta: Katse pohjoiseen entistä tarkemmin
Mielipide | 18.9.2026 9:18
Lukijalta: Suomen uudistuttava perusteellisesti ekologisesti kestäväksi
Mielipide | 17.9.2026 12:59

Keskusta

  • Uusimmat
  • Luetuimmat
Mitä keskustan esittämä lähimalli tarkoittaa? Kansanedustaja Mika Riipi vastaa
Uutiset | 16.9.2026 14:10
Keskusta esittää jättiuudistusta hallintoon: Kunnat, maakunnat ja valtio jäljelle, kaikki muu pois
Uutiset | 15.9.2026 10:29
Kulmuni Ruotsin vaaleista: ”Ministeriauto voi tunnetusti sitoa kovinkin kirjavia koalitioita pysymään yhdessä”
Uutiset | 14.9.2026 10:35
  • Uutiset
  • Keskusta
  • Näkökulmat
  • Blogit
  • Tapahtumat

Toimitus

[email protected]
[email protected]

Hel­sin­gin toi­mi­tus
Apol­lon­ka­tu 11 A Hel­sin­ki

Toimitus

Lataa uutissovellus Lähetä juttuvinkki Lähetä palautetta Mediatiedot

Järjestöpalstan ilmoitukset Keskustan piiritoimistojen kautta.

Tietosuoja- ja rekisteriseloste


Seuraa Suomenmaata

✖

Kirjaudu sisään

Syötä tunnuksesi alla oleviin kentiin. Jos sinulla ei ole vielä tunnusta, voit rekisteröityä täällä.

Näköislehti vaatii voimassaolevan tilauksen. Tilaa Suomenmaa täällä.

Olen unohtanut salasanani
Rekisteriseloste