Olga Miroshnichenko, a multitalented cosmopolitan

Teksti: Matti Alatalo

I first met Olga Miroshnichenko at Lappeenranta University of Technology when she walked into my office and said: ”Hi, I’m Olga”. I did vaguely remember that I had agreed to meet a potential master’s degree student ‘whenever is a good time for her’, as I usually do, so I was not too surprised. What was a nice surprise, though, was that she spoke good English. Having seen several counterexamples among the PhD students in the LUT international MSc program, I could appreciate that. We then agreed that she would start working on a master’s thesis on titanium dioxide nanoparticles. This meeting took place sometime in February. A few months later, when I asked Olga when the thesis should be ready according to the rules of the LUT – St Petersburg double degree program she answered “By Midsummer”. ‘Houston, we have a problem’ was the first thing in my mind, but it turned out I was wrong: the thesis was ready in four months and still stands out as the fastest MSc thesis anyone has done in my supervision.

Olga was born in Rostov-on-Don in Southern Russia. At school, she was interested in both languages and math but not so much in physics. A lesson to be learnt: teaching in a boring way can do a lot of harm. Having won a few awards in math competitions she then chose to study applied mathematics and computer science at Southern Federal University in Rostov. After graduating, she moved to Saint Petersburg State Polytechnic University (now Peter the Great St. Petersburg Polytechnic University), department of Theoretical Mechanics. Being close to the Finnish border, she took a visit to Lappeenranta to meet a friend who studied at LUT. She liked the peaceful atmosphere in Lappeenranta and applied for the double degree master program in technomathematics.

Soon after Olga had started as a master’s degree student at LUT, I got an invitation to St Petersburg to discuss an option of another student, Sergei Posysaev, to study in Lappeenranta. I had the feeling there must be some non-scientific motivation, too, even though the Russian colleagues never made it explicit at that point. Olga and Sergei are now happily married and I got another good graduate student; the trip had a happy ending indeed.

Olga and Sergei then followed me to the University of Oulu, something that no Finnish graduate students or postdocs were willing or able to do. Olga has continued her work on titanium dioxide nanoclusters and her PhD thesis will be ready soon. She has complemented her studies with physics courses, which were to a large part lacking from her former education. Physics teaching in Finland has obviously been more inspiring than in Olga’s early days in Rostov. In her own words: “It changed my mind and allowed to see the beauty of Physics.”

Both coming from faraway places in Russia, Olga and Sergei are keen on seeing the world and have been active in not only finding good conferences and places for research visits, but also been able to find funding for these trips. Fluent English has definitively come in handy during those trips; Olga has also studied the Finnish language actively and even though she does not admit it, she obviously understands everything spoken around the group coffee table. Olga is now on a maternity leave; their first child was born in January 2018. She also got a Finnish citizenship recently; brain drain to the right direction, for this once.

Venus Keus, unveiling the world behind the equations to explain the evolution of the Universe

Text: Erika Palmerio

The history of humanity through the centuries and millennia has often been characterised by one central question: how did everything come to being? We have, for example, many documents from ancient Greece written by philosophers that spent their life looking for the ἀρχή (arche), that translates to “beginning”, “origin”, “source”. Science and technology have answered many questions since then, and thanks to them we have formulated many theories, but a number of questions still remain unanswered. For example, what happened during the early evolution of the Universe, that is, a few seconds after the Big Bang? We do not have direct access to this information, but we do have some observational signatures of what might have happened. Early Universe Cosmology is a field that aims at finding theories for the early stages of the Universe through studying these signatures. These theories, then, would have to agree with what we see today. The Higgs boson, for example, was a significant particle back then (it is a heavy and unstable particle that has decayed already) that had an important impact on the Early Universe. The Standard Model of Particle Physics aims at describing the Universe as we see it today, but we know that it is an incomplete model, since it cannot explain several phenomena that we do observe (dark matter, the accelerated expansion of the Universe, baryon asymmetry, etc.).

The cosmic microwave background (CMB) at different resolutions. The CMB is a uniform and faint thermal background radiation due to the Big Bang. It is also known as “relic radiation”. (Picture: Cobe, WMAP, Planck)

Venus Keus is a postdoctoral researcher in Particle Physics at the University of Helsinki. As a child, she was always very curious about the world around her. “I wasn’t satisfied with knowing how a bicycle worked. I wanted to know WHY it worked the way it did!”, says Venus. She had many different interests, but science fascinated her the most. She realised in high school that physics was what she wanted to pursue as it dealt with the reason behind different phenomena. “I wanted to know everything about everything, which sounds quite silly now – jokes Venus – and physics was the field that was going to give me answers about how and why things worked”. However, she realised the chances of doing research in physics in her home country, Iran, were quite slim as the country doesn’t invest in research in fundamental physics. So, after receiving her Bachelor’s degree in Physics from the Amirkabir University of Technology in Tehran, Iran, she decided to move abroad.              

Venus Keus in her office in Physicum, Kumpula Campus, University of Helsinki. (Picture: Erika Palmerio)

She got a scholarship to study Bionanotechnology at the Delft University of Technology in the Netherlands. As exciting as it was to work at the interface of biology and physics, it was not what fed Venus’ curiosity. She wanted to go deeper to understand why these little particles and molecules behave the way they did. After getting her first Master’s degree from TU Delft, she moved to Sweden, this time for another Master’s program in Nanoscience at the Chalmers University of Technology in Gothenburg. “I enjoyed this programme more, where I worked on transportation properties of graphene and nano-ribbons”, says Venus. Finally, after getting her second Master’s degree, she knew what she wanted to do for life: particle physics.

Venus got a PhD position in Particle Physics at the University of Liège in Wallonia, Belgium. The position was for six years, but she ended up finishing her doctoral studies in three years. “It was an intense period, especially because I had jumped into a completely new mathematically challenging filed. There were times when all I could see were equations with no clear connection to the real world!”, Venus explains. Towards the end of her PhD, she moved to the UK as a visiting fellow at the University of Southampton. The research environment she found there was great and she believes it was during that time she started to understand the physics of particles at a deeper level. When asked when she started to “see the world behind the equations”, she says: “It is not something that happens overnight. It is a continuous process that happens little by little. Having a PhD in physics gives you the confidence to believe that you understand what is going on and that you can make a contribution. Going to conferences, seminars, and workshops is very helpful because you hear about new models or even similar theories but from different perspectives, which helps you put a general picture together.”. Moreover, Venus believes that one should never think “I’m too old to learn something new”. She still goes to lectures and basic level seminars on the chance of learning new subjects and new perspectives.

Venus Keus’ academic journey. She moved from Iran to Finland through several other countries. “Google tells me this journey should have taken me 125 hours, but it took me a lot longer than that”, she says laughing. (Picture: Venus Keus)

Finally, Venus came to the University of Helsinki for her first official post-doc. Finland was not actually a planned destination. As Venus explains, particle physics is a very competitive field with not many job openings and one cannot be very picky with where to go. She confesses that she knew very little about Finland before accepting the job offer in 2014, but she was very pleasantly surprised and welcomed into the research community in Helsinki. “I cannot deny that it was a bit of a shock to come here for the first time in April – jokes Venus – and see the frozen sea from the plane!”. However, adapting to life in Helsinki was no struggle and even though she came to Finland not knowing what to expect, Helsinki is her most favourite place to both live and work.

Venus works on Particle Physics and Early Universe Cosmology, trying to come up with theories to explain the evolution of the Universe, to match with observational data and to find unique experimental signatures so these models could be confirmed or ruled out one day. “I feel very lucky to be doing what I love for a living. It doesn’t pay much or leave me much free time but I really enjoy it”.

Tommi Tenkanen, nuori kosmologian tutkija ja yhteiskunnallinen vaikuttaja

Teksti: Elina Palmgren ja Olli-Pekka Tikkanen

Kosmologiset havainnot ovat osoittaneet fyysikoille, että näkyvä aine vastaa ainoastaan viittä prosenttia koko maailmankaikkeuden aineesta ja energiasta. Niin sanottua pimeää ainetta on yli viisi kertaa niin paljon kuin meille arkipäiväistä rautaa, heliumia, hiiltä ja muita alkuaineita. Loput noin 70 % on pimeää energiaa. Yksikään tutkija ei osaa varmasti vastata kysymykseen, mitä pimeä aine on. Tiedetään kuitenkin, että se ei juurikaan vaikuta sähkömagneettisen säteilyn kanssa, mikä tekee sen havaitsemisesta haastavaa.

Pimeään aineeseen palataan vielä alempana. Siirrytään ensin kuitenkin Kaakkois-Suomeen, Miehikkälän kuntaan ja 2000-luvun alkuun. Teini-ikäinen Tommi Tenkanen lukee Kari Enqvistin ja Esko Valtaojan teoksia. Vaikuttava kokemus nuorelle Tommille on myös Jostein Gaarderin filosofiasta kertova romaani Sofian maailma. Filosofian opinnot kiinnostavat, mutta niin kiinnostavat myös tähdet ja maailmankaikkeus. Lopulta tähtitaivaan synkkä kutsu on voimakkaampi ja Tommi hakee lukion jälkeen opiskelemaan fysiikkaa Helsingin yliopistoon. “Fysiikka mahdollistaa ongelmien käsittelylle sellaisen yksikäsitteisyyden, tarkkuuden ja ennustusvoiman, jota en kokenut filosofialla olevan”, Tommi perustelee nyt valintaansa.

Tommi Tenkanen tutkii pimeää ainetta

Vaikka opintoihin kuuluva kandidaatintutkielma käsitteleekin ilmakehän massaspektrometriaan liittyviä epävarmuuksia, Tommin lopullisena tavoitteena on syventyä joko atomiakin pienempiin hiukkasiin tai päinvastoin tutkimaan koko maailmankaikkeuden rakennetta. Lopullinen päätös syntyy kolmannen opiskeluvuoden jälkeen CERN-tutkimuskeskuksessa kokeellisen hiukkasfysiikan tutkimuksen parissa vietetyn kesän jälkeen, ja Tommi päättää suuntautua kosmologiaan eli maailmankaikkeuden rakennetta ja kehitystä tutkivaan fysiikan haaraan.

Kosmologista inflaatiota käsittelevän Pro Gradu -työn valmistuttua Tommi aloittaa jatko-opinnot niin ikään Helsingin yliopistossa Kari Enqvistin johtamassa tutkimusryhmässä. Väitöskirjan Tommi tekee suomalaisittain erittäin nopeasti kahdessa ja puolessa vuodessa. Väitöstutkimus käsittelee sellaisia hiukkasfysiikan malleja, joissa pimeä aine on vuorovaikutuksessa tavallisen aineen kanssa ainoastaan Higgsin bosonin kautta. “Mikäli tämä kytkentä on hyvin heikko – kuten mittaukset näyttäisivät vihjaavan – on pimeää ainetta käytännössä mahdotonta löytää erilaisilla maanpäällisillä kokeilla kuten hiukkaskiihdyttimillä. Kosmologia ja astrofysiikka tarjoavat kuitenkin keinon testata myös tällaisen pimeän aineen ominaisuuksia maailmankaikkeuden eri mittakaavan rakenteiden muodostumisen kautta”, Tommi selventää aihettaan ja lisää vaatimattomasti: ”Väitöskirjani valmistui nopeasti erinomaisten ohjaajien ja yhteistyökumppanien tuella.”

Tutkijatohtori Tommi Tenkanen on nykyään post doc -tutkijana Queen Mary University of Londonissa, missä hän on jatkanut työtään pimeän aineen tutkimuksen parissa. Pimeän aineen kosmologisten sormenjälkien lisäksi Tommi tutkii alkuräjähdyksen ja sitä edeltäneen kosmologisen inflaatiovaiheen yksityiskohtia. Pimeän aineen synty, painovoimateoriat ja alkuräjähdyksen aikana syntyneet mustat aukot kuuluvat tällä hetkellä hänen pääkiinnostuksenkohteisiinsa. Mahdollisia selityksiä pimeälle aineelle on olemassa useita, ja Tommi painottaakin nyt kokeellisen työn merkitystä, vaikka oma työ on suureksi osaksi teoreettista.

Kosmologian tutkimuksen lisäksi Tommi on osallistunut aktiivisesti yhteiskunnalliseen keskusteluun. Hän pitää viiden muun tutkijan kanssa Akatemian jalkaväki -blogia, jossa kirjoittajat avaavat yliopistojen ja niiden kanssa yhteistyötä tekevien yritysten päivittäistä arkea. Samalla kirjoittajien tarkoitus on tuoda esille, miten tieteelliset tulokset syntyvät ja mitkä ovat tieteellisen metodin mahdollisuudet ja haasteet. ”Tieteellisen metodin ja tiedeyhteisön toiminnan ymmärtäminen on avainasemassa tieteenteon luonteen, merkityksen ja yhteiskunnallisen vaikuttavuuden hahmottamisessa. Tällä on kauaskantoisia vaikutuksia paitsi sille, kuinka toimimme ja ajattelemme yksilöinä ja millainen maailmankuvamme on, myös siinä, millaista politiikkaa kannatamme”, Tommi muotoilee blogin merkityksestä kysyttäessä.

Akatemian jalkaväki -blogin lisäksi Tommi on kirjoittanut yleisönosastokirjoituksia, hän pitää säännöllisesti yleisöluentoja ja on ollut mm. Ylen Prisma Studion ja Radio Suomen haastateltavana tutkimukseensa liittyen. Helsingin yliopistolla hän toimi useissa eri työryhmissä ja aiemmin myös Suomen Fyysikkoseuran hallituksessa. Kaiken muun lisäksi hän on ollut mukana perustamassa Helsingin yliopiston väitöskirjatutkijoiden yhdistystä, joka työskentelee aktiivisesti sen eteen, että tohtorikoulutettavien ääni saataisiin kuulumaan yliopistollisessa päätöksenteossa. ”Koen yhteiskunnallisen vaikuttamisen olevan tutkijan velvollisuus. Näin on erityisesti silloin, kun tutkija havaitsee yhteiskunnallisen epäkohdan ja tunnistaa itsellään olevan asiantuntijuutta lähteä ratkaisemaan sitä. Näiden äärellä kysyn usein itseltäni: jos en minä, kuka sitten?” Tommi perustelee aktiivisuuttaan.

Tiedemaailmassa yksittäisen tutkijan elanto ei aina ole varmaa. Tälläkin hetkellä Tommi hakee vimmatusti uutta post doc -tutkijan paikkaa kahden Iso-Britanniassa vietetyn vuoden jatkeeksi. Kosmologian alalla kilpailu tutkimuspaikoista on todella kovaa, mutta Tommi suhtautuu tulevaan luottaivaisin mielin: ”Kilpailu on kovaa, mutta koen kehittäneeni tutkijan uralla tarvittavia valmiuksia hyvin monipuolisesti, minkä uskon kantavan hedelmää. Koko identiteettiään ei kuitenkaan kannata luoda tutkijan uran jatkumisen varaan, vaan varasuunnitelma on hyvä olla olemassa. Vähintään on hyvä tunnistaa, mitä sellaisia taitoja tutkijana on oppinut, joista voisi olla hyötyä muuallakin.” Tutkijan urasta haaveileville Tommilla on antaa seuraava neuvo: ”Tutkijan uralla on oltava sinnikäs, peräänantamaton ja itsenäinen, mutta on tärkeää tunnistaa, että tutkimuksen teko on kaikilla fysiikan aloilla teoreettisesta fysiikasta materiaalitutkimukseen ryhmätyötä. Siihen liittyviä taitoja on hyvä kehittää opintojen alkuvaihteesta lähtien.”

Tommi in a nutshell

  • Kosmologian tutkijatohtori Queen Mary University of Londonissa lokakuusta 2016 lähtien
  • Tutkii pimeää ainetta, alkuräjähdyksen yksityiskohtia ja gravitaatiota
  • Väitteli HY:sta teoreettisesta fysiikasta joulukuussa 2016
  •  Kirjoittaa monitieteistä Akatemian jalkaväki -blogia  yhdessä viiden muun asiantuntijan kanssa
  • Vapaa-ajallaan urheilee, lukee ja matkustaa

Ari-Pekka Honkanen, nuori röntgenfyysikko

Teksti: Erika Palmerio

Kivikirveistä pronssimiekkoihin, teräksisiin höyrykoneisiin ja piipohjaisiin mikrosiruihin, materiaalit ja taito muokata niitä ovat siivittäneet ihmisen taivalta halki historian. Materiaalien merkitystä ihmiskunnalle on vaikea vähätellä, eikä vähiten siksi, että myös me itse koostumme samoista rakennuspalikoista. Materiaalien sielunelämään voi kurkistaa useilla eri tavoilla, kuten esimerkiksi röntgensäteiden avulla. Röntgenfotonien aallonpituus on samaa suuruusluokkaa kuin kemiallisten sidosten pituudet ja niiden energiat vastaavat atomien kuorielektronien viritysenergioita. Nämä ominaisuudet tekevät röntgensäteilystä monipuolisen välineen materiaalitutkimuksen työkalupakissa.

Nuori fyysikko Ari-Pekka Honkanen tutkii materiaaleja röntgensäteiden avulla. Hän työskentelee väitöskirjatutkijana Helsingin yliopiston röntgenfysiikan osastolla. Ari-Pekka oli jo lapsena kiinnostunut tekniikasta, matematiikasta, ja yleisesti luonnontieteistä. Hyvin pitkään on ollut tiedossa, että hän halusi tehdä aikuisena jotain tieteen liittyvä, mutta kokeelliseen fysiikkaan kiinnostus tuli sitten vasta lukiossa hänen fysiikan opettajan kautta. Se, mitä Ari-Pekka tekee nyt, ei ole kuitenkaan vain kokeellista tutkimusta, koska hänen laboratoriossaan tutkitaan luontoa käyttämällä myös teoreettisia ja laskennallisia työkaluja. “Se on hyvä juttu – sanoo Ari-Pekka – koska tietokoneetkin on aina kiinnostunut minua”.

Ari-Pekka Honkanen on materiaalifysiikan väitöskirjatutkija Helsingin yliopistossa. Hänen laboratoriotakillaan on dosimetri, jolla mitataan henkilön saamaa ionisoivan säteilyn annosta. (Kuva: Erika Palmerio)

Ari-Pekka aloitti Helsingin yliopiston fysiikan laitoksen opiskelijana syksyllä 2009. Hänen kandidaatin tutkielmansa tehtiin Aalto-yliopistolla Complex Systems and Materials ryhmässä, kun hän oli siellä kesäharjoittelijana. Aiheena oli paperia venyttäessä syntyvän akustisen emission mittaaminen. Ari-Pekka rakensi koejärjestelyyn ultraäänianturisysteemin, joka kuuntelee paperista kuuluvia räsähdyksiä. Kokeessa on tärkeää relevanssia paperiteknologian kannalta, sillä jos paperi repeää esimerkiksi linjalla, niin sen vaihtaminen on iso ja kallis urakka. “Tämä oli hyvin soveltavaa materiaalitutkimusta”, kertoo Ari-Pekka.

Röntgenfysiikan tutkimusta alkoi Ari-Pekka kesäharjoittelijana ESRF-synkrotronilla Ranskan Grenoblessa, jonka jälkeen hän on jatkanut Helsingin yliopiston röntgenfysiikan osastolla. Hänen gradututkielmansa on jo Suomen Fyysikkoseuralle tuttu, Ari-Pekka kirjoitti artikkelin pro-gradustaan Arkhimedes-lehteen (linkki). Ari-Pekasta tuli filosofian maisteri vuonna 2015 ja hän voitti vuonna 2016   Suomen Fyysikkoseuran nuoren fyysikon palkinnon pro gradu –työllään “Pallotaivutettujen kideanalysaattorien röntgendiffraktio-ominaisuudet”.

Maisteritutkinnon jälkeen Ari-Pekka suoritti siviilipalveluksensa Helsingin yliopiston kemian laitoksella epäorgaanisen kemian laboratoriossa. Hän piti huolta mittalaitteiden kehittämisestä ja ylläpidosta ja hän tekee vielä yhteystyötä kemian laitoksen kanssa nykyään väitöskirjaprojektinsa parissa. Projektin tarkoitus on soveltaa synkrotronisäteilyteknikoita atomikerroskasvatuksen (engl. atomic layer deposition, ALD) tutkimiseen. Ari-Pekka työskentelee väitöskirjatutkijana sekä tietokoneella että laboratoriossa. Helsingin yliopiston röntgenlaboratoriossa on hänen pääosin itse rakentamansa kideoptiikkaan perustuva röntgenabsorptiospektrometri, jolla atomien absorptiokertoimia mittaamalla pääsee käsiksi mm. niiden hapetuslukuun ja kemiallisten sidosten pituuksiin.

Ari-Pekka Honkanen ja hänen rakentamansa röntgenabsorptiospektrometri, jolla voidaan tutkia kuinka alkuaineet absorboivat säteilyä erilaisissa yhdisteissä. (Kuva: Erika Palmerio)

Ari-Pekka pitää soveltavasta tutkimuksesta eniten ja suurin osa projekteista, jossa hän on ollut mukana, liittyy erinäköisiin energiateknisiin ratkaisuihin. Esimerkiksi, hän on tutkinut paljon akkumateriaaleja ja osallistuu parhaillaan synteesikokeeseen, jossa tuotetaan katalyyttisesti hiilimonoksidista ja vedystä pitkäketjuisia hiilivetyjä, joilla on käyttöä esimerkiksi polttoaineena. “Energian tuottamiseen liittyy todella paljon ongelmia – sanoo Ari-Pekka – ja energiaa tarvitaan tulevaisuudessa aina vain enemmän ja enemmän. Se täytyy pystyä tuottamaan luontoa säästäen”. Hän on röntgenfyysikko, mutta häntä kiinnostaa myös energiatekniikka ja biologiset systeemit, joista jälkimmäisten tutkiminen röntgensäteilyä käyttäen on erityisen haasteellista.