null Yhtälöiden ratkaisija
"Perhosen siivenisku
jossain päin maailmaa
voi aiheuttaa myrskyn
toisaalla. Sama
kompleksisuus pätee
myös fuusioplasmaan."
Yhtälöiden ratkaisija

Monimutkaiset ongelmat kiehtovat fyysikko Susan Leerinkiä. Hänen työnsä fuusioplasman kuljetusprosessien parissa voi osaltaan auttaa tulevien fuusioreaktoreiden optimoinnissa.

Heikot auringonsäteet siivilöityvät Aalto-yliopiston päärakennuksen leveille käytäville. Susan Leerink tuntee nämä käytävät kuin omat taskunsa. Hän napsauttaa valot päälle kolmannen kerroksen pieneen konferenssihuoneeseen, jonka vieressä on hänen työhuoneensa. Täällä hänestä tuli fuusioplasmassa tapahtuviin kuljetusprosesseihin erikoistunut tutkija.

"En oikeastaan koskaan ajatellut, että minusta tulisi tutkija. Nautin työstäni suunnattomasti, ja sen myötä olen ajautunut tutkijaksi Aalto-yliopistoon."

Susania kiehtoo se, että plasmafuusioon liittyy vielä useita ratkaisemattomia kysymyksiä.

"Tutkijan työ antaa vapauden syventyä asioihin. Olen aina ollut sitä mieltä, että tutkimustyö on muiden ihmisten minulle suoma etuoikeus."

Susania motivoi tiedon kartuttaminen ja ongelmavyyhtien ratkaiseminen. Hänen tutkimustyönsä tavoitteena on luoda malli, jolla voidaan kuvata täsmällisesti polttoainehiukkasten kuljetusta fuusioplasmassa. Monenlaisia ongelmia on kuitenkin vielä selvitettävä, mutta se ei haittaa Susania, sillä hän haluaa ennen kaikkea oppia uutta ja haastaa itsensä. Jos lopputuloksena saadaan fuusiovoimaa, se on piste i:n päälle."

Tutkijoiden sukua

Leerink tutustui ydinplasmafuusiossa käytettyihin laitteisiin jo nuorena, sillä hänen setänsä työskenteli alalla.

"Se ehkä herätti minussa kiinnostuksen alaa kohtaan, vaikken ajatellut sitä niin."

Susan kävi Luxemburgin Eurooppa-koulua, jossa hän opiskeli ranskaa, saksaa ja englantia. Hänen vanhempansa ovat hollantilaisia, joten hän kasvoi varsin rikkaassa kieliympäristössä.

"Kielet eivät oikein olleet minun juttuni. Vasta matematiikka ja tieteet saivat minut todella kiinnostumaan koulunkäynnistä. Abstrakti ajattelu kiehtoi minua enemmän kuin kielioppisääntöjen tankkaaminen."

Susan pohti matematiikan ja fysiikan lisäksi muitakin pääaineita yliopistoon siirtyessään.

"Soitin useita instrumentteja konservatoriossa ja hetken ajattelin, että opiskelisin musiikkia. Harkitsin myös taloustieteitä, mutta lopulta mikään ei kiinnostanut minua yhtä paljon kuin matematiikka."

Kiinnostavinta matematiikassa olivat sen tarjoamat loputtomat haasteet.

"Tieteen tekemisessä on periaatteessa kyse avoimiin kysymyksiin vastaamisesta. Kun yksi palapeli on ratkaistu, seuraava odottaa kulman takana. Mielestäni fysiikka on kuin matematiikkaa, paitsi että siinä hyödynnetään jokapäiväiseen elämään soveltuvia matematiikan osatekijöitä."

Kokemusta kokeilujen kautta

Lukiosta päästyään Susan lähti opiskelemaan Leidenin yliopistoon Alankomaihin. Hän oppi ratkaisemaan tieteellisiä ongelmia jo hyvin varhaisessa vaiheessa. Yliopiston opiskelijat saivat ryhtyä vapaasti tekemään tutkimusta heti perusopintojen jälkeen, mikä tarkoitti erityisen suuren vastuun ottamista.

"Se oli samalla sekä hienoa että turhauttavaa. Oli suoritettava omia kokeiluja, ja jos ne eivät onnistuneet, oli selvitettävä syy siihen. Sitä tutkimus kuitenkin pohjimmiltaan on, yritystä ja erehtymistä."

Satunnaisista onnistumisista Susan sai energiaa jatkaa eteenpäin virheistä ja turhautumisesta huolimatta. Kokeellinen fysiikka veti Susania puoleensa jo tieteellisen uran alkuvaiheissa, sillä se on hyvin käytännönläheistä. Sekä hänen kandidaatin- että maisterintutkielmansa olivat kokeellisia tutkimuksia.

"Havaitsin melko pian, että kokeellisten mittausten ja niiden tulkinnan välillä on huomattava kuilu. Halusin ymmärtää perusyhtälöjä ja niiden taustoja."

Kokeellinen fysiikka sijoittuu teorian ja käytännön tutkimuksen välimaastoon ja kiinnosti Susania erityisesti.

Hollannista Suomeen

Vuonna 2007 Susan Leerink oli suuren päätöksen edessä: lähtisikö hän Sveitsiin vai Suomeen? Susan ja hänen hollantilainen kihlattunsa etsivät uutta kotipaikkaa, jossa he voisivat jatkaa
tutkimustyötään. Sveitsi ja Suomi sopivat molemmat tarkoitukseen. Sveitsi olisi tarjonnut myös upeita maisemia, mutta pariskunta olisi joutunut työskentelemään eri kaupungeissa puolentoista tunnin matkan päässä toisistaan.

"En halunnut sellaista elämää. Halusimme löytää meille molemmille sopivan paikkakunnan, ja sijaintina Otaniemi oli parempi."

Leerink aloitti tohtorinopinnot Aalto-yliopistossa Otaniemessä. Plasmafysiikan tutkimusryhmässä ei tuolloin ollut vielä paljonkaan kansainvälisiä opiskelijoita, mutta se ei haitannut Susania. Hän oli opiskellut ulkomailla aiemminkin, joten hän osasi sopeutua. Muihin oppilaitoksiin verrattuna Aalto-yliopistossa ja CSC:llä oli paljon asiantuntemusta laskennallisen tieteen alalla ja siihen sopiva infrastruktuuri. Otaniemi tarjosi Susanille menestyksen avaimet.

Aurinko maan päällä

Aalto-yliopiston plasmafysiikan ja fuusioenergian tutkimusryhmä, jossa Susan työskentelee, kehittää ja validoi laskennallisia malleja nykyisiä ja tulevia fuusioreaktoreita, kuten ITER:iä varten.

"Auringossa on käynnissä jatkuva fuusioreaktio. Yksinkertaisesti sanottuna haluamme valjastaa saman energialähteen käyttöön maan päälle."

Yksi fuusioon liittyvistä ongelmista on, että fuusioreaktio voi tapahtua vain ääriolosuhteissa.

"Fuusioreaktio syntyy, kun polttoainehiukkaset saavuttavat niin korkean lämpötilan, että ne pystyvät ylittämään hiukkasia normaalisti hylkivän voiman. Hiukkasten riittävä tiheys ja korkea lämpötila voivat saada aikaan riittävästi fuusioreaktioita, jolloin vapautuu suuri määrä energiaa. Fuusiolaitteen seinämät kuitenkin tuhoutuisivat, jos plasma olisi suorassa kontaktissa niiden kanssa. Fuusiota voidaan hallita eristetyssä tilassa magneettikenttien avulla, mutta oikeita olosuhteita on erittäin vaikea luoda ja ylläpitää."

Myöskään polttoainehiukkasten kuljetusprosessia fuusiokokeissa ei ymmärretä vielä täysin. Siihen liittyy turbulenssi-ilmiö, joka on fysiikan alalla yleisesti ratkaisematta oleva ongelma.

"Turbulentteja kuljetusprosesseja voidaan erittäin epälineaarisen luonteensa vuoksi mallintaa vain supertietokoneilla. Mikroskooppisen pienet muutokset voivat johtaa suuriin makrotason muutoksiin, mikä tekee hiukkasten kuljetuksesta melko monimutkaisen ongelman. Laskennalliset haasteet liittyvät ajan ja tilan mittasuhteiden suurten vaihtelujen yhteensovittamiseen."

"Otetaan esimerkiksi maailmanlaajuinen sääkartta. Koko maapallon säätä ei voida ennustaa, koska turbulenssi vaikuttaa siihen niin vahvasti. Lisäksi on olemassa perhosvaikutus: perhosen siivenisku jossain päin maailmaa voi aiheuttaa myrskyn toisaalla. Laskennallinen haaste tulee siitä että eri aika- ja pituusskaalat kytkeytyvät toisiinsa. Riippuen siitä, kuinka paljon oletuksia on valmis tekemään, ongelman ratkaiseminen voi helposti käydä ylivoimaiseksi nykyisin käytettävissä olevilla laskentaresursseilla."

Elinikäinen oppija

Tutkimustyö edellyttää valtavasti kärsivällisyyttä, uteliaisuutta ja kovaa työtä. Susan suhtautuu huumorilla virheiden ja epäonnistumisten aiheuttamaan turhautumiseen.

"Olen tottunut olemaan umpikujassa kaiken aikaa. Pienikin edistyminen on valtavan hieno asia, josta saan paljon energiaa."

Susanin tutkimuksen tuloksena voi olla fuusiovoiman toteutuminen. Mullistavien tulosten sijasta häntä ajaa kuitenkin eteenpäin ilo, joka syntyy monimutkaisten ongelmien ratkaisemisesta ja uuden oppimisesta.

"Kyse ei ole siitä, että jos ratkaisen tämän yhtälön nyt, ITER pystyy minun ansiostani tuottamaan kymmenen kertaa ennakoitua enemmän energiaa. Pyrin pikemminkin antamaan oman panokseni kokonaiskuvaan. Tiedon lisääntyminen johtaa kuitenkin aina uusiin tuloksiin."

Tutkimustyön lisäksi Susan nauttii opettamisesta, sillä siinäkin voi haastaa itsensä ja oppia uutta.

"Kun omaa alaansa on tutkinut jo hetken, alkaa luulla tietävänsä kaiken. Sitten joku opiskelija esittää yksinkertaiselta vaikuttavia kysymyksiä, joihin ei osaakaan vastata suoralta kädeltä."

Tutkija ei ollut Susanin toiveammatti, mutta uuden oppimisen ja ongelmien ratkaisemisen halu kuitenkin johti hänet siihen. Susan on asunut Suomessa jo yhdeksän vuotta. Hänen tutkijanuransa on vielä alussa, vaikka hän onkin uppoutunut plasmafuusion maailmaan maisterintutkinnostaan lähtien.

"Vaikka tutkisin tätä aihetta koko elämäni, en koskaan tietäisi kaikkea. Aina on jotain uutta opittavaa."

text-by
Eveliina
Salomaa
images-by
Vapa
Media
video-by
Vapa
Media