Eilen julkistettiin fysiikan Nobel, tänään oli vuorossa kemianpalkinto: arvostetut palkinnot annettiin Led-valolle ja fluoresenssimikroskopialle.

Fysiikan Nobel-palkinto meni kolmelle japanilaiselle, Isamu Akasakille, Hiroshi Amanolle ja Shuji Nakamuralle. Virallisen tiedotteen mukaan palkinto myönnettiin "tehokkaiden sinisten ledien keksimisestä, mikä on tehnyt mahdolliseksi kirkkaat ja energiaa säästävät valkoisen valon lähteet".

Kemian palkinto puolestaan meni kahdelle amerikkalaiselle, Eric Betzigille ja William Moernerille, sekä saksalaiselle Stefan Hellille. Palkinto myönnettiin "huipputarkan fluoresenssimikroskopian kehittämisestä".

Japanilaistutkijoiden keksintö on käytännössä tuttu meille kaikille. Ledejä käytetään nykyisin niin kotien ja julkisten tilojen valaisimissa, mainostauluissa, taskulampuissa kuin erilaisissa merkkivaloissakin.

Akasaki, Amano ja Nakamura kehittivät sinisen ledin 1990-luvun alussa. Punaisia ja vihreitä ledejä oli ollut olemassa jo vuosikymmeniä, mutta vasta sinisen ledin kehittäminen teki mahdolliseksi energiatehokkaan teknologian soveltamisen valaistukseen. Kolmella erivärisellä ledillä saadaan nimittäin aikaan valkoista valoa.

Led-valaisimien teho on suuri ja virrankulutus pieni. Tekniikka kehittyy kaiken aikaa, mutta jo nyt tehokkaimmat led-lamput vastaavat wattia kohti antavalta valoteholtaan 16 tavallista hehkulamppua ja lähes 70 loisteputkea. Keksintö on merkittävä myös ympäristön ja luonnonvarojen kannalta. Noin neljännes maailman sähkönkulutuksesta menee valaistukseen, joten led-lamppujen energiansäästö on merkittävä tekijä.

Myös niiden valmistus säästää raaka-aineita. Siinä missä tavallinen hehkulamppu kestää noin tuhat tuntia ja loisteputki noin 10 000 tuntia, ledien kesto on parhaimmillaan jopa 100 000 tuntia. Vähäinen tehontarve mahdollistaa lisäksi valaistuksen kehittämisen seuduilla, joilla ei ole kunnollista tai lainkaan sähköverkkoa: led-lamppuihin voi tuottaa tarvittavan määrän sähköä yksinkertaisilla aurinkopaneeleilla.

Lihatuotteiden ja soijan käyttö on mahdollista korvata kotimaisella kasviproteiinilla, jonka viljely lisää ruoantuotantomme omavaraisuutta ja vastaa nykyisiä ravintosuosituksia. Turun yliopiston LounaFoodin Kasviproteiiniketjunhallinta-hanke on selvittänyt kotimaisen kasviproteiinin nykytilaa ja mahdollisuuksia.

Turun yliopiston Brahea-keskuksen kehittämispalveluiden projektipäälliköiden Leena Erälinnan ja Johanna Mattilan työssä korostuu tutkimustiedon soveltaminen ruoantuottajien tarpeisiin. Useilla yrittäjillä ei ole aikaa tulkita tutkimuksia, vaikka tuloksista voisi olla heille paljon hyötyä.

Varsinais-Suomessa on maamme parhaat olosuhteet viljellä kasviproteiinia, kuten hernettä, härkäpapua, hamppua tai pellavaa. Tilanne on jopa niin hyvä, että alueella olisi potentiaalia tuottaa kasviproteiinia koko Suomen väestölle. Silti suomalaiset käyttävät runsaasti eläinproteiinia, jonka tuotanto nojaa vahvasti tuontiin. Vuoden kestänyt Kasviproteiiniketjunhallinta-hanke pyrki korjaamaan tilannetta edistämällä kasviproteiinin viljelyä, jalostusta ja käyttöä Varsinais-Suomessa.

"Kuten useimmissa hankkeissamme, tässäkin korostui tutkimustiedon soveltaminen tuotantoketjun käyttöön", Brahea-keskuksen kehittämispalveluiden projektipäällikkönä toimiva Johanna Mattila kertoo.

"Ruoantuottajat saivat tietoa uusista raaka-aineista ja pystyvät siten ideoimaan uusia tuotteita. Monet ovat saaneet myös uusia yhteistyökumppaneita".

Turun yliopiston Brahea-keskuksen alaisuudessa vaikuttava LounaFood nimettiin viime keväänä kattobrändiksi elintarvikealan kehittämiseen keskittyville hankkeille. LounaFoodin hankkeissa on tarkasteltu kasviproteiinin lisäksi muun muassa lähiruoan ekologisia vaikutuksia ja edistetty suoramyyntiä.

"Pääasiallisin tavoitteemme on lisätä ruoantuottajien, kauppojen, keittiöiden ja tukkujen osaamista esimerkiksi koulutuksen ja neuvonnan avulla. Uskon, että LounaFood-brändin nimeämisen myötä palvelemme kohderyhmäämme paremmin, sillä kaikki apu tulee samasta paikasta", jatkaa Mattila.

Lähiruoan ekologisille kestävyysvaikutuksille luotiin perusteet

Lähiruoan ekologisia vaikutuksia tarkastelleessa hankkeessa selvitettiin ensi kertaa kotimaisen lähiruoan ekologisia kestävyystekijöitä. Aikaisemmin kotimaisen lähiruoan ekologisuutta ei ole yksiselitteisesti määritelty, joten kuluttajien odotukset eivät ole aina kohdanneet todellisuuden kanssa.

Hankkeessa luotiin lähiruoan ekologista kestävyyttä arvioiva arviointikehikko. Sen mukaan lähiruoka on ekologisesti kestävää, kun sen tuotanto perustuu paikallisiin luonnonvaroihin, tuotanto tukee paikallisen luonnon monimuotoisuutta ja ekosysteemipalveluja sekä tuotannon rehevöittävä vaikutus, kemikaalien käytön vaikutus ja ilmastovaikutukset ovat vähäiset.

"Yrittäjät voivat hyödyntää argumentteja lähiruokatuotteiden markkinoinnissaan kuvailemalla kestävyystekijöitä tuotekuvauksessa tai esittäessään mittaustuloksia", huomauttaa hankkeen projektipäällikkö Leena Erälinna. "Esimerkiksi naudanlihan ilmastovaikutuksista puhutaan paljon, mutta toisaalta luonnon monimuotoisuus kärsisi, jos laidunnus loppuisi täysin, sillä se vaikuttaa laidunnuksesta hyötyviin kasveihin ja hyönteisiin".

Suoramyynnin vaatimuksia selkeytetään

Yksi LounaFoodin Aitoja makuja II -hankkeen suurista ponnistuksista on ollut suoramyynnin helpottaminen. Nykyisellään elintarvikevalvojat ovat tulkinneet lakia eri tavoin, mikä on asettanut ruoantuottajat eriarvoiseen asemaan. Hankkeessa on luotu valvojille ja yrittäjille yhteinen ohje, joka julkistetaan 16.9.2014.

"Suoramyyntiä lähdettiin kehittämään, koska kuluttajat kaipaavat ruokaketjuihin läpinäkyvyyttä", toteaa Mattila. "Tähän tarpeeseen täytyy tuottajien vastata."

Ohjeistuksen julkistamisen jälkeen hankkeen työntekijät lähtevät kiertämään maakuntia ja viemään tietoa ohjeesta sekä tuottajille että elintarvikevalvojille. Ohjetta valmistellessa on kiinnitetty huomiota siihen, kuinka vaatimuksia voidaan keventää ilman, että turvallisuus vaarantuu.

"Olemme usein eräänlaisen välittäjän roolissa, sillä meillä on näkemys kokonaiskuvasta, jota yksittäiset tuottajat tai kuluttajat eivät hahmota. Välitämme tietoa eri tahojen välillä ja saatamme heitä yhteen", Mattila kertoo.

Mattilan ja Erälinnan lisäksi LounaFoodin vahvuuteen kuuluvat projektipäälliköt Sanna Vähämiko, Mervi Louhivaara ja Päivi Töyli sekä kehittämispäällikkö Heidi Valtari.

Artikkeli on Turun yliopiston julkaisema tiedote Kasviproteiinin viljely lisää ruoantuotantomme omavaraisuutta.

Otsikkokuva: Flickr / sampsak

Edellisenä päivänä oli juuri tehty ensimmäinen, sikiötä muistuttava savi-idolilöytö. Molemmat löydökset ovat lähes 6 000 vuotta vanhoja ja edustavat kampakeraamista kulttuuria noin kivikauden puolivälistä. Runsaimmat löydöt tulivat kohdasta, jossa näyttäisi olleen kaksi hautaa lähekkäin. Vainajista ei ollut säilynyt jälkiä.

Tiedekeskus Heurekan, Helsingin yliopiston alumnitoiminnan ja arkeologi Jan Fastin yhteistyössä järjestämillä yleisökaivauksilla Vantaan Jokiniemessä oli keskiviikkona 6.8. kaivauksien lopetuspäivä. Mukana kaivauksissa oli viimeisinä päivinä Arkeologian harrastajat Ango ry:n jäseniä. Molemmat harvinaiset savi-idolilöydöt teki arkeologian harrastaja Kyllikki Rosenström. Kaivauksia johtaneen Jan Fastin mukaan löydöt ovat ainutlaatuisia, sillä harvoin saviesineet ovat säilyneet näin hyvin tai niitä on saatu ehjinä ylös.

Maailman terveysjärjestön WHO:n mukaan läntisessä Afrikassa kaivataan rajuja toimia, jotta tappavan Ebola-viruksen leviäminen saadaan hallintaan.

Jo nyt Guineassa, Sierra Leonessa ja Liberiassa käynnissä oleva epidemia on suurin tunnettu, mitataan sitä sitten maantieteellisesti, tartuntojen määrässä tai kuolleiden ihmisen mukaan.

Yli 600 ihmistä on saanut tartunnan ja noin 400 heistä on toistaiseksi menettänyt henkensä Lääkärit ilman rajoja -järjestön mukaan. Järjestö varoitti jo kuun alussa, että tilanne on karannut käsistä.

Nyt WHO on myös erittäin huolestunut, sillä nelisen kuukautta sitten alkanut epidemia on laajentunut viime aikoina voimakkaasti ja saattaa pian laajeta kansainväliseksi.

Vaikka viime päivinä uusien tartuntojen määrä on ollut laskussa, on tilanne erittäin huolestuttava, ja WHO:n mukaan ainoa tapa hillitä epidemiaa on puuttua siihen määrätietoisesti. Järjestö onkin lähettänyt 150 asiantuntijaa alueelle ja suunnittelee massiivisen lisävahvistuksen viemistä paikalle, sillä mikäli epidemia pääsee laajenemaan Länsi-Afrikan rajojen ulkopuolelle, voi se kasvaa nopeastikin hyvin vaaralliseksi.

Ebola on Filoviridae-heimoon kuuluva virussuku ja sukuun kuuluvien viruslajien aiheuttama verenvuotokuume, joka usein johtaa nopeasti kuolemaan. Tautia tavataan ihmisessä, mutta sitä on esiintyy myös muilla nisäkkäillä, erityisesti ihmisapinoilla ja hedelmälepakoilla. On mahdollista, että virusta ja sen  esimuotoja on esiintynyt eläimillä hyvinkin pitkään.

Ensimmäisen kerran ebolavirus tunnistettiin 1976, kun Zairessa (nykyinen Kongon demokraattinen tasavalta) puhkesi ebola-epidemia. Sen jälkeen tautia on havaittu ajoittain puhjenneissa paikallisissa epidemioissa  paitsi Kongon demokraattisessa tasavallassa, niin myös Ugandassa, Sudanissa, Gabonissa, Guineassa ja Sierra Leonessa.

Tauti tarttuu erityisesti ruumiinnesteiden (kuten virtsa, hiki, sylki ja veri) välityksellä. Tartunnat voivat levitä myös eläinten ja ihmisten välityksellä, mikä tekee siitä hyvin vaarallisen: kaikki toistaiseksi tunnetut epidemiat ovat tiettävästi lähteneet liikkeelle ebolaan sairastuneista eläimistä saaduista tartunnoista.

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.