Oulun yliopisto
FYSIIKAN LAITOS

Tutkimus

Tutkimuksen kokonaisarviointi 2007 määritteli Fysiikan laitoksen tutkimuksen tason erinomaiseksi (ks. Panel 4; tuolloin laitoksen nimi oli vielä "Fysikaalisten tieteiden laitos"). Laitos jakoi arvosanan 6/7 kuuden muun yliopiston laitoksen kanssa; täysiä pisteitä 7/7 ei jaettu ollenkaan. Tulos teki laitoksesta yliopiston virallisen "Tutkimuksen laatuyksikön".

Fysiikka

Elektronispektroskopia
Johtaja: prof. Seppo Aksela
Julkaisut

Elektronispektroskopiassa tutkitaan atomien ja molekyylien elektronirakennetta synkrotronisäteilyherätteisten elektronien avulla. Mittaukset tapahtuvat pääasiallisesti MAX-laboratoriossa Lundissa. Vähemmässä määrin tutkimuskohteina ovat olleet myös kiinteät aineet (lantanidit, Ge ja alkalihalidit).

Elektronispektrien lisäksi tutkitaan myös atomien ja molekyylien ionisaatiospektroskopiaa. Mittaustuloksia analysoidaan teoreettisesti relativistista monikanava -monikonfiguraatio -laskumenetelmää käyttäen.

Infrapunaspektroskopia
Johtaja: Dos. Seppo Alanko
Julkaisut

Infrapunaspektroskopiassa tutkitaan aineen ominaisuuksia ja rakennetta tarkastelemalla molekyylien pyörimiseen ja värähtelyyn liittyviä ilmiöitä. Tutkimus on keskittynyt värähtelyiden resonanssi-ilmiöiden kvanttimekaaniseen selittämiseen, laskennallisten mallien kehittämiseen ja rotaatiota kuvaavien perussuureitten määritykseen.

Laite- laskentamenetelmien kehityksen rinnalla on panostettu tarkkojen kalibrointispektrien mittaamiseen. Monia tutkimusryhmän tuloksia on kelpuutettu infrapuna-alueen kansainvälisiksi aallonpituus- standardeiksi.

NMR-spektroskopia
Johtaja: prof. Jukka Jokisaari
Julkaisut

NMR (Nuclear Magnetic Resonance) -spektroskopian tavoitteena on molekyylien ja erilaisten materiaalien fysikaalisten ominaisuuksien karakterisointi käyttäen sekä kokeellisia menetelmiä että ab initio - ja simulaatiolaskumenetelmiä. Tutkimuksen kohteina ovat kaasut, nesteet, nestekiteet, kiinteät aineet (erityisesti huokoiset materiaalit), molekyylien ydinten varjostus-, spin-spin -kytkentä- ja kvadrupolikytkentätensorit sekä biofysikaaliset ja biolääketieteelliset systeemit.

Avaruusfysiikka
Johtaja: prof. Tuomo Nygrén ja prof. Kalevi Mursula
Julkaisut

Avaruusfysiikka jakaantuu ionosfääri-, magnetosfääri- ja heliosfäärifysiikkaan, joissa tutkitaan lähinnä Auringosta peräisin olevan energian ja materian vaikutuksia eri etäisyyksillä Maapallosta. Tutkimus, jonka piiriin kuuluvat myös revontulet, perustuu sekä maanpintahavaintoihin (magnetometrit, optiset instrumentit ja EISCAT-tutka) että satelliittimittauksiin (esim. Viking, CRRES, FREJA, POLAR ja Cluster II -satelliitit). Cassini-luotaimen mukana ryhmä suuntaa tutkimustaan myös Saturnuksen ympäristöön.


Teoreettinen fysiikka

Julkaisut

Kondensoidun aineen teoria
Johtaja: prof. Erkki Thuneberg

Tutkimme teoreettisesti kiinteiden ja nestemäisten aineiden fysiikkaa. Erityisenä tutkimuskohteena ovat mittakaavat, jotka on atomin kokoa suurempia mutta silti pieniä, esimerkiksi 10 nm. Tällä mesoskooppisella alueella esiintyy lukuisia mielenkiintoisia ilmiöitä, joissa materian käyttäytymien on osittain kvanttimekaanista mutta osittain klassisen fysiikan mukaista. Tutkittavia ilmiöitä ovat mm. suprajohtavista metalleista muodostettavat Josephson-liitokset, nestemäisen heliumin kvanttinesteominaisuudet, sekä elektronien kvanttimekaaninen käyttäytymien erilaisissa keinotekoisissa rakenteissa.

Tähtitiede

Julkaisut (kaikki ryhmät)

Astrofysiikka
Johtaja: prof. Juri Poutanen
Julkaisut

Astrofysiikan ryhmä tutkii suurenergisia kohteita kuten mustia aukkoja ja neutronitähtiä, joissa röntgensäteily syntyy kertymäkiekoissa. Lisäksi ryhmä tutkii gammasädepurkauksia. Ryhmän vahvuutena on havainnoillisen ja teoreettisen tutkimuksen yhdistäminen. Ryhmä tutkii aktiivisesti RXTE, XMM-Newton ja INTEGRAL satelliittien havaintoja mustista aukoista, ultrakirkkaista röntgenlähteistä sekä röntgenmillisekuntipulsareista. Ryhmän teoreettinen tutkimus on myös laaja-alaista. Me olemme kehittäneet malleja neutronitähtien rajakerroksesta sekä mustien aukkojen ympärillä olevista kertymäkiekoista joiden luminositeetit ylittävät Eddingtonin luminositeetin. Ryhmä on myös kehittänyt malleja selittämään nopeasti pyörivien neutronitähtien valokäyriä. Me olemme myös luoneet uraauurtavia menetelmiä säteilyprosessien mallintamiseen relativistisissä plasmoissa. Uusin lisäys ryhmän teoreettisiin tutkimuksiin on uuden hiukkaskiihdytysmekanismin kehittäminen. Tämän mekanismin nimi on fotonien lisäännyttäminen (photon breeding) ja sen avulla voidaan selittää gamma-säteilyn synty relativistisissa suihkuissa jotka ovat peräisin aktiivisten galaksien ytimistä. Lisäksi ryhmä tutkii auringon ja tähtien aktiivisuutta ja tekee teoreettista tutkimusta liityen tähtienvälisten maserien fysiikkaan.

Dynamiikka
Johtaja: dos. Heikki Salo
Julkaisut

Dynamiikka-ryhmän tutkimuskohteina ovat gravitaatiovoimien hallitsemat systeemit, sovellutusten ulottuessa Aurinkokunnan jättiläisplaneettojen renkaista ja satelliittisysteemeistä galaksien rakenteeseen ja keskinäisiin vuorovaikutuksiin. Tärkein tutkimusmenetelmä on numeeriset N-kappaleen simulaatiot, joiden kehittämisestä osastolla on jo 20 vuoden kokemus. Simulaatioiden tuloksia verrataan analyyttisiin malleihin ja havaintoihin (NOT, Hubble Space Telescope, Arecibo-tutka).

Planetologia
Johtaja: dos. Jouko Raitala

Julkaisut

Planetologiassa tutkitaan Aurinkokuntamme planeettoja, etenkin Kuuta, Marsia, Venusta, Merkuriusta ja joviaanisten planeettojen kuita.


Biofysiikka

Solujen ja solukalvojen toiminnan tutkimus
Johtaja: prof. Matti Weckström
Julkaisut

Biofysiikan tutkimusseminarit

Biofysiikassa tutkitaan elävien olentojen toimintaa fysiikan ja matematiikan viitekehyksessä. Oulussa biofysiikka keskittyy solujen ja solukalvojen toiminnan tutkimukseen. Tutkimme hermosolujen ja lihassolujen toimintaa, erityisesti niiden sähköistä aktiviteettia ja sen syntymekanismeja, ja olemme myös mukana Lääketieteen tekniikan ohjelmassa (LTO). Tavoitteena on selvittää, miten hermosto käsittelee tietoa ja miten lihassolujen supistumismekanismeja, erityisesti sydämessä, säädellään. Mittaamme solukalvon jännitteiden ja virtojen muutoksia sekä yksittäisten kalvoproteiinimolekyylien ominaisuuksia näihin tarkoituksiin kehitetyillä menetelmillä. Mitattujen ilmiöiden matemaattinen mallintaminen toiminnan eri tasoilla, soluverkkojen, solujen, eristettyjen solukalvon osien ja yksittäisten solukalvon proteiinien tasolla, on keskeinen osa biofysiikan tutkimusta. Tutkimusyhteistyötä teemme Oulun (fysiologia ja farmakologia), Cambridgen (UK), Bielefeldin (Saksa) ja Dalhousien (Kanada) yliopistojen tutkimusryhmien kanssa.


Geofysiikka

Maan kuoren ja ylemmän vaipan rakenne
Laskennallinen geofysiikka
Sovellettu geofysiikka
Head: Prof. Pertti Kaikkonen
Julkaisut

Geofysiikka tutkii maapallon ja sitä ympäröivän lähiavaruuden fysikaalista rakennetta ja toimintaa. Oulussa geofysiikan opetus ja tutkimus keskittyvät kiinteään maahan.