Kvanttiturbulenssin jäljillä

Lentomatkustamisesta tuttu turbulenssi tarkoittaa nesteen tai kaasun virtauksen nopeita suunnan tai nopeuden muutoksia. Samat voimat, jotka heiluttavat lentokoneita, ovat läsnä niin vesilasillisessa kuin atomia pienempien hiukkasten pyörteissä. Turbulenssia ei kuitenkaan voi tarkasti laskea tai mallintaa, tietokone ei pysty käsittelemään vaadittavaa tietomäärää.

Nyt Aalto-yliopiston tutkijat ovat onnistuneet ensimmäistä kertaa osoittamaan energian katoamisen kvanttiturbulenssissa lähellä absoluuttista nollapistettä.

Turbulenssia tutkitaan usein supranesteiden avulla. Ne ovat aineita, jotka lämpötilan lähestyessä absoluuttista nollapistettä voivat virrata lähes kitkatta, ja joissa turbulenssin aiheuttavat äärimmäisen pienet kvanttipyörteet.

Tutkimusryhmä tarkkaili turbulenssin esiintymistä supranesteessä.

Ainetta käsiteltiin Kylmälaboratorion pyörivässä superpakastimessa eli kryostaatissa, joka kykenee jäähdyttämään näytteen yli miljoona kertaa huoneenlämpötilaa matalammalle tasolle. Kokeessa niin sanotut Kelvin-aallot työnsivät kvanttipyörteissä energiaa yhä pienemmille pituusskaaloille aina siihen saakka, kunnes energia alkoi kadota pyörteistä lämpönä. Ilmiö on ollut keskeinen ongelma kvanttiturbulenssin tutkimuksessa.

Nyt osoitettiin ensimmäistä kertaa kokeellisesti Kelvin-aaltojen aiheuttaman energian katoaminen kvanttipyörteistä.

Tulevaisuudessa turbulenssin paremmasta ymmärryksestä voi olla hyötyä esimerkiksi ajoneuvojen aerodynamiikan kehittämisessä, vesiputkien suunnittelussa tai sään ennustamisessa.

Täydentäjät ja Kumppanit pystyivät useissa palveluissa muita alhaisempiin kustannuksiin, mutta eivät kaikissa. Vuonna 2019 esimerkiksi keskimääräinen asukaskohtainen kustannus avohoidon palveluista oli Täydentäjillä 461 euroa ja Kumppaneilla 486 euroa, kun se Hajauttajilla oli 569 euroa. Syynä voi olla Täydentäjien muita kuntia keskimäärin isompi koko ja Kumppaneilla keskittämisestä saadut edut. Eroja selittää myös ikärakenne: Täydentäjien väestö on keskimäärin muita kuntia nuorempaa. Suurimmat sotekustannukset olivat Hajauttajilla. Tulokset tukevat ajatusta keskitettyjen palvelujen kustannustehokkuudesta. Tutkijat korostavat, että uusista hyvinvointialueista etenkin ne, joiden taustalla ei ole kuntayhtymää, aloittavat toimintansa muutosvaiheessa. Tällöin palvelutuotanto voi olla kalleimmillaan. Tilanteesta pitäisi pyrkiä nopeasti eteenpäin, kohti Täydentäjien tai Kumppanien toimintamallia.

Kvanttiturbulenssia tutkittiin Kylmälaboratoriossa sijaitsevassa pyörivässä superpakastimessa eli kryostaatissa.