Fyysikon työpäivä

Sushirajan sanomista luettuna voi toimittajien elämä näyttää pelkältä ravintoloissa syömiseltä, matkailulta ja hauskoilta kulttuurikokemuksilta. Näin ei tietenkään ole, vaan elämämme on suurimmalta osin hyvin arkipäiväistä. Seuraavassa kerron tyypillisestä fyysikon työpäivästä.

Kello soi aamulla aivan liian aikaisin, kuten herätyskellot aina (vai oletteko nähneet kelloa, joka soisi juuri silloin, kun haluatte nousta sängystä?) Koska en tosiaankaan tahdo nousta yhdeksältä, nappaan piipittäjän pois päältä ja jatkan uniani vielä hetken. Lopulta on kuitenkin noustava, joten kömmin puolihorroksessa suihkuun, pukeudun, nappaan aamiaiseksi jugurtin ja lasin mehua. Ovella nappaan kannettavan tietokoneen kainaloon ja lähden Minnan hyvästeltyäni matkustamaan kohti työpaikkaani.

Sitten palaan hakemaan silmälasini.

Vaikka julkinen liikenne on Japanissa loistavaa, on täällä pitkien etäisyyksien vuoksi tavallista, että työmatkat kestävät toista tuntia. Minun työmatkani kestää 5 minuuttia, ja tapahtuu ajamalla ferrarinpunaisella polkupyörällä kampusalueen päästä toiseen. Matkalla ohitan ensimmäiseksi peruskoulun, ja sen jälkeen baseball-kentän, jossa useimmiten on pelaamassa vaihtelevan ikäisiä seurueita koululaisista eläkeläisiin. Baseball on täällä kansallisurheilu numero yksi.

Ajaessani Yhdysvaltain armeijan omistaman ruohokentän ympäri kulkevan piikkilanka-aidan viertä komeiden kirsikkapuiden varjossa ohitan pari suurta hiukkaskiihdytintä, joissa ilmeisesti viime vuonna löydettiin uusi alkuaine. Kun viimeksi kuulin asiasta, aineen nimeksi harkittiin pistettävän rikenium.

Seuraavaksi näkökenttääni ilmestyy kampuksen korkein rakennus, massiivinen aivotutkimuskeskus BSI. Siellä ilmeisesti etsitään älykästä elämää ulkoavaruuden sijasta Maa-planeetalta. Sitä vastapäisessä talossa taas raksuttaa 2048 prosessorista koostuva supertietokone. Karppilammen kohdalta kurvaan vasempaan ja ylös mäkeä poljettuani olenkin muutaman muun tutkimuskeskuksen ohitettuani pian perillä Yhteistyökeskuksessa, jonka viidennessä kerroksessa Nanophotonics Laboratory sijaitsee.

Omaa työhuonetta ei meillä ole edes labran johtajalla, ja minäkin jaan huoneeni yhdeksän muun tutkijan kanssa. Kuusi heistä on perus- tai jatko-opiskelijoita, ja kolme jo tohtoriksi väitelleitä tutkijoita. Luulisi, ettei tuollaisessa kommuunissa aivotyöstä tule mitään, mutta äkkiä siihen on tottunut. Sitä paitsi suurin osa ihmisistä viettää työpäivänsä pääasiassa laboratoriossa eikä tietokoneen äärellä, kuten minä, ja koneella istuessaan he usein kuuntelevat musiikkia kuulokkeillaan.

Lienee paikallaan hieman kertoa tutkimuslaitoksestamme. Riken on viralliselta nimeltään Fysikaalisen ja kemiallisen tutkimuksen instituutti. Se perustettiin vuonna 1917 yksityisenä tutkimussäätiönä, mutta vuonna 2003 se muutettiin opetusministeriön alaiseksi itsehallinnolliseksi instituutiksi. Tutkimusta se suorittaa laajalla alalla fysiikasta ja kemiasta lääketieteeseen ja biologiaan - vain humanistiset hömppätutkijat on suljettu Rikenin ulkopuolelle. Pysyvässä virkasuhteessa täällä on n. 700 ihmistä, ja vierailevia tutkijoita on vuosittain lähemmäs 2000. Rahaa Rikenin seitsemällä paikkakunnalla sijaitsevat tutkimuslaitokset saavat vuodessa kulumaan n. 600 miljoonaa euroa. Nobelin palkintoja tänne on rapsahtanut neljä kappaletta.

Nanophotonics Laboratoryn tutkimusalueen voi kuvata nanoteknologian ja optiikan yhdistelmäksi. Toisin sanoen tutkimuskohteet koostuvat hyvin pienirakenteisista vekottimista, jotka toimivat valon avulla tai tuottavat itse valoa. Tavoitteena on kehittää oikeasti hyödyllisiä sovelluksia, esimerkiksi uudentyyppisiä lasereita tai mikroskooppeja, tai vaikkapa tallentaa mahdollisimman paljon tietoa mahdollisimman pieneen tilaan. Labran kahtakymmentä tutkijaa johtaa kohtalaisen kuuluisa tiedemies, Kawata-sensei, joka viettää suurimman osan ajastaan Osakassa toisessa johtamassaan laboratoriossa.

Oman tutkimusryhmäni nimi on Plasmonisten laitteiden ryhmä. Tieteen kielellä tehtävämme on pintaplasmoneiden (surface plasmon polariton) hyväksikäyttö uudenlaisissa optisissa komponenteissa, kuten plasmonisessa laserissa tai orgaanisessa ledissä. Seuraa maallikkokielinen selvennys.

Metallit ovat yleensä erinomaisia peilejä, koska ne heijastavat hyvin valoa. Tietyissä olosuhteissa (oikea valon tulokulma ja väri jne.) tapahtuu kuitenkin hassu ilmiö: valo juuttuu kiinni metalliin ja muuttuu sen pintaa pitkin eteneväksi olioksi, jota tiedemiehet kutsuvat pintaplasmoniksi. Valmistamalla metallin pintaan sopivanlainen jaksollisesti samanlaisena toistuva nanorakenne, voidaan valon muuttumista plasmoniksi tarkasti hallita, ja jopa muuttaa plasmoni takaisin valoksi. Yleisimmin käytetty nanorakenne on yksinkertaisesti vierekkäisiä samansuuntaisia naarmuja, syvyydeltään 10 nanometriä ja etäisyydeltään 500 nanometriä (nanometri on millimetrin miljoonasosa, ja esimerkiksi flunssaa aiheuttava rhinovirus on halkaisijaltaan 20 nanometriä). Jaksollinen rakenne saa plasmonin heijastelemaan edestakaisin ja resonoimaan kuin ääni urkupillissä.

Samoin kuin urkupillissä voi soida vain tarkalleen tietyn korkeuden (taajuuden, aallonpituuden) omaava ääni, plasmonisesta nanorakenteesta tulee ulos vain tarkalleen tietyn väristä valoa. Kun tähän lisätään jokin keino vahvistaa heijastelevaa plasmoniaaltoa, saadaan aikaiseksi laser. Tämä onkin tutkimusryhmämme ensimmäinen tavoite, sillä kukaan ei ole koskaan onnistunut valmistamaan plasmonista laseria. Tutkimusaiheemme on aika lailla akateeminen, sillä uusia sovelluksia tällaiselle laserille ei ole vielä kukaan keksinyt, mutta usein kuitenkin uusi tietellinen tieto osoittautuu hyödylliseksi tavoilla, joita sen keksineet tutkijat eivät lainkaan ajatelleet. Meidän ryhmämme pyrkii hyödyntämään tästä työstä saatua osaamista valmistamalla orgaanisiin materiaaleihin pohjautuvan plasmonisen ledin, eli valoa tuottavan komponentin.

Nelihenkinen tutkimusryhmäni on monikansallinen: vain ryhmän johtaja tohtori Okamoto-san on japanilainen, muu ryhmä koostuu kiinalaisesta tohtori Fengistä ja tunisialaisesta tohtori Fekhrasta. Kaksi jälkimmäistä ovat kokeellisia fyysikoita sekä naisia. Feng ja Fekhra valmistavat laboratoriossa plasmonisia nanokomponentteja ja tutkivat niiden toimintaa lasereiden ja mikroskooppien avulla. Fekhra pyrkii valmistamaan plasmonista laseria ja Fengin alaa on orgaaninen lediteknologia. Okamoto-san jakaa ymmärrystään muille ryhmäläisille, tekee teoreettista tutkimusta ja ohjaa muiden tutkijoiden työn suuntaa.

Oma työni on puhtaasti teoreettista. Istun siis päivät tietokoneella mallintaen erilaisten nanorakenteiden toimintaa plasmonista laseria ajatellen. Välillä ohjelmoin uudenlaisia analyysiohjelmia, ja sitten raavin päätäni yrittäen ymmärtää saamiani tuloksia. Uutta tieteellistä tietoa tuotettaessa ongelma on se, ettei usein kukaan oikeasti tiedä, miten haluttuun tulokseen pääsee tai edes onko siihen pääseminen mahdollista. Maalaisjärjellä ajatellen plasmoninen laseri kuulostaa ihan mahdolliselta valmistaa, mutta mistään ei voi tietää, onko asia oikeasti näin. Tietokonetta ei voi myöskään komentaa antamaan valmista laserin valmistusohjetta, vaan itse pitää saavuttaa ymmärrys siitä, miten taustalla vaikuttavat fysikaaliset ilmiöt toimivat tässä nimenomaisessa tapauksessa.

Usein Fekhra tulee luokseni ihmettelemään saamiaan mittaustuloksia, ja minä sitten koitan tietokoneella analysoida, miksi tulokset näyttävät siltä miltä ne näyttävät. Välillä taas teen ensin mallinnuksen tietokoneella kehittäen jossain mielessä optimaalisen nanorakenteen, ja vien tulokseni Fekhralle, joka sitten menee valmistamaan rakenteen labrassa. Joskus se jopa toimii kuten olen ennustanut,useimmiten ainakin sinne päin. Fengin kanssa teen vähemmän yhteistyötä johtuen siitä, että hänen rakenteensa ovat liian monimutkaisia minulle analysoitavaksi.

Tiedemiehen ajasta iso osa kuluu yrittäessä pysyä kärryillä tieteen kehityksessä. Leonardo da Vincin aikaan tutkijat pystyivät omaksumaan koko tunnetun luonnontieteen ja vielä tekemään taidetta sivutyönään, mutta nykyisin tietoa on niin valtavasti, että jo oman pienen tutkimusalueensa edistyksessä mukana pysyminen vaatii paljon työtä. On jatkuvasti luettava muiden samalla reviirillä toimivien tutkimusryhmien julkaisemia tutkimustuloksia ja yritettävä soveltaa uutta tietoa omaan tutkimukseen. Samalla on myös etsittävä aukkoja julkaistusta tiedosta ja pohtia, osaisiko itse täydentää puuttuvia palasia ihmiskunnan kollektiivisessa tietämyksessä. Tämä on elintärkeää, sillä tiedemies elää julkaisemalla uutta tietoa. Jos et julkaise, et ole olemassa, etkä saa rahoitusta tutkimuksillesi.

Vähän ennen puolta päivää tieteelliset pohdintani katkeavat jonkun kolleegoistani tullessa huoneemme ovelle kyselemään "Gohan e ikimasen ka?" eli eikös lähdettäisi lounaalle. Porukalla suuntaamme toiseen kampuksen ravintoloista, jonka mauttomaan ruokaan olen viime aikoina alkanut perusteellisesti kyllästyä. Pöydässä odotamme kohteliaasti kaikkien saapuvan pöytään ennen syömisen aloittamista. Japanilaiset hotkivat ruokansa todella nopeasti, kun taas itse kannatan rauhallisempaa syömistekniikkaa. Olen todennut, että syömällä niin nopeasti kuin suinkin mahdollista ja rajoittamalla pöytäkeskustelu minimiin on mahdollista lopettaa syöminen samaan aikaan hitaimman japanilaisen kanssa.

Sapuskan jälkeen palaamme taas sorvin äärelle käyden kupilliset teetä työpöydällemme. Koska japanilaiset tuovat aina tuliaisia (omiyage) matkoiltaan kävivät he sitten vaikka viikonloppulomalla naapurikunnassa, löytyy laboratoriomme pöydältä useimmiten jotain hassua syötävää. Yleensä sapuska on tehty riisigluteenista ja makeista azukipavuista, ja lopputulos on hieman omituinen mutta syömäkelpoinen köntti.

Loppupäivä sujuu samoin kuin aamupäiväkin, tietokoneen ääressä omaa rajallista ymmärrystään laajentaen. Välillä kuuntelen kuulokkeilla musiikkia kovalevyltä tai nettiradiokanavilta. Mikään ei selvitä tunkkaisia aivoja niin hyvin kuin kunnon trance, tai lievitä japanisaation oireita niin tehokkaasti kuin perinteinen suomipop, mutta miksi oi miksi eivät suomalaiset radiokanavat ole enää kuunneltavissa netissä? Voisin vaikka maksaakin vähän pienestä palasta ajankohtaista popkulttuuria.

Silloin tällöin pidämme pieniä palavereita keskustellen uusista tutkimustuloksista joko ryhmän sisäisesti tai muiden tutkimusryhmien kanssa. Kielenä käytämme tietenkin englantia, sillä japanin kielen taitoni ei todellakaan vielä riitä työasioista keskustelemiseen. Välillä on syytä käydä kiusaamassa Fekhraa, jolla muuten on labran paras huumorintaju. Jos en ehdi ensin, tulee Fekhra kiusaamaan minua. Kulttuurieroista syntyy loputtomasti hauskoja keskusteluita, onhan kolleegani musliminainen, jonka elämän suunnan määrää suvun mielipide ja uskonnon säännöt, kun taas itse olen oman elämäni herra. Ai mitä, teetäkö pitäisi keittää? Kyllä rakas vaimoni, keitän heti.

Noin kuuden aikoihin illalla tulee kahdeksan tunnin suomalainen työpäiväni täyteen, joten toivotan kolleegoilleni ”mata ashita”, huomiseen, ja poistun kotiin. Kolleegani lähtevät samaan aikaan ravintolaan päivälliselle jatkaakseen työntekoa pitkälle iltaan. Se kuuluu kulttuuriin, samoin kuin se, että töissä voi vaikka lueskella sarjakuvia, pestä hampaita tai vaikka nukkua kesken työpäivän. Itse kannatan lyhempää ja tehokkaampaa työpäivää, onhan elämässä oltava aikaa perheelle ja harrastuksillekin. Ei ole toistaiseksi kukaan tästä valittanut, mutta valittaminenhan ei kuulu japanilaiseen mentaliteettiin. Joskus jos on kiireitä töissä, saatan toki ottaa kotiin artikkeleita luettavaksi tai tehdä vähän ohjelmointia, mutta yleensä jätän työt labraan.

Kotona odottaa valmis illallinen, ainakin fantasioissani. Useimmiten ruuasta ei ole tietoakaan, joskus jääkaapistakaan ei löydä apua. Ennen pitkää jotain sapuskaa on vaimon avustuksella kuitenkin massussa. Loppuilta menee sitten katsellessa telkkaria tai DVD-leffoja tietokoneelta, surffaillessa netissä, kirjoitellessa artikkeleita Sushirajan sanomiin, lueskellessa tai vaikkapa opiskellessa japaninkieltä. Joskus harvoin käymme naapurikylällä elokuvissa tai kylässä kaverien luona.

Illan päätteeksi, joskus ennen puoltayötä, Minna alkaa ehdotella nukkumaanmenoa. Huono idea: kuka nyt haluasi mennä nukkumaan ennen aamuyötä juuri kun aivot toimivat parhaalla tehollaan? Väitöskirjanikin kirjoitin pääasiassa öisin. Jatkan siis tärkeitä puuhiani, taistelen vaikka avaruusolioita vastaan Krig 7B –planeetalla (Ground Control II). Ennen pitkää kuitenkin alistun - onhan töihin kuitenkin seuraavanakin päivänä mentävä, ja kahdeksan tunnin yöuni on minulle ehdoton minimi. Tutkimusten mukaan muuten pidempään nukkuvat myös elävät pidempään.

Näin siis arki meillä etenee. Fyysikon työ on suurelta osin arkista aherrusta ja rutiinia, mutta joskus työ palkitsee tekijänsä tuottamalla uuden oivalluksen, palasen täysin uutta tietoa, jonka avulla tiede etenee taas pienen askelen kohti Totuutta. Koska uusi tieto kuitenkin poikkeuksetta tuottaa enemmän uusia kysymyksiä kuin vastauksia, ei fyysikon työlle vielä loppua näy.

Seuraava pakomatka arjesta ulkomaille on näillä näkymin tiedossa vasta heinäkuussa, suuntana silloin Suomi. Kesälomalta takaisin palattuamme on JSPS:n apurahaa vielä jäljellä melkein vuosi, joten fyysikon arkipäivä säilyy kuvatun kaltaisena aina kesäkuun loppuun 2006. Toivottavasti siihen mennessä olen saanut aikaiseksi useammankin tieteellisen julkaisun, ja Fekhran plasmoninen laseri lopultakin laseroi.