Suomalaisen fysiikantutkimuksen menestystarina näyttäytyy Kylmälaboratorion arkistoaineistoissa

Aiemmin Teknillisen korkeakoulun ja nykyisin Aalto-yliopiston alainen tutkimusyksikkö, Kylmälaboratorio, on eräs suomalaisen tieteen huomattavia menestystarinoita. Laboratorion perusti vuonna 1965 fyysikko Olli Lounasmaa (1930–2002), ja Lounasmaa myös johti laboratoriota aina eläköitymiseensä asti vuonna 1996.

Heliumin 3-isotoopin erittäin matalissa lämpötiloissa ilmenevän suprajuoksevuuden todentaminen vuonna 1973 toi Lounasmaan ja Kylmälaboratorion maailman fyysikoiden laajaan tietoisuuteen. Tämän tutkimustuloksen mahdollistivat Kylmälaboratorion tutkijoiden kova työ ja kansainvälinen yhteistyö. Lounasmaan ja kylmälaboratorion säilynyt arkistoaineisto kertoo tarinaa tutkimustulosten takaa.

Aalto-yliopiston arkiston kokoelmiin on säilytetty Kylmälaboratorion ensimmäisten vuosikymmenten aikaiset ja Lounasmaan henkilökohtaiset asiakirja- ja valokuva-aineistot. Olli Lounasmaan, samoin kuin monien muiden tutkijoiden, henkilöarkistojen arkistoluettelot ovat saatavilla verkossa. Kylmälaboratorion valokuva-aineistoja on nähtävillä verkossa Aalto-Finna-hakupalvelussa.

Olli Lounasmaa ja Kylmälaboratorio: Fysiikantutkimuksen menestystarina

Otaniemen Kylmälaboratoriossa vuosien varrella saavutetut tutkimustulokset kylmäfysiikan eli kryogeniikan tutkimusalueilla ovat olleet suomalaisittain ja kansainvälisesti merkittäviä. Kylmälaboratoriossa on tutkittu muun muassa suprajuoksevuutta, suprajohtavuutta ja ydinmagnetismia, sekä 1980-luvun aluevaltauksena kehitetty lääketieteellistä aivokuvantamista neurofysiologi Riitta Harin johdolla. Nykyisin kylmäfysiikan alueen ilmiöt ovat ajankohtaisena aiheena linkittyneet kvanttitietokoneiden kehittämiseen. Uraauurtavaa tutkimusta tehneen laboratorion ensimmäiset kolme vuosikymmentä henkilöityvät tutkimusyksikköä määrätietoisesti luotsanneeseen professori Olli Lounasmaahan.

Tästä vuonna 1972 tehdystä löydöksestä saivat vuonna 1996 Nobel-palkinnon yhdysvaltalaiset tutkijat David M. Lee, Douglas D. Osheroff ja Robert C. Richardson Cornellin yliopistosta. Nobel-komitea kuitenkin huomioi selostuksessaan Lounasmaan ja kylmälaboratorion merkittävän roolin löydettyjen faasien suprajuoksevuuden kokeellisessa todentamisessa: ”That the new liquid really was superfluid was confirmed soon after the discovery, among others by a research team under Olli Lounasmaa at the Helsinki University of Technology.” Tämä Kylmälaboratorion merkittävä tutkimustulos saavutettiin käyttäen laboratoriossa itserakennettua jäähdytintä eli kryostaattia, hyödyntäen tuolloin tuoreeltaan kehitettyä Pomeranchuk-jäähdytysmenetelmää.

Mainitun prioriteettikiistan tutkijat ovat totuutta selvittäessään sukeltaneet historiallisiin arkistoihin Göttingenissä ja Jerusalemissä, samalla puolustaen menneisyyden kollegoidensa kunniaa.

Heliumin-3:n faasimuunnosten löytymisen tapauksessa ei voida varsinaisesti puhua prioriteettikiistasta, vaan Lounasmaa ja Kylmälaboratorio selvästi hävisivät kisan. Lounasmaa esitti syylliseksi häviöön tutkimusajan ”tuhlauksen” niin kutsutun Kapitza-vastuksen tutkimukseen Kylmälaboratoriossa 1970-luvun vaihteessa. Lounasmaa surkutteli muistelmissaan: ”Jos en olisi koskaan kuullut Kapitza-vastuksesta mitään (--) meillä olisi ollut hyvät mahdollisuudet ehtiä Cornellin [yliopiston] edelle (--)”. Kylmälaboratorion arkistoon säilytetyissä pöytäkirjoissa näyttäytyy laboratorion toiminnan hallinnollinen puoli. Pöytäkirjat kertovat osaltaan tarinaa tutkimuksen menestyksistä ja kuka ties myös harha-askelista.

Tieteenhistorian tutkimus voi auttaa tiedepolitiikan rakentajia vastaamaan kysymykseen, kuinka Kylmälaboratorion kaltainen menestystarina voitaisiin toistaa. 1990-luvulla, ollessaan jo vanhempi ja kunnioitettu tutkija, Lounasmaa itse tiivisti näkemyksensä huippututkimukseen tähtäävästä tiedepolitiikasta lausahdukseen ”Huippuyksikköä ei perusteta, vaan se syntyy.” Lounasmaalle sekä hänen oppilailleen ja työtovereilleen huippuyksikön ”synnyttäminen” merkitsi ennen kaikkea ankaraa työntekoa laboratorion uumenissa. Lounasmaa totesi työmoraalistaan ronskisti: ”Pehmoilu ja tieteellinen työ eivät sovi yhteen!”

Tutkimuksen kansainvälisyys ilmenee arkistoidussa kirjeenvaihdossa

Eräs merkittävä tekijä Kylmälaboratorion tutkimuksellisessa menestyksessä – samoin kuin tuon menestyksen tunnetuksi saattamisessa – oli tutkimustyön laaja kansainvälinen verkostoituneisuus. Lounasmaa itse oli työskennellyt jo 1960-luvun alussa Yhdysvalloissa, Lounasmaan sanoin, ”tieteen Mekassa”. Vastaavasti amerikkalaisfyysikot, kuten kylmäfysiikan eräs johtava tutkija John Wheatley – joka sai suomalaisilta lempinimen ”Vehnänen” – myöhemmin vierailivat ja työskentelivät Kylmälaboratoriossa.

Kylmän sodan ajan puolueettomassa Suomessa tiedeyhteisö sai yhteyden niin länteen kuin itäänkin. Neuvostoliittolaiset fyysikot, kuten heliumin raskaamman 4-isotoopin suprajuoksevuuden löytänyt kokeellinen fyysikko Pjotr Kapitza ja suprajuoksevuuden teoreetikko Lev Landau olivat olleet jo 1930-luvulla kylmäfysiikan pioneereja. Kapitza johti edelleen 1960- ja 1970-luvuilla ”Fysikaalisten probleemien instituuttia” Moskovassa, ja oli yhteydessä suomalaiseen kollegaansa. Kapitzan johtamasta instituutista saapunut neuvostofyysikko Yuri Anufriyev oli 1970-luvun alussa tervetullut tutkijavieras, joka oli tärkeässä roolissa Kylmälaboratorion Pomeranchuk-jäähdyttimen rakentamisessa. Anufriyev joutui kuitenkin neuvostoviranomaisten epäluulojen vuoksi jäämään Neuvostoliitoon vuonna 1972, eikä päässyt enää palaamaan Suomeen.

Lounasmaan henkilöarkistoon sisältyy hänen laaja, kansainvälinen kirjeenvaihtonsa. Kirjeiden sävy vaihtelee teknisestä ja muodollisesta tuttavalliseen ja vapaamuotoiseen. Kirjeenvaihdon kohteina olivat ennen kaikkea Wheatleyn ja Kapitzan kaltaiset tutkijakollegat, mutta yllättäen myös esimerkiksi Yhdysvaltain ilmavoimat. Luonnontieteellistä tutkimusta anteliaalla kädellä tukeneet ilmavoimat myönsivät Lounasmaan vuonna 1965 tekemän hakemuksen perusteella rahoitusta myös Kylmälaboratorion tutkimuksille. Vuonna 1968 ilmavoimien Kylmälaboratoriolle myöntämä rahoitus joutui suomalaisessa julkisuudessa poliittisen riepottelun kohteeksi: Erityisesti Vietnamin sodan aikaan Yhdysvaltain armeijan rahoittamaa tutkimusta pidettiin puolueettomassa Suomessa monilla tahoilla epäilyttävänä. Kylmälaboratorion tekemä tutkimus ei ollut kuitenkaan luonteeltaan millään tavoin sotilaallista, kuten Lounasmaa joutui julkisesti vakuuttamaan. Lounasmaa kertasi myös tämän ”Pentagon-jupakaksi” kutsumansa selkkauksen tapahtumat muistelmissaan.