Ari Virtanen

Ari Virtanen opiskeli fysiikkaa Jyväskylän yliopistossa. Hän valmistui sieltä filosofian lisensiaatiksi 1987.[3] Tohtoriksi hän väitteli tammikuussa 1990 ydinrakenteen fysiikasta.[4] Väitöskirjan (Complex Alignment Mechanism and Lifetimes of High Spin States in ¹⁷²Os and ¹⁷³Os) aiheena oli osmiumin kahden isotoopin (¹⁷²Os ja ¹⁷³Os) elinaikojen sekä spin-tilojen tarkastelut.[3] Virtanen teki väitöstutkimuksensa kokeelliset tutkimukset vuosina 1987–1988 Oak Ridgen kansallisessa tutkimuslaboratoriossa Yhdysvalloissa.[1]

Valmistumisen jälkeen Virtanen työskenteli 1990–1991 Niels Bohr -instituutissa Tanskassa.[1] Palattuaan kotimaahan hän on työskennellyt Jyväskylän yliopistossa fysiikan tutkijana. Hänet nimitettiin Jyväskylän yliopiston dosentiksi 1995.[4] Työskenneltyään välissä jonkin aikaa Jyväskylän Teknologiakeskuksessa Virtanen palasi 1996 tutkijaksi Jyväskylän yliopiston fysiikan laitokselle, jossa hän sai vastuulleen kehittää kaupallista käyttöä yliopiston K130-hiukkaskiihdyttimelle.[4] Hänen johdollaan kiihdytinlaboratoriossa alettiin kehittää erilaisia teollisia sovelluksia. Virtasen oman tutkimustyön ohella on hänen johdollaan pitkään toiminut kiihdytinpohjaisen fysiikan tutkimusryhmä.

Vuosina 2000–2001 Virtanen työskenteli vanhempana tutkijana Jyväskylän yliopiston fysiikan laitoksen ison hiukkaskiihdyttimen K130 ja 6,4 gigaherzin ECR-ionilähteen ionisuihkujen avulla materiaaleja tutkivassa kiihdytinpohjaisen materiaalifysiikan tutkimusryhmässä, joka perustutkimuksen lisäksi teki soveltavaa tutkimusta.[5] Osa tutkimuksista on tehty Euroopan hiukkasfysiikan tutkimuskeskus CERNin ISOLDE-laitteistolla Genevessä sekä Stuttgartin yliopistossa ja Max Planck-instituutin metallientutkimuslaitoksessa.[5] Jyväskylän yliopiston fysiikan laitoksen ydin- ja materiaalintutkimuslaitos oli vuosina 2000–2005 Suomen Akatemian nimittämä huippuyksikkö, jota johti professori Matti Manninen.[6] Sen jatkona toimi vuosina 2006–2011 Ydin- ja kiihdytinfysiikan huippuyksikkö, jota johti professori Rauno Julin.[7] Professori Julinin johtama tutkimusyksikkö valittiin huippututkimusyksiköksi vielä toiselle toimikaudelle 2012–2017.[8] Ari Virtasen tutkimusryhmä on koko ajan toiminut osana näitä tutkimusyksiköitä.

Virtanen työskenteli vuoden 2011 alusta lähtien hiukkaskiihdytinlaboratoriossa tutkimusjohtajana.[9] Hän jatkoi tehtävässä, kunnes hänet nimitettiin professoriksi.

Lokakuussa 2016 Jyväskylän yliopiston matemaattis-luonnontieteellisen tiedekunnan dekaani, professori Henrik Kunttu esitti yliopiston rehtorille, että Ari Virtanen nimitetään fysiikan professoriksi Jyväskylän yliopistoon.[10] Jyväskylän yliopiston rehtori Matti Mannisen kutsui Virtasen professorin tehtävään keväällä 2017 ja hän aloitti virassaan huhtikuun alussa 2017.[1] Hän jäi tehtävästä eläkkeelle tammikuussa 2020.[11] Virtanen jatkaa tutkimustyötä emerituksena.

Ari Virtasen tehtävät professorina liittyivät ydin- ja kiihdytinpohjaisen fysiikan tutkimukseen ja jatkokoulutukseen. Aineen tutkimus hiukkaskiihdyttimen avulla on osa kiihdytinpohjaista fysiikan tutkimusta, joka on yksi fysiikan laitoksen - ja laajemmin Jyväskylän yliopiston määrittelemiä tutkimuksen painopistealueita.[10]

Euroopan avaruusjärjestö (ESA) valitsi Jyväskylän yliopiston Ylistönrinteen kiihdytinlaboratorion viralliseksi testilaboratorioksi, jossa testataan avaruuteen lähetettävien satelliittien komponentteja.[12] Ari Virtasen johtamassa laboratoriossa tutkitaan, kuinka hyvin elektroniikkakomponentit kestävät kosmista taustasäteilyä. Testauksia tehdään niin kutsutun RADEF-laitteiston avulla.[13] 2000-luvun alusta lähtien Ari Virtanen on johtanut laitteistolla tehtyä tutkimustyötä.[14] Virtasen tutkimusryhmä tekee laitteistolla erilaisia kokeellisia tutkimuksia. Fysiikan laitoksen kiihdytinlaboratorion RADEF-mittausasema (RADiation Effects Facility) on yksi kolmesta ESA:n ulkopuolisesta säteilytysasemasta (ECIF, European Component Irradiation Facility), joiden avulla testataan avaruuselektroniikan komponenttien säteilynkestoa.[15] Hankkeen tärkeimpiä tukijoita ovat avaruusjärjestö ESA sekä avaruusteknologisiin sovelluksiin mikroelektroniikkaa toimittavat yritykset.[1]

Fysiikan laitoksen kiihdytinlaboratorio on osallistunut kansainväliseen Horisontti 2020-tutkimusohjelmaan. Osana sitä laitoksella toimi vuosina 2014–2015 kaksivuotinen tutkimushanke, jota koordinoi Leibnizin innovatiivisen mikroelektroniikan instituutti (engl. Leibniz Intitute for Innovative Microelectronics).[16] Hankkeen tavoitteena oli kehittää tavallisista muistipiireistä paremmin säteilyä kestäviä malleja. Virtasen tutkimusryhmä osallistui hankkeeseen. Ryhmän laboratoriossa komponentteja on mahdollista tutkia sopivissa säteilyolosuhteissa, jotka vastaavat avaruudessa normaalisti vallitsevaa tilannetta.[16] Hankkeella on myös yhtenä päämääränä fysiikan ja laajemmin tieteen popularisoiminen, sillä tutkimusten avulla säteilyn vaikutuksia voidaan havainnollistaa suurelle yleisölle.[15]

Elektroniikkakomponenttien testauksen lisäksi kiihdytinlaboratoriossa on tehty muutakin soveltavaa tutkimusta, jossa on etsitty ratkaisuja teollisuuden kysymyksiin. Laboratoriossa on mm. kehitetty huokoisia membraaneja sveitsiläis-saksalaiselle yritykselle.[4] Membraanitutkimus on eräs esimerkki tutkimuksista, joiden avulla etsittiin uusia materiaaliratkaisuja suodatinteollisuudelle.[1] Hiukkaskiihdytinlaitteiston avulla voidaan tutkia esimerkiksi säteilyn vaikutuksia suodatinmateriaaleihin. Virtasen johdolla fysiikan laitoksen hiukkaskiihdyttimellä on kehitetty sovelluksia myös lääketeollisuudelle.[1] Syklotronin avulla on valmistettu mm. lääkeisotooppeja (esimerkiksi jodin isotooppia ¹²³I).[12]

Fyysikkona Virtanen on erikoistunut kiihdytinpohjaisen materiaalifysiikan tutkimukseen. Hän on tehnyt perustutkimusta ja soveltavaa tutkimusta sekä kehittänyt hiukkaskiihdyttimelle erilaisia teollisia käyttösovelluksia. Virtanen on tutkinut mm. ionisuihkujen ja materiaalien vuorovaikutusta. Kokeita on tehty Jyväskylän yliopiston K130-hiukkaskiihdyttimen avulla. Tutkimuksessa on käytetty myös vuonna 1991 käyttöön otettua 6.4 GHz:n ECR-ionilähdettä (Arkistoitu – Internet Archive) (ECR= Electron Cyclotron Resonance), jonka avulla saadaan aikaan ionisuihkuja.[17] Tutkimustyö alkoi 1990-luvun lopulla materiaalifysiikan perustutkimuksesta. Vielä vuonna 2000 tutkijoiden keskeisen mielenkiinnon kohteena oli matalaenergisten raskaiden ionien käyttäminen materiaalintutkimuksessa.[17] Sittemmin tutkimus on laajentunut soveltavaan tutkimukseen. Soveltavassa tutkimuksessaan hän on ryhmineen tarkastellut esimerkiksi, millaisia virheitä elektroniikkakomponenttien toimintaan aiheutuu, kun niihin kohdistetaan ionisuihkuja hiukkaskiihdyttimeltä tai ionilähteen avulla tuotettuja ionisuihkuja.[1] Materiaalintutkimuksen ohella Virtanen ryhmineen on kehittänyt gammasäteilyllä kuvattuja radiografisia tutkimusmenetelmiä paperi- ja energiateollisuudelle.[4]

Tieteellisen uransa aikana professori Virtanen on julkaissut kaikkiaan 177 tieteellistä tutkimusartikkelia fysiikan alan lehdissä ja julkaisuissa.[1] Niistä noin 130 on ilmestynyt vertaisarvioiduissa kansainvälisissä julkaisusarjoissa.[1] Artikkelien aiheet ovat pääosin Virtasen omalta tutkimusalalta eli hiukkaskiihdytinlaitteiston avulla tehtävästä soveltavan fysiikan tutkimuksesta.

Tasavallan presidentti Sauli Niinistö myönsi itsenäisyyspäivänä 2014 Virtaselle Suomen Leijonan ritarikunnan I luokan ritarimerkin.[18] Liiketoimintakonseptistaan Virtanen on saanut 1. palkinnon Suomen korkeakoulujen yrittäjyysfoorumissa vuonna 2011.[1]