Teoreettinen fysiikka

Teoreettinen fysiikka oppiaineena

Teoreettinen fysiikka on yhteydessä kokeelliseen fysiikkaan, matematiikkaan ja tietojenkäsittelytieteeseen. Se houkuttelee opiskelijoita jotka haluavat syvällisesti ymmärtää luonnon peruslakeja sekä niihin liittyviä suuria kysymyksiä, ja etsivät älyllisiä haasteita. Opetus tarjoaa vahvan työkalupakin jota voidaan soveltaa monenlaiseen mallintamiseen ja analyysiin useilla työelämän aloilla.

Teoreettinen fysiikka yhdistelee kokeellista tietoa analysoidakseen luonnonilmiöiden takana olevia lainalaisuuksia ja rakentaakseen niille matemaattisia malleja. Teoreettinen fyysikko selittää mittauksissa saatuja tuloksia ja myös ennustaa teorioidensa pohjalta uusia ilmiöitä.

Teoreettisessa fysiikassa matematiikan taitojen ja tietojen tulee olla laajat, sillä fysiikassa luonnon lainalaisuuksia kuvataan matematiikan avulla. Nykyisin teoriat sisältävät usein matemaattisia ongelmia, joiden ratkaiseminen on käytännössä mahdollista ainoastaan laskennallisesti, tehokkaiden tietokoneiden avulla.

Teoreettisen fysiikan tutkimus Helsingin yliopistossa on keskittynyt hiukkasfysiikkaan, kosmologiaan sekä avaruusfysiikkaan, mutta teoreettisen fysiikan taitoja tarvitaan myös muilla fysiikan aloilla.

Teoreettinen fysiikka on fysiikan suuntautumisvaihtoehdon valinneiden tärkein sivuaine ja päinvastoin.

  • Oppiaineen vastuuprofessori Kari Rummukainen
  • Opintoneuvoja yliopistonlehtori Esko Keski-Vakkuri

ylös

Kandidaatin tutkinnon sisältö ja rakenne

Teoreettisen fysiikan kandidaatin opintojen tavoitteena on fysiikan perusilmiöiden ymmärtäminen (mekaniikka, sähkö ja magnetismi, aaltoliike, kvanttimekaniikka, erityinen suhteellisuusteoria, jne.), niiden perusteorioiden hallinta ja soveltaminen. Koulutuksen tavoitteena on vankka perusteiden hallinta ja analyyttisen ajattelun kehittäminen.

Opintojen ydin koostuu fysiikan linjan peruskursseista ja teoreettisen fysikan perus- ja aineopinnoista (matemaattiset menetelmät, fysiikan perusteorioiden jatkokurssit), joiden ajoittamisessa kannattaa noudattaa opinto-oppaan ajoitusmallia. Opintojen suoritusmuotoja ovat luentokurssit ja niihin liittyvät (lasku)harjoitustehtävät, seminaarit ja tutkielmat. Sivuaineopinnoissa on hieman enemmän valinnanvaraa, ja niitä voi suorittaa myös lopputenteillä.

Kandidaatin tutkinnon suoritettuasi sinulla on hyvät ja monipuoliset yleistiedot fysiikan peruslaeista, ja vankat matemaattis-laskennalliset taidot niiden soveltamista ja teoreettisen fysiikan edistyneempiä opintoja varten.

Tutkinnon rakenne

Teoreettisen fysiikan kandidaatin opinnot (180 op) rakentuvat seuraavista kokonaisuuksista:

  • * Teoreettisen fysiikan perusopinnot (25 op)
  • * Teoreettisen fysiikan pakolliset aineopinnot (66 op)
  • * Valinnaiset fysiikan tai teoreettisen fysiikan aineopintokurssit (5 op)
  • * Sivuaineopinnot (50 op) (kahden eri aineen perusopinnot 25+25 op, tai yhden aineen perus- ja aineopinnot 25+35 op). Sivuaineista yhden tulee olla fysiikka. Muita suoriteltavia ovat mm. matematiikka ja tietojenkäsittelytiede.
  • * Muut opinnot (22-34 op)

Lopputyö

Luonnontieteiden kandidaatin tutkintoon kuuluu kandidaatintutkielma, jonka laajuus on 6 opintopistettä. Tutkielmaan voi sisältyä kirjallisuuteen perustuvan tutkimuksen lisäksi kokeellinen osa. Kokeellisen osan voit suorittaa osana tutkimusprojektia, jossa sinulla on selvästi osoitettava ja arvioitava itsenäinen osuus. Kirjallisen tutkielman teet itsenäisesti.

ylös

Maisterin tutkinnon sisältö ja rakenne

Teoreettisen fysiikan maisterivaiheen koulutus laajentaa ja ennestään vahvistaa kandidaatin tutkinnossa hankittua menetelmällistä ja tiedollista työkalupakkia, jota voidaan soveltaa monenlaiseen mallintamiseen ja analyysiin useilla työelämän aloilla.

Opintojen ydin koostuu syventävien opintojen kursseista, jotka tuovat sinut lähelle eri erikoisalojen ajankohtaisia kysymyksiä. Opintojen huipentumana on laajempi itsenäinen pro gradu -tutkielmatyö jostain sinua kiinnostavasta aiheesta alan asiantuntijan opastuksella. Maisterivaiheen opintojen suoritusmuotoja ovat luentokurssit ja niihin liittyvät (lasku)harjoitustehtävät, seminaarit ja tutkielmat. Sivuaineopinnoissa etenet edelleen kandivaiheen opinnoista, voit myös halutessasi lisätä uuden sivuaineopintokokonaisuuden.

Maisteriopintojen kuluessa voit päättää suuntaatko uraasi akateemiseen tutkimukseen, jolloin luontevaa on suunnata opiskeluja valmisteluna tohtoriopintoihin. Yksityiselle sektorille suuntaaville on hyödyllistä painottaa laskennallisten menetelmien opiskelua. Teoreettisen fysiikan maisteriopinnot eivät suoraan tähtää ammattiin samaan tapaan kuin esim. lääketieteen opinnot, mutta maistereiksi valmistuneiden analyyttiset taidot ovat vahva pääoma työmarkkinoille.

Maisterin tutkinnon suoritettuasi sinulla on entistä vankemmat ja syvällisemmät yleistiedot fysiikan peruslaeista. Lisäksi olet erikoistunut jollekin alalle ja valmis aloittamaan tutkimustyön. Omaat myös erittäin vankat matemaattis-laskennalliset taidot sovelluksia ja mahdollisia tohtoriopintoja varten.

Tutkinnon rakenne

Filosofian maisterin tutkinto, pääaineena teoreettinen fysiikka, sisältää aiempien LuK –opintojen lisäksi seuraavat opintokokonaisuudet:

  • 1. Teoreettisen fysiikan syventävät opinnot (83-103 op), jotka koostuvat:
  • a. pakollisista opinnoista (43 op), joihin sisältyvät syventävien opintojen seminaari ja pro gradu – tutkielma (40 op)
  • b. valinnaisista opinnoista (40-60 op), joihin sisältyy valitsemasi erikoistumisalan mukaan ydinaineksen kursseja (esim. Kvanttimekaniikka II, Kosmologia I), ydinainesta täydentäviä kursseja (esim. Plasmafysiikan avaruussovelluksia, Nanofysiikka ja nanokemia), sekä (esim. Säieteoria, Avaruusfysiikan jatkokurssi, Hilakenttäteoriat, Tiiviin aineen teoria, Suurteholaskennan työkalut)
  • 2. Muut opinnot (17-37 op), joihin sisältyy:
  • a. pakolliset opinnot (1 op): henkilökohtainen opintosuunnitelma, työharjoittelua tai työelämään orientoivia opintoja
  • b. valinnaisia opintoja (16-36 op): joko aikaisempia sivuaineopintoja täydentävät lisäopinnot tai uusi vähintään 25 op sivuainekokonaisuus

Lopputyö

Filosofian maisterin tutkinnon syventäviin opintoihin kuuluu pro gradu -tutkielma, joka osoittaa valmiutta tieteelliseen ajatteluun, tutkimusmenetelmien hallintaa, perehtyneisyyttä tutkielman aihepiiriin sekä kykyä tieteelliseen viestintään. Pro gradu -tutkielman laajuus on 40 opintopistettä. Kirjallisuuteen perustuvan tutkimuksen lisäksi voit sisällyttää tutkielmaasi kokeellisen osan. Kokeellisen osan voit suorittaa osana tutkimusprojektia, jossa sinulla on selvästi osoitettava ja arvioitava itsenäinen osuus. Kirjallisen tutkielman teet itsenäisesti.

ylös

Teoreettisten fyysikoiden sijoittuminen työelämään

Teoreettiset fyysikot sijoittuvat paitsi tutkijoiksi ja opettajiksi yliopistoihin ja tutkimuslaitoksiin Suomessa ja ulkomailla (mm. CERN, ESA, NASA), myös hallintotehtäviin (esim. Suomen Akatemia) ja liike-elämän palvelukseen. Useat maisterit jatkavat tohtoriopintoihin joko Suomessa tai ulkomailla.

Koulutuksen vankoilla analyyttisillä taidoilla on kysyntää esim. data-analyysitehtävissä (teollisuus, mediayritykset, pelialan yritykset, rahoitusala), teollisuusyritysten tutkimuksessa ja tuotekehityksessä sekä konsulttitehtävissä.

Osa valmistuneista opiskelijoista on myös perustanut oman yrityksen.

Esimerkkejä HY:sta valmistuneita teoreetikoita työllistäneistä yrityksistä ovat mm. Nokia, Ericsson, Sanoma, Spinverse, Supercell, Nielsen, Valo Research and Trading ja Goldman Sachs.

Työllisyysnäkymät ovat hyvät.

ylös

Opetuskieli

LuK-opinnoissa opetuskielenä on pääsääntöisesti suomi. Fysiikassa ja teoreettisessa fysiikassa voit opiskella myös ruotsin kielellä. Lisäksi joissakin erikseen ilmoitetuissa opintojaksoissa opetus on englanniksi.

Opetuskielestä riippumatta sinulla on oikeus käyttää opintosuorituksissa suomen tai ruotsin kieltä, ellei suorituskieleksi ole erikseen määritelty englannin kieltä.

Kandidaatin tutkinnon voit saada joko suomenkielisenä tai ruotsinkielisenä. Mikäli suoritat opinnoistasi vähintään 60 opintopistettä toisella kotimaisella kielellä, sinun on mahdollista saada kaksikielinen tutkinto.

Maisterivaiheen opinnoissa opetuskielinä ovat pääsääntöisesti suomi ja englanti.

Filosofian maisterin tutkinto suoritetaan yleensä suomenkielisenä. Jos suoritat pro gradu -tutkielmasi lisäksi vähintään 50 opintopistettä opinnoistasi englannin kielellä, saat englanninkielisen tutkinnon.

ylös