Physiker finden bei Teilchen-Betrachtungen zufällig bessere Pi-Formel

Eher durch Zufall haben Wissenschaftler eine neue Möglichkeit entdeckt, die Kreiszahl Pi zu beschreiben. Bei diesen Darstellungen geht es letzt­lich auch um die Möglichkeit, die Zahl selbst möglichst effizient berechnen zu können.

Es ging um Teilchen-Interaktion

Pi beschreibt bekanntermaßen as Verhältnis zwischen dem Durchmesser und dem Umfang eines Kreises. Daraus allein lässt sich allerdings noch keine Berechnung der Zahl durchführen. Seit Jahrhunderten haben Mathematiker daher immer wieder unterschiedliche Ansätze entwickelt, mit denen sich Pi nachvollziehbar darstellen und entsprechend berechnen lässt.

Die neue Darstellung entstand nun aus den Drehungen und Wendungen der Stringtheorie und den Versuchen zweier Physiker, Teilchenkollisionen besser zu beschreiben. "Zunächst ging es uns nicht darum, einen neuen Weg zu finden, um Pi zu betrachten", sagte Aninda Sinha vom Indian Institute of Science (IISc), der zusammen mit dem theoretischen Physiker Arnab Priya Saha, das Paper zu den neuen Erkenntnissen veröffentlichte.

Endlich eine Reihenentwicklung

"Wir haben uns ausschließlich mit der Hochenergiephysik in der Quantentheorie befasst und versucht, ein Modell mit wenigeren und genaueren Parametern zu entwickeln, um zu verstehen, wie Teilchen miteinander interagieren", führte er weiter aus. "Wir waren begeistert, als wir eine neue Möglichkeit fanden, Pi zu betrachten."

In ihrer Arbeit stellten Saha und Sinha so nun eine neue Reihenentwicklung von Pi vor. Dabei geht es im Grunde darum, verschiedene Komponenten miteinander in einer Formel zu verbinden, die am Ende zu der Kreiszahl führt. Bereits seit den frühen 1970er-Jahren versuchten Forscher, Pi auf dieser Weise näherzukommen - das Ansinnen scheiterte allerdings weitgehend.

Mehr Effizienz

Sinhas Forschungs-Team beschäftigte sich eigentlich mit einem ganz anderen Thema: der mathematischen Darstellung subatomarer Teilchenwechselwirkungen unter Verwendung möglichst weniger und einfacher Faktoren. Dabei kam auch ein Feynman-Diagramm zum Einsatz, mit dem mathematischen Ausdrücke dargestellt werden können, die den Energieaustausch zwischen zwei Teilchen beschreiben.

Dies führte nicht nur zu einem effizienten Modell der Teilchenwechselwirkungen, das "alle wichtigen Eigenschaften bis zu einer gewissen Energie" erfasst, sondern auch zu einer neuen Formel für Pi. Diese ähnelt der ersten jemals aufgezeichneten Darstellung von Pi in der Geschichte, die der indische Mathematiker Sangamagrama Madhava im 15. Jahrhundert vorlegte.


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