En un avance que podría revolucionar la forma en que se realizan cálculos complejos en física, un equipo de investigadores del Instituto Indio de Ciencias (IISc) ha descubierto una nueva representación en serie para el número pi.
Este hallazgo, publicado en Physical Review Letters, promete simplificar los procesos de desciframiento, como la dispersión cuántica de partículas de alta energía. El estudio, liderado por Arnab Saha, posdoctorado, y Aninda Sinha, profesora del Centro de Física de Altas Energías (CHEP), se centra en la teoría de cuerdas y su aplicación para explicar fenómenos físicos. Su objetivo era desarrollar un modelo más preciso y con menos parámetros para comprender las interacciones entre partículas.
Combinando herramientas matemáticas
Para lograr un modelo eficiente, Saha y Sinha decidieron combinar dos herramientas matemáticas: la función Euler-Beta y el diagrama de Feynman. Las funciones Euler-Beta se utilizan en diversas áreas de la física y la ingeniería, incluyendo el aprendizaje automático, mientras que el diagrama de Feynman explica el intercambio de energía durante la interacción y dispersión de partículas.
El resultado no solo fue un modelo capaz de explicar eficientemente la interacción de partículas, sino también una representación en serie de pi. Esta serie combina parámetros específicos de tal manera que los científicos pueden aproximarse rápidamente al valor exacto de pi, facilitando su incorporación en cálculos complejos.
Un desafío superado gracias a nuevas herramientas
Hasta ahora, los físicos y matemáticos no habían logrado encontrar una representación en serie tan eficiente para pi debido a la falta de herramientas adecuadas. "A principios de los años 70, los científicos examinaron brevemente esta línea de investigación, pero la abandonaron rápidamente porque era demasiado complicada", explica Sinha.
El éxito de este estudio se debe al trabajo realizado por el equipo de Sinha en colaboración con otros investigadores durante los últimos tres años aproximadamente. Gracias a este esfuerzo conjunto, se han desarrollado las herramientas necesarias para abordar este desafío.
Posibles aplicaciones futuras
Aunque los hallazgos son teóricos en esta etapa, no se descarta la posibilidad de que puedan conducir a aplicaciones prácticas en el futuro. Sinha recuerda cómo el trabajo de Paul Dirac sobre las matemáticas del movimiento y la existencia de electrones en 1928 proporcionó pistas para el descubrimiento del positrón y, posteriormente, para el diseño de la Tomografía por Emisión de Positrones (PET), utilizada para escanear el cuerpo en busca de enfermedades y anomalías.
La importancia de la investigación teórica
Sinha destaca el valor de realizar investigaciones teóricas, incluso cuando no tengan una aplicación inmediata en la vida diaria. "Hacer este tipo de trabajo, aunque no tenga una aplicación inmediata en la vida diaria, proporciona el puro placer de hacer teoría por el simple hecho de hacerla", afirma.
Este descubrimiento no solo abre nuevas posibilidades en el campo de la física teórica, sino que también demuestra la importancia de la investigación básica y la collaboración interdisciplinaria. Los científicos españoles podrían beneficiarse de este avance, aplicándolo en sus propios estudios y contribuyendo al progreso de la ciencia a nivel global.
