Retro π v kvantni fiziki

Raziskovalca z Univerze Rochester sta v kvantni fiziki našla formulo, ki je enaka kot zapis števila pi, ki ga je v 17. stoletju izpeljal matematik John Wallis. Ta je v svojem delu Arithmetica Infinitorum zapisal pi kot neskončno vrsto razmerij.

Do nepričakovanega odkritja so vodila opazovanja ponavljajočih se vzorcev pri uporabi variacijskega pristopa pri računanju energijskega stanja vodikovega atoma. Variacijski pristop je aproksimativna metoda in je uporabna za računanje približkov rešitev pri kompleksnejših kvantnih sistemih, kot so denimo molekule. Pri preprostejših sistemih, kot je omenjeni vodikov atom, pa je z analitično metodo mogoče izračunati točno rešitev.

Wallisovo formulo za število pi je opazil eden od raziskovalcev pri snovanju naloge za študente, katere namen je bil primerjava med aproksimativno in analitično rešitvijo. Izkazalo se je, da je izračunana napaka med obema pristopoma manjša pri bolj vzbujenih stanjih atoma, ko so elektroni dlje od središča atoma. Limita aproksimativne rešitve zelo ustreza Bohrovem modelu atoma iz začetka 20. stoletja, pri katerem poti elektronov predstavljajo krožnice. Iz limite pa je uspelo raziskovalcema izraziti tudi  Wallisovo formulo za število pi in s tem povezati fizikalno izpeljavo s čisto matematiko.

Ina Kirmes, doktorska študentka na Inštitutu za molekularno biologijo v Mainzu, je razkrila, kaj se zgodi z DNK v celici, ki nima kisika ali hranil. Pokazala je, da se videz DNK drastično spremeni – zgosti se v majhne skupke z do sedaj nepoznano arhitekturno zgradbo kromatina. Ker se verige DNK stisnejo tesno skupaj, funkcionalne molekule ne dostopajo več do njenih pomembnih odsekov. DNK tako svoje naloge ne more več opravljati. Smrt celic, ki temu sledi, je kriva za bolezenska stanja, kot sta možganski in srčni infarkt.

Ključen pri odkritju o zgostitvi DNK je bil razvoj nove tehnike za opazovanje celic, tako imenovane super resolucijske svetlobne mikroskopije. Ta z uporabo utripajočih barvil omogoča opazovanje strukture DNK z največjo natančnostjo doslej in določitev lokacije posameznih molekul, ki se vežejo nanjo. S pomočjo novega odkritja bodo znanstveniki začeli iskati načine za preprečevanje ali spreobrnitev zgostitve kromatina, ki vodi k celični smrti.