Leech-Gitter

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In der Mathematik ist das Leech-Gitter, benannt nach John Leech, ein 24-dimensionales Gitter, das unter anderem zur Konstruktion besonders effizienter Kugelpackungen im 24-dimensionalen Raum verwendet wird.

Konstruktion[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Die Knoten des Leech-Gitters sind die Vektoren der Form

mit ganzen Zahlen , für die

gelten soll.

Eigenschaften[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Das Leech-Gitter ist bis auf Isomorphie das einzige Gitter im mit den folgenden Eigenschaften:

  • Es ist unimodular, d. h., das Gitter ist ganz, besitzt also eine ganzzahlige Gram-Matrix, und die Determinante dieser Gram-Matrix ist gleich .
  • Es ist gerade, d. h., das Quadrat der Norm jedes Knotens ist eine gerade ganze Zahl.
  • Die Norm jedes von Null verschiedenen Knotens ist mindestens .

Kugelpackung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Die Kugeln vom Radius um die Knoten des Leech-Gitters bilden eine Kugelpackung, bei der jede Kugel genau 196.560 andere Kugeln berührt.

Henry Cohn, Abhinav Kumar, Stephen D. Miller, Danylo Radchenko und Maryna Viazovska bewiesen 2016, dass das Leech-Gitter die optimale 24-dimensionale Kugelpackung ist.[1]

Symmetriegruppe[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Die Symmetriegruppe des Leech-Gitters ist die Conway-Gruppe , sie hat 8 315 553 613 086 720 000 Elemente.

Das Leech-Gitter hat keine Spiegelungssymmetrien.

Literatur[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  • John Leech: Notes on sphere packings. Canad. J. Math. 19, 1967, 251–267.
  • John Conway, Neil Sloane: Sphere packings, lattices and groups. Third edition. With additional contributions by E. Bannai, R. E. Borcherds, J. Leech, S. P. Norton, A. M. Odlyzko, R. A. Parker, L. Queen and B. B. Venkov. Grundlehren der Mathematischen Wissenschaften, 290. Springer-Verlag, New York, 1999. ISBN 0-387-98585-9

Populärwissenschaftlich:

  • George Szpiro: Die Keplersche Vermutung. Wie Mathematiker ein 400 Jahre altes Rätsel lösten. Aus dem Englischen übersetzt von Manfred Stern. Berlin: Springer (2011). ISBN 978-3-642-12740-3/hbk; 978-3-642-12741-0/ebook
  • Marcus du Sautoy: Finding moonshine. A mathematician’s journey through symmetry. London: Fourth Estate (2008). ISBN 978-0-00-721461-7/hbk
  • Thomas Thompson: From Error-Correcting Codes through Sphere Packings to Simple Groups, Carus Mathematical Monographs, Cambridge University Press 2004

Siehe auch[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. Henry Cohn, Abhinav Kumar, Stephen D. Miller, Danylo Radchenko, Maryna Viazovska: The sphere packing problem in dimension 24. online (pdf)