Negli ultimi decenni, l'aumento esponenziale della potenza del computer e il conseguente aumento della qualità degli algoritmi ha consentito ai fisici teorici e delle particelle di eseguire simulazioni più complesse e precise delle particelle fondamentali e delle loro interazioni. Se aumenti il ​​numero di punti del reticolo in una simulazione, diventa più difficile dire la differenza tra il risultato osservato della simulazione e il rumore circostante. Un nuovo studio di Marco Ce, un fisico con sede presso l'Helmholtz-Institut Mainz in Germania e recentemente pubblicato in EPJ Plus , descrive una tecnica per simulare insiemi di particelle che sono "grandi" (almeno per gli standard della fisica delle particelle). Ciò migliora il rapporto segnale-rumore e quindi la precisione della simulazione; in modo cruciale, può anche essere usato per modellare insiemi di barioni:una categoria di particelle elementari che include i protoni ei neutroni che compongono i nuclei atomici.

Le simulazioni di Ce utilizzano un algoritmo Monte Carlo:un metodo computazionale generico che si basa su ripetuti campionamenti casuali per ottenere risultati numerici. Questi algoritmi hanno un'ampia varietà di usi, e in fisica matematica sono particolarmente adatti a valutare integrali complicati, e ai sistemi di modellazione con molti gradi di libertà.

Più precisamente, il tipo di algoritmo Monte Carlo qui utilizzato prevede il campionamento multilivello. Ciò significa che i campioni vengono prelevati con diversi livelli di accuratezza, che è meno costoso dal punto di vista computazionale rispetto ai metodi in cui l'accuratezza del campionamento è uniforme. I metodi Monte Carlo multilivello sono stati precedentemente applicati ad insiemi di bosoni (la classe di particelle che, evidentemente, include l'ormai famosa particella di Higgs), ma non ai fermioni più complessi. Quest'ultima categoria comprende sia gli elettroni che i barioni:tutti i principali componenti della materia 'quotidiana'.

Ce conclude il suo studio osservando che ci sono molti altri problemi nella fisica delle particelle in cui il calcolo è influenzato da elevati rapporti segnale-rumore, e che potrebbero trarre vantaggio da questo approccio.