Durante las últimas décadas, el aumento exponencial de la potencia de las computadoras y el consiguiente aumento de la calidad de los algoritmos han permitido a los físicos teóricos y de partículas realizar simulaciones más complejas y precisas de las partículas fundamentales y sus interacciones. Si aumenta el número de puntos de celosía en una simulación, resulta más difícil diferenciar entre el resultado observado de la simulación y el ruido circundante. Un nuevo estudio de Marco Ce, físico del Helmholtz-Institut Mainz en Alemania y publicado recientemente en EPJ Plus , describe una técnica para simular conjuntos de partículas que son "grandes" (al menos según los estándares de la física de partículas). Esto mejora la relación señal-ruido y, por tanto, la precisión de la simulación; crucialmente, también se puede utilizar para modelar conjuntos de bariones:una categoría de partículas elementales que incluye los protones y neutrones que forman los núcleos atómicos.

Las simulaciones de Ce emplean un algoritmo de Monte Carlo:un método computacional genérico que se basa en un muestreo aleatorio repetido para obtener resultados numéricos. Estos algoritmos tienen una amplia variedad de usos, y en física matemática son particularmente adecuados para evaluar integrales complicadas, ya modelar sistemas con muchos grados de libertad.

Más precisamente, el tipo de algoritmo de Monte Carlo que se utiliza aquí implica un muestreo de varios niveles. Esto significa que las muestras se toman con diferentes niveles de precisión, que es menos costoso computacionalmente que los métodos en los que la precisión del muestreo es uniforme. Los métodos de Monte Carlo multinivel se han aplicado previamente a conjuntos de bosones (la clase de partícula que, evidentemente, incluye la ahora famosa partícula de Higgs), pero no a los fermiones más complejos. Esta última categoría incluye tanto a los electrones como a los bariones:todos los componentes principales de la materia "cotidiana".

Ce concluye su estudio señalando que hay muchos otros problemas en la física de partículas donde la computación se ve afectada por altas relaciones señal / ruido, y que podrían beneficiarse de este enfoque.