Under de senaste decennierna har den exponentiella ökningen av datorkraft och åtföljande höjning av kvaliteten på algoritmer har gjort det möjligt för teoretiska och partikelfysiker att utföra mer komplexa och exakta simuleringar av grundläggande partiklar och deras interaktioner. Om du ökar antalet gitterpunkter i en simulering, det blir svårare att se skillnaden mellan det observerade resultatet av simuleringen och det omgivande bruset. En ny studie av Marco Ce, en fysiker baserad på Helmholtz-Institut Mainz i Tyskland och nyligen publicerad i EPJ Plus , beskriver en teknik för att simulera partikelensembler som är "stora" (åtminstone enligt standarderna för partikelfysik). Detta förbättrar signal-brus-förhållandet och därmed simuleringens precision; avgörande, den kan också användas för att modellera ensembler av baryoner:en kategori av elementära partiklar som inkluderar protoner och neutroner som bildar atomkärnor.

Ces simuleringar använder en Monte Carlo -algoritm:en generisk beräkningsmetod som bygger på upprepad slumpmässig provtagning för att få numeriska resultat. Dessa algoritmer har en mängd olika användningsområden, och i matematisk fysik är de särskilt väl lämpade för att utvärdera komplicerade integraler, och till modelleringssystem med många grader av frihet.

Mer exakt, den typ av Monte Carlo-algoritm som används här innebär sampling på flera nivåer. Detta innebär att proverna tas med olika noggrannhet, vilket är mindre beräknat dyrt än metoder där provtagningsnoggrannheten är enhetlig. Monte Carlo-metoder på flera nivåer har tidigare tillämpats på ensembler av bosoner (partikelklassen som, självklart, inkluderar den nu berömda Higgs -partikeln), men inte till de mer komplexa fermionerna. Den senare kategorin inkluderar såväl elektroner som baryoner:alla huvudkomponenter i "vardaglig" materia.

Ce avslutar sin studie med att notera att det finns många andra problem inom partikelfysik där beräkning påverkas av höga signal-brusförhållanden, och som kan ha nytta av detta tillvägagångssätt.