Au cours des dernières décennies, l'augmentation exponentielle de la puissance des ordinateurs et l'augmentation concomitante de la qualité des algorithmes ont permis aux théoriciens et aux physiciens des particules d'effectuer des simulations plus complexes et plus précises des particules fondamentales et de leurs interactions. Si vous augmentez le nombre de points de réseau dans une simulation, il devient plus difficile de faire la différence entre le résultat observé de la simulation et le bruit environnant. Une nouvelle étude de Marco Ce, un physicien basé au Helmholtz-Institut Mainz en Allemagne et récemment publié dans EPJ Plus , décrit une technique pour simuler des ensembles de particules qui sont « grands » (au moins selon les normes de la physique des particules). Ceci améliore le rapport signal sur bruit et donc la précision de la simulation; de manière cruciale, il peut également être utilisé pour modéliser des ensembles de baryons :une catégorie de particules élémentaires qui comprend les protons et les neutrons qui composent les noyaux atomiques.

Les simulations de Ce utilisent un algorithme de Monte Carlo :une méthode de calcul générique qui repose sur un échantillonnage aléatoire répété pour obtenir des résultats numériques. Ces algorithmes ont une grande variété d'utilisations, et en physique mathématique, ils sont particulièrement bien adaptés à l'évaluation d'intégrales compliquées, et à la modélisation de systèmes à plusieurs degrés de liberté.

Plus précisément, le type d'algorithme de Monte Carlo utilisé ici implique un échantillonnage à plusieurs niveaux. Cela signifie que les échantillons sont prélevés avec différents niveaux de précision, ce qui est moins coûteux en calcul que les méthodes dans lesquelles la précision d'échantillonnage est uniforme. Les méthodes de Monte Carlo à plusieurs niveaux ont déjà été appliquées à des ensembles de bosons (la classe de particules qui, évidemment, comprend la désormais célèbre particule de Higgs), mais pas aux fermions plus complexes. Cette dernière catégorie comprend les électrons ainsi que les baryons :tous les principaux composants de la matière « de tous les jours ».

Ce conclut son étude en notant qu'il existe de nombreux autres problèmes en physique des particules où le calcul est affecté par des rapports signal sur bruit élevés, et qui pourraient bénéficier de cette approche.