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Dans l'accélérateur du Fermilab, un faisceau de particules frappe une cible d'ammoniac congelé. Les noyaux d'hydrogène qu'elle contient sont comme de minuscules toupies, et les physiciens ont besoin qu'ils tournent tous dans le même sens. Alors les collisions révéleront comment est fait le spin du proton. Mais faire regarder des milliards de toupies dans la même direction, c'est comme aligner une foule dans un stade au coup de sifflet.

Les micro-ondes à 140 gigahertz agissent comme une baguette de chef d'orchestre. Elles retournent les spins des noyaux, qui s'alignent progressivement. Le problème, c'est que les radiations du faisceau perturbent le réglage : la fréquence « dérive », comme une corde désaccordée. Avant, l'opérateur tournait le bouton à la main en surveillant le signal. Maintenant, c'est un automate qui s'en charge.

Les ingénieurs ont construit un jumeau numérique de tout le système – un modèle informatique qui reproduit le comportement de l'installation réelle. Il prend en compte la chaleur, la dérive due aux radiations et le bruit des capteurs. Sur ce modèle, ils ont entraîné plusieurs algorithmes : l'un suit simplement des règles simples, un autre apprend par essais et erreurs, un troisième cherche des motifs sans indications. Tous savent tourner deux boutons à la fois : la fréquence des micro-ondes et leur puissance.

Résultat : la polarisation de la cible reste au maximum même quand le faisceau perturbe le réglage. L'opérateur est assis dans une salle sûre et surveille les graphiques, au lieu de tourner des boutons près des radiations. Le même schéma servira pour les futures expériences sur le spin et pour toute installation cryogénique avec des micro-ondes capricieuses.