Поймать шёпот в центре шумного вокзала — примерно такова задача физиков, которые ищут электрический дипольный момент нейтрона. Это крошечное смещение заряда внутри частицы. Если оно существует, то нарушает симметрию между веществом и антивеществом и может объяснить, почему наш мир вообще существует. Но сигнал настолько слаб, что любой посторонний шум — даже магнитное поле от проезжающего трамвая — способен его заглушить.
Чтобы защитить эксперимент, в Институте Пауля Шеррера построили комнату с пассивной магнитной защитой — многослойный экран, который гасит внешние поля. Но этого мало: остаточные колебания всё равно просачиваются. Поэтому вокруг комнаты установили активную систему из восьми катушек, которые работают как шумоподавляющие наушники. Они измеряют магнитное поле снаружи и создают противоположное, чтобы внутри было тихо. Система способна подавлять поля до 50 микротесла (это примерно поле Земли) и их градиенты, оставляя лишь несколько микротесла в низкочастотном диапазоне.
Чтобы система работала точно, нужно правильно расставить датчики, которые сообщают катушкам, какое поле сейчас снаружи. Авторы смоделировали магнитные поля всей установки с помощью метода конечных элементов и добились совпадения расчёта с реальными измерениями. Затем они использовали генетический алгоритм — метод, имитирующий естественный отбор, — чтобы найти оптимальное число и расположение датчиков. Оказалось, что нескольких датчиков достаточно, чтобы держать поле под контролем.
Такой подход позволяет не гадать, а просчитать защиту заранее, сэкономив время и средства. И, возможно, именно эта магнитная тишина позволит услышать тот самый шёпот, который расскажет, почему мы существуем.
Магнитное поле Земли составляет около 50 микротесла, и система активной компенсации может подавить его до нескольких микротесла — в десять раз тише.