В экспериментах по рассеянию частиц мишень часто поляризуют: ядра выстраивают так, чтобы их спины смотрели преимущественно в одну сторону. От степени этой выстроенности зависит результат столкновений. Чтобы её измерить, через мишень пропускают слабый радиосигнал и следят, как ядра его поглощают. Это похоже на настройку радиоприёмника: полезный сигнал тонет в шуме, а его громкость меняется от помех.
Традиционно сигнал выделяют с помощью фазочувствительного детектирования — по сути, синхронного усилителя, который слушает только нужную частоту. Но и он не спасает от шума, дрейфа базовой линии и систематических ошибок. В новой работе впервые применили нейронную сеть, которая учится отделять сигнал от шума на множестве примеров. Сеть тренировали на реалистичных симуляциях и реальных данных, после чего она смогла заметно снизить погрешность подгонки кривой.
Улучшение точности напрямую влияет на качество эксперимента: чем меньше неопределённость поляризации, тем надёжнее выводы о взаимодействии частиц. Метод подходит для онлайн-мониторинга в реальном времени и для последующего анализа данных. Это новый инструмент для ЯМР-поляриметрии в физике высоких энергий.
Непрерывный ЯМР в режиме постоянного тока используется для измерения поляризации твёрдотельных мишеней уже несколько десятилетий, но до сих пор обработка сигнала оставалась уязвимой для шума.