事实如此浪漫

听强子,用耳朵做研究

LHC碰撞数据的动画 欧洲核子研究中心

年代几年前,粒子物理学家莉莉·阿斯奎斯(Lily Asquith)在一次乐队排练后和几个音乐家朋友在伦敦玩,她即兴模仿她认为的各种基本粒子可能发出的声音,并鼓励鼓手用电子方式重现它们。另一名乐队成员问,是否有可能根据加速器的实际数据来创造声音LHCsound项目诞生了。

LHCsound是物理学家、音乐家和艺术家的合作项目,致力于将来自大型强子对撞机ATLAS探测器的数据转化为音乐sonification.她使用了一种称为参数映射的技术,在这种技术中,声音的各种属性与物理数据的属性相匹配:例如,音调与速度相关,音量与方向相关,持续时间(时间)与距离相关。仅仅听一枚硬币在桌面上滚动的声音并不一定会告诉你关于它运动的任何有趣的东西。另一方面,声波化创造了一种新的声音,“它包含的信息比仅仅听硬币或仅仅看硬币能告诉我的更多,”阿斯奎斯在LHCsound的博客上解释道

迄今为止收集的声音,包括希格斯玻色子和假想超对称粒子的模拟,本身听起来不太像音乐,但参与其中的音乐家正在将它们融入自己的作品中。

阿斯奎斯和她的同事们并不是首先考虑将科学数据转化为声音:已经完成了数据从费米实验室的粒子对撞机,土星的光环,北极光,地震数据和计算网络,甚至是泰晤士河(流经LHCSound的发源地),等等。它已经成为科学与艺术多媒体合作的共同特征。

但阿斯奎斯希望超声化最终将超越纯粹的美学成就,并被证明是实际数据分析的有用工具,通过增强目前由粒子对撞机产生的数据的彩色视觉表示,揭示新的模式。当然,在光学系统方面有一个科学先例:天文学家可以在可见光、红外、x射线或紫外线系统中观察天体特征的不同方面,这些不同的过滤器在过去几十年里带来了重大突破。例如,结合光学和x射线图像清楚地显示了常规物质和暗物质的相对分布在所谓的子弹星系团中——实际上是两个星系团在2006年发生碰撞。

阿斯奎斯比较了概念的基本概念用声音来寻找心脏监测仪上有趣的信号它将心脏的电活动转化为可听到的哔哔声;医院工作人员在完全做其他事情的同时,可以听到心跳减慢、加快或变得不稳定,而不用看这种活动的视觉表现。为什么你不能创建一个类似的设备来监控对撞机数据随时间的变化,用你的耳朵而不是你的眼睛来检测微小的波动,比如音调?“我们的耳朵是精密的探测器,”她告诉《新科学家》早在2010年虽然人的耳朵不太擅长分辨音量的波动,但它能够定位声音的来源和相对位置,以及音调和节奏的微妙变化。

目前,LHCsound项目收集的声音库还没有产生多少革命性的科学见解,但以科学进步的标准来看,她的方法仍处于起步阶段,所以她对改变这种情况抱有希望。与此同时,这种合作在艺术上继续蓬勃发展,这是一种音乐和物理学的美妙结合,帮助非科学家更好地欣赏科学的美学,以及可能隐藏在我们知识之外的模式。


Jennifer Ouellette是一位科学作家,著有微积分的日记和即将到来的我,我自己和为什么:寻找自我的科学.在推特上关注她@JenLucPiquant

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