Ученые озвучили периодическую таблицу Менделеева

Уникальное излучение, испускаемое нагретыми или наэлектризованными элементами, было преобразовано в звук, что позволяет нам слышать характерный аккорд, издаваемый каждым элементом (видео можно посмотреть ниже). Хотя эта идея была опробована ранее, достижения в области технологий теперь сделали возможным гораздо более полное и тонкое озвучивание периодической таблицы.

Когда элементы находятся под напряжением, электроны могут переходить на более высокие энергетические уровни. В конце концов, они возвращаются в свое основное состояние, испуская при этом фотон. Длина волны фотона зависит от размера энергетического зазора между возбужденным состоянием и основным состоянием — чем больше энергии, тем выше частота/коротковолновый свет.

Открытие этого факта оказалось решающим для нашего понимания Вселенной. Мы можем идентифицировать элементы в звезде, удаленной на миллиарды световых лет, по характерным длинам волн, которые она излучает, известным как спектры ее излучения. На весенней конференции Американского химического общества в минувшие выходные Уокер Смит из Университета Индианы продемонстрировал результат преобразования электромагнитного спектра каждого элемента в звук.

Смит использует свою работу для обучения студентов спектру излучения и превращает ее в экспонат в музее WonderLab в Блумингтоне, штат Индиана. «Я хочу создать интерактивную музыкальную периодическую таблицу в режиме реального времени, которая позволит и детям, и взрослым выбирать элемент, видеть отображение его спектра видимого света и одновременно слышать его», — сказал он. 

Чтобы учесть значительные различия между частотами, на которых мы видим, и теми, на которых мы слышим, Смит умножил частоты видимого света на 10-12, превратив радугу в октаву в наиболее чувствительной части человеческого слуха.

Смит не первый, кому пришла в голову эта идея. Однако предшественники обычно пытались воспроизводить спектры элементов на фортепиано, у которого не было достаточно нот, чтобы уловить тонкие различия между соседними длинами волн.

Некоторые переходы встречаются гораздо чаще, чем другие, что приводит к более ярким линиям излучения, которые Смит преобразовал в больший объем, но при этом включает более редкие скачки. Все строки каждого элемента могут быть сыграны вместе, чтобы создать аккорд, но Смит также исполняет мелодии, последовательно играя элемент.

Некоторые элементы производят тысячи частот, создавая риск сенсорной перегрузки, но Смиту удалось создать гораздо более богатую звуковую картину, чем предыдущие попытки, консультируясь с профессором Дэвидом Клеммером и профессором Чи Ваном с факультетов химии и музыки, соответственно, в Университете Индианы.

«Некоторые ноты звучат фальшиво, но Смит сохранил верность этому в этом переводе элементов в музыку», — сказал Клеммер. 

«Решение о том, что жизненно важно сохранить при сонификации данных, одновременно и сложное, и полезное. И Смит проделал большую работу, принимая такие решения с музыкальной точки зрения», — добавил Ван. 

Помимо преимуществ обучения и развлечения, Смит надеется найти применение своей работе, позволяя людям с нарушениями зрения ознакомиться со спектрами элементов. Это может даже оказаться более простым способом различения переходных металлов, чьи спектры могут быть сходными до степени смешения.

Смит также представляет шоу «Звук молекул», демонстрирующее, как могут сочетаться звуки отдельных элементов.

Излучения элементов могут выходить далеко за пределы видимых нами длин волн — отчасти причина, по которой JWST работает в ближнем инфракрасном диапазоне, заключается в том, что это лучшее место для идентификации спектров многих молекул. Расширение работы Смита на эти частоты позволило бы использовать тот факт, что мы можем слышать в гораздо более широком диапазоне частот, чем видим.