Come suonano gli elementi?

26 marzo 2023

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dall'American Chemical Society

In chimica abbiamo He, Fe e Ca, ma che dire di do, re e mi? Melodie di una bellezza inquietante non sono le prime cose che vengono in mente quando si guarda la tavola periodica degli elementi. Tuttavia, utilizzando una tecnica chiamata sonificazione dei dati, un neolaureato ha convertito la luce visibile emessa dagli elementi in audio, creando suoni unici e complessi per ciascuno di essi. Oggi il ricercatore segnala il primo passo verso una tavola periodica interattiva e musicale.

Il ricercatore presenterà i suoi risultati al meeting primaverile dell'American Chemical Society (ACS). ACS Spring 2023 è un incontro ibrido che si terrà virtualmente e di persona dal 26 al 30 marzo.

In precedenza, W. Walker Smith, l'unico investigatore del progetto, ha preso le sue passioni combinate per la musica e la chimica e ha convertito le vibrazioni naturali delle molecole in una composizione musicale. "Poi ho visto rappresentazioni visive delle lunghezze d'onda discrete della luce rilasciate dagli elementi, come lo scandio", afferma Smith. "Erano meravigliosi e complessi, e ho pensato: 'Wow, voglio davvero trasformare anche questi in musica.'"

Gli elementi emettono luce visibile quando sono energizzati. Questa luce è composta da più lunghezze d'onda individuali, o colori particolari, con livelli di luminosità unici per ciascun elemento. Ma sulla carta, le raccolte di lunghezze d'onda dei diversi elementi sono difficili da distinguere visivamente, soprattutto per i metalli di transizione, che possono avere migliaia di colori individuali, dice Smith. Convertire la luce in frequenze sonore potrebbe essere un altro modo per le persone di rilevare le differenze tra gli elementi.

Tuttavia, la creazione di suoni per gli elementi della tavola periodica è già stata eseguita in precedenza. Ad esempio, altri scienziati hanno assegnato le lunghezze d’onda più brillanti alle singole note suonate sui tasti di un pianoforte tradizionale. Ma questo approccio ha ridotto la ricca varietà di lunghezze d’onda rilasciate da alcuni elementi in pochi suoni, spiega Smith, che attualmente è ricercatore presso l’Università dell’Indiana.

Per mantenere quanta più complessità e sfumatura possibile degli spettri degli elementi, Smith ha consultato i tutor della facoltà dell'Università dell'Indiana, tra cui David Clemmer, Ph.D., professore del dipartimento di chimica, e Chi Wang, DMA, professore del Scuola di Musica Jacobs. Con il loro aiuto, Smith ha creato un codice informatico per l'audio in tempo reale che convertiva i dati luminosi di ciascun elemento in miscele di note. Le lunghezze d'onda dei colori discrete diventavano onde sinusoidali individuali la cui frequenza corrispondeva a quella della luce e la loro ampiezza corrispondeva alla luminosità della luce.

All'inizio del processo di ricerca, Clemmer e Smith hanno discusso le somiglianze tra i modelli delle vibrazioni luminose e sonore. Ad esempio, tra i colori della luce visibile, il viola ha quasi il doppio della frequenza del rosso, e nella musica un raddoppio della frequenza corrisponde a un'ottava. Pertanto, la luce visibile può essere pensata come una "ottava di luce". Ma questa ottava di luce ha una frequenza molto più alta della gamma udibile. Quindi, Smith ha ridotto le frequenze delle onde sinusoidali di circa 10-12, adattando l'uscita audio a una gamma in cui l'orecchio umano è più sensibile alle differenze di tono.

Poiché alcuni elementi avevano centinaia o migliaia di frequenze, il codice consentiva di generare queste note in tempo reale, formando armonie e schemi di battito mentre si mescolavano insieme. "Il risultato è che gli elementi più semplici, come l'idrogeno e l'elio, suonano vagamente come accordi musicali, ma il resto ha una raccolta di suoni più complessa", afferma Smith. Ad esempio, il calcio suona come campane che suonano insieme con un ritmo risultante dal modo in cui le frequenze interagiscono tra loro. Ascoltare le note di alcuni altri elementi ha ricordato a Smith un rumore di sottofondo inquietante, simile alla musica usata nei film horror scadenti. Fu particolarmente sorpreso dall'elemento zinco, che nonostante avesse un gran numero di colori, suonava come "un coro angelico che canta un accordo maggiore con vibrato".