Ученый из Новосибирска пишет музыку гамма-излучением

А вы знали, что из данных детектирующих устройств можно не только получить новое физическое знание, но и сделать крутой эмбиент? Это называется сонификацией, т. е. «озвучиванием». Спектр гамма-излучения для создания музыки решил использовать Вячеслав Каминский, старший научный сотрудник Института ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН, кандидат физико-математических наук и автор телеграм-канала «По горячим следам Большого взрыва». Он переносит спектры гамма-излучения в звуковой диапазон так, чтобы некоторые выделенные частоты соответствовали музыкальным нотам.

В информации Института ядерной физики поясняется, что детектор «ловит» гамма-частицы и измеряет их энергии. Если источник излучает гамма-частицы одной энергии, то на спектре будет виден пик. Нестабильные атомные ядра излучают фотоны определенных энергий. Эти энергии индивидуальны для разных нестабильных ядер, что видно в их гамма-спектрах. Мы видим их как множество пиков, а в звуковом спектре пики слышатся как набор тонов или нот.

И в обычном помещении, и даже в атмосфере очень много нестабильных ядер, которые постоянно излучают разные частицы. При строительстве домов используются материалы, в которых есть изотопы калия, урана, тория и продукты их распада. Гамма-спектр из обычного помещения Вячеслав Каминский преобразовал в таинственную мелодию. Один из высоких пиков соответствует гамма-квантам от изотопа калия-40, а в звуковом спектре на этот пик приходится нота Ля первой октавы (440 Гц). Тон от пика калия слышно лучше всего, но еще можно заметить звонкие нотки от пиков висмута и таллия.

Еще больше частиц излучается во время работы ускорительных установок. В течение недели инжектор ВЭПП-5 работал и производил позитроны и электроны. Электроны с энергией около 300 МэВ частично вылетали из ускорителя и попадали на никелевую пластинку, в результате образовались нестабильные изотопы никеля и кобальта. При распаде они излучают позитроны и гамма-кванты. Позитроны аннигилируют с электронами из окружающих веществ и тоже образуют гамма-кванты, их энергия 511 кэВ.

«Распутывание ядерных реакций по гамма-спектрам похоже на работу детектива. Одна и та же энергия гамма-излучения может прийти из огромного множества ядер, поэтому надо фильтровать ядра по массе и заряду, выбирать те, что могли образоваться из исходных стабильных природных изотопов. Процесс увлекательный», — говорит Вячеслав Каминский.

Пик аннигиляции позитронов и электронов (511 кэВ) в этом звуковом спектре принят за ноту Си первой октавы (493.88 Гц), а второй основной тон — пик изотопа никеля-57 — пришелся близко на ноту Си большой октавы. «Никелевая» мелодия получилась более звонкой.

Третья композиция с Новосибирского лазера на свободных электронах (НЛСЭ) совсем другая. Даже после выключения лазера зал НЛСЭ в течение нескольких часов остается в тысячи раз более радиоактивным, чем обычно. При работе ускорителя происходят потери электронов, они взаимодействуют с атомами материалов в самой установке и в зале, в результате образуются нестабильные ядра. Большинство из них излучают позитроны. На спектре пик аннигиляции (511 кэВ) самый высокий, ему соответствует нота Ля малой октавы. Пики на спектре зала НЛСЭ в целом сильно выше по сравнению с обычным помещением. В обычном помещении число фотонов в секунду исчисляется всего несколькими сотыми, а на спектре НЛСЭ счет идет на десятки и сотни. Сама мелодия получилась более низкая и мрачная. Полностью все звуки спектров можно послушать вот тут в канале у Вячеслава Каминского.

– Я так или иначе всегда был связан с музыкой, — объясняет свой интерес Вячеслав. – У меня в анамнезе звукорежиссура, игра на скрипке в рок-группе (и совсем немного на флейте и фортепиано) и вечное стремление сделать из всего музыку. Гамма-спектрами тоже занимаюсь очень давно, и в последнее время появились интересные объекты.