Published June 4, 2010 | Version v2
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It sounds good!

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Both the atmosphere and we ourselves are hit by hundreds of particles every second and yet nobody has ever heard a sound coming from these processes. Like cosmic rays, particles interacting inside the detectors at the LHC do not make any noise…unless you've decided to use the ‘sonification’ technique, in which case you might even hear the Higgs boson sound like music.

Screenshot of the first page of the "LHC sound" site.

A group of particle physicists, composers, software developers and artists recently got involved in the ‘LHC sound’ project to make the particles at the LHC produce music. Yes…music! The ‘sonification’ technique converts data into sound. “In this way, if you implement the right software you can get really nice music out of the particle tracks”, says Lily Asquith, a member of the ATLAS collaboration and one of the initiators of the project.

The ‘LHC sound’ project started in January 2010 and was supported by the UK Science and Technology Facilities Council. The big LHC detectors are able to reconstruct the tracks of particles and calculate how much energy they leave along their path. “In our case, some of the data coming from the ATLAS detector is collected into a file, which is then read by compositional software that transforms it into music”, explains Lily.

The sound samples currently available for listening on the ‘LHC sound’ site are made from both real and simulated data. “You can listen to the decay of a Higgs boson in the ATLAS detector, or to a proton-proton collision inside the LHC”, says Lily. “We plan to add other sounds soon such as a kind of sweet-sounding alarm system to alert people to unusual event rates and we’ve started to think about the sonification of Feynman diagrams, the drawings which describe every possible interaction that can take place at the very smallest scale. We are currently developing a new website, iPhone applications and real-data ringtones for mobile phones. Our long-term aim is to produce Graphical User Interfaces (GUIs) such that people can easily manipulate the sounds generated by the data without losing the underlying information it contains. The visual analogy to this is an event display such the one developed by the ATLAS collaboration, and the hope is that the two approaches might complement one another.”

The ‘LHC sound’ is not the only project implementing the data sonification technique. Mickey Hart, percussionist with the band Grateful Dead and a Grammy Award winner, has produced ‘Rhythms of the Universe’, a composition based on astrophysical data. “NASA is also using sonification to listen to the sun and has made sonifications of the planets in the past”, adds Lily. “Further examples include the sonification of seismic (earthquake and volcano) data developed by Domenico Vicinanza and his colleagues in Cambridge (UK)”. And she concludes: “Making particles produce music is a way to get people interested in the results of the LHC experiments in a way that is novel, exciting and accessible. This allows us to share the excitement of being part of this great enterprise with a wider audience”.

Other (French)

À chaque seconde, des centaines de particules bombardent l’atmosphère terrestre (et nous aussi). Pourtant, personne n’a jamais entendu le bruit qui en résulte. Tout comme les rayons cosmiques, les particules en interaction à l'intérieur des détecteurs au LHC sont en effet parfaitement silencieuses... à moins qu’on n’utilise la technique de « sonification », qui permettra peut-être un jour de faire entendre la musique du boson de Higgs !

Impression d'écran de la page d'accueil du site "LHC sound".

Un groupe de physiciens des particules, de compositeurs, de développeurs de logiciels et d’artistes s’est récemment impliqué dans le projet « LHC sound » afin que les particules dans le LHC produisent de la musique. De la musique ? Mais oui, grâce à la technique de sonification, qui permet de convertir des données en sons. « Avec un logiciel approprié, on peut ainsi transformer les trajectoires des particules en une musique vraiment belle », affirme Lily Asquith, membre de la collaboration ATLAS, qui a participé au projet.

Le projet « LHC sound », qui a bénéficié du soutien du STFC (Science and Technology Facilities Council), un organisme britannique, a débuté en janvier 2010. Les grands détecteurs du LHC sont capables de reconstituer les trajectoires des particules et de calculer la quantité d'énergie qu'elles laissent dans leur sillage. « Nous collectons une partie des données provenant du détecteur ATLAS dans un fichier. Ce fichier est ensuite lu par un logiciel de composition musicale, qui le transforme en musique », explique Lily.

Les échantillons sonores actuellement disponibles à l’écoute sur le site du « LHC sound » ont été créés à partir de données réelles et de données simulées. « Vous pouvez écouter la désintégration d’un boson de Higgs dans le détecteur ATLAS, ou une collision proton-proton au LHC, poursuit Lily. Nous prévoyons d'ajouter d'autres sons bientôt, par exemple une sorte de système d’alarme mélodieux qui alertera les gens s’il se produit un grand nombre d’événements inhabituels. Nous avons aussi commencé à réfléchir à la sonification des diagrammes de Feynman, ces représentations graphiques décrivant toutes les interactions possibles à l’échelle la plus petite. Nous sommes en train de développer un nouveau site web, des applications pour iPhone et des sonneries pour téléphones portables. Notre objectif à long terme est de créer des interfaces utilisateur graphiques (GUI) pour permettre de manipuler facilement les sons produits par les données sans perdre les informations sous-jacentes qu’elles contiennent. Les représentations d’événements conçues par la collaboration ATLAS en sont l’équivalent visuel, et nous espérons que ces deux approches seront complémentaires. »

Le projet « LHC sound » n’est pas le seul à utiliser la technique de sonification des données. Mickey Hart, percussionniste du groupe Grateful Dead récompensé par un Grammy Award, est l’auteur de « Rhythms of the Universe », une composition basée sur des données astrophysiques. « La NASA utilise également la sonification pour écouter le Soleil, et elle a déjà réalisé des sonifications de planètes auparavant, poursuit Lily. On peut citer également la sonification des données sismiques provenant des tremblements de terre et des volcans, qui a été développée par Domenico Vicinanza et ses collègues de Cambridge (Royaume-Uni). Faire faire de la musique aux particules est une façon d’intéresser le grand public aux résultats des expériences du LHC d’une manière novatrice, séduisante et accessible, conclut-elle. Grâce à ce projet, nous pouvons partager avec un public plus large notre enthousiasme face à cette grande aventure. »

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1269315
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BUL-NA-2010-141

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