Как атомные часы стали эталоном времени и что их может заменить в будущем?

Но есть области, где требуется более точное измерение времени — например, в навигации. Для этого были разработаны атомные часы, которые используют периоды изменения состояния атома в качестве периодического процесса.

Цезий-133 как эталон времени В 1967 году все страны мира признали атомы цезия-133 эталоном времени. Сегодня одна секунда равна 9 192 631 770 периодам излучения в атомах цезия.

Атомные часы важны для определения положения космических аппаратов, самолётов, подводных лодок и автомобилей. На атомный стандарт равняются все телекоммуникационные компании, включая станции мобильной связи и службы точного времени.

Как воспроизводят секунду В России формирование единицы секунды и национальной шкалы времени происходит в лаборатории измерительно-вычислительных систем и комплексов Государственного первичного эталона времени и частоты. Здесь на цезиевых атомных часах фонтанного типа охлаждённые атомы цезия подбрасываются на двухметровую высоту, где регистрируются, после чего снова летят вниз.

Так рождается современная секунда. Новые стандарты точности Погрешность в подсчёте периодов атома цезия составляет 1,2 на 10 в минус 16 степени.

Эта погрешность также характерна для эталонов секунды ведущих стран мира. Однако ряд стран, включая Россию, работают над усовершенствованием атомных часов, чтобы повысить точность позиционирования до дециметров.

Стронциевые атомные часы Так называемые стронциевые атомные часы позволяют достигать точности расчёта секунды до 10 в минус 18 степени, что более чем на порядок отличается от существующего международного стандарта. В стронции фиксируется другой тип излучения — оптический.

Такие часы, установленные на спутниках, позволят определять положение объекта на Земле с точностью до сантиметров! Будущее атомных часов Принятый международный стандарт, определяющий «размер» секунды по цезию, может быть заменён на оптическое излучение атомов стронция или ядер тория.

Торий-229 как будущее атомных часов Учёные ищут способы повысить точность атомных часов. Одна из идей — использовать слабо радиоактивное твёрдое вещество торий-229.

Ядра тория-229 очень маленькие, на пять порядков меньше самого атома, поэтому воздействие всевозможных полей на них оказывается гораздо слабее. Перспективы России У России есть шансы возглавить технологическую гонку в области создания часов на основе тория-229.

Госкорпорация Росатом умеет производить торий-229 в нужных для исследователей количествах, а над ядерным стандартом частоты работают умы специалистов нескольких российских институтов. Значение высокоточной информации Высокоточная информация, полученная с помощью атомных часов, используется в различных областях, таких как навигация, интернет вещей и беспилотный транспорт.

Она позволяет повысить точность определения местоположения, скорость передачи данных и взаимодействие между физическими объектами.

Начальная влажность заготовки должна быть не менее 20 %. Обработка заготовки паром происходит путём её нагрева в высокочастотном электрическом поле до температуры 100 градусов Цельсия.

Однако автор отмечает, что у этого метода есть недостаток — невозможность эффективно выпаривать сахар и дёготь из древесины, что приводит к изменению её цвета и структуры в процессе использования. Запатентованный способ предполагает проведение подготовки в три этапа.

Сначала воду в специальной ёмкости подогревают до 50 градусов Цельсия. В ней связки берёзовых брёвен варятся в течение 10–15 часов.

Затем температуру повышают до 65 градусов и варят брёвна ещё 4 часа. К следующему этапу следует готовиться постепенно, подогревая в течение трёх часов воду до 95 градусов.

В почти кипящей воде сырьё для палочек варится ещё 4 часа. После основательной проварки брёвна достают из бака и отправляют на распилку и лущение.

В результате получаются предельно белые палочки без остатков дёгтя и сахара.

Его размер — 15 на 15 на 5 миллиметров, а рабочий диапазон температур — от -60 до 120 градусов. Это позволяет использовать его в различных бытовых условиях.

При этом источник питания безопасен с точки зрения радиоактивности: период полураспада никеля-63 составляет 100 лет, и распадается он на «нефонящие» составляющие — стабильный изотоп меди. В батарейке, которая получила название BV-100, используются алмазные полупроводники.

Они преобразуют энергию распада никеля-63 в электричество. Производитель готовит к выпуску 1-ваттный элемент (анонсирован в 2025 году) и батареи из нескольких источников, чтобы создать более мощные источники питания на этой технологии.

Эти батарейки вызывают наибольший интерес у медиков, производителей беспилотников, гаджетов и в аэрокосмической сфере. Несколько лет назад эта технология была российской.

«Учёные НИЯУ МИФИ вплотную подошли к реализации этой задачи», — сообщалось на сайте института в начале 2023 года. Разработчики поясняли, что для ядерных батареек в кардиостимуляторах или датчиков артериального давления и показателей крови подходят только плутоний-238 и никель-63.

Выбор изотопа-источника энергии обусловлен высокой удельной мощностью, простотой и удобством наработки радионуклида (например, в атомном реакторе) и отсутствием гамма-излучения. Опытно-конструкторские работы по проекту «ядерной батарейки» проведены МИФИ.

«В результате был создан прототип автономного радиоизотопного источника питания средней мощности (от 1 мВт до 100 Вт) на основе узкозонных полупроводниковых термофотовольтаических материалов с КПД преобразования теплового излучения (ближнего ИК диапазона) не ниже 15 %», — сообщали физики. Компактный источник питания на этой технологии от НПО «Луч» представили на форуме «Атомэкспо-2017».

Однако в России в 2023 году звучали и скептические заявления. Некоторые специалисты указывали на то, что ключевым препятствием к внедрению этой технологии станет доступность никеля-63.

Технологию его получения на так называемом ускорителе Богомолова предлагает профессор МФТИ Игорь Острецов, однако эту технологию также придётся внедрять. Вторым препятствием к массовому производству «ядерных батареек» была названа цена технологии: 100 граммов никеля-63 оценивались в конце 2010-х годов более чем в 200 млн рублей.

Это значит, что цена одной батарейки, эквивалентной китайской продукции, анонсированной в этом году, составила бы не менее 200 тысяч рублей. Однако для некоторых сфер применения — прежде всего в аэрокосмической отрасли и инновационных беспилотниках — такая цена не может быть ограничивающим фактором: долговечность и практически неограниченный запас автономной работы окупает любые деньги.

Вполне может быть, что первые партии элементов, выпущенные китайским стартапом, идут именно «спецзаказчикам», о которых мы пока что не узнаем.

Этот процесс называется литосферным капанием. При нём куски твёрдой оболочки Земли расплавляются и оседают в мантию.

Команда сейсмолога Цзюньлиня Хуа использовала данные сейсмического мониторинга и компьютерное моделирование. Им удалось создать трёхмерную «рентгеновскую» карту коры под Северной Америкой.

Она показала, что подземная структура теряет плотность. Такой эффект возникает, когда дно литосферы — твёрдой оболочки Земли — нагревается до температуры плавления.

Образуется тяжёлый сгусток, который в какой-то момент отрывается и уходит глубже. Причиной литосферного капания могут быть остатки древней Фараллонской плиты.

Они продолжают влиять на движение мантии под Северной Америкой. Эти потоки подтачивают кору снизу, ослабляя её и провоцируя «капание».

Учёные подчёркивают, что литосферное капание — это естественный геологический процесс, который длится миллионы лет и не угрожает людям. Однако это открытие важно для понимания того, как формируются и разрушаются континенты.

Эти находки были сделаны в пустыне Такла-Макан, в бассейне реки Тарим, и, по мнению некоторых исследователей, могут свидетельствовать о присутствии древних европеоидных народов в сердце Азии задолго до нашей эры. Сейчас известно более 300 таримских мумий.

Самая знаменитая из них — Лоуланьская красавица, женщина ростом 180 сантиметров с тёмно-русыми волосами, которая жила около 3800 лет назад. Её тело сохранилось в идеальном состоянии, как и сопутствующие предметы: расчёска, корзинка, циновка.

Другая известная находка — Черченский человек: высокий, седовласый, с татуировками на лице и множеством погребальных принадлежностей. Рядом с ним нашли мумию младенца с синими камнями на глазах.

Кем были эти люди, до сих пор неясно. Среди версий — тохары, загадочный народ, населявший Центральную Азию.

Также есть гипотезы о миграциях древних индоевропейцев. Например, римский писатель Плиний Старший ещё в I веке упоминал людей «выше среднего роста с льняными волосами и голубыми глазами» на территории Китая.

Неизвестное происхождение таримских мумий ставит под сомнение прежние представления об изолированности древнего Китая и открывает новый пласт знаний о контактах между культурами. Ранее в апреле стало известно о найденных в Китае следах неандертальцев.

Обнаруженные артефакты были выполнены в характерном для Западной Европы стиле, что также дало основание полагать, что Восток не был столь обособленным, как считалось ранее.