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.

Исследование опубликовано в журнале The BMJ. Учёные изучили информацию более чем о 17 тысячах пациентов с раком желудка и примерно о 172 тысячах человек без этого диагноза, учитывая их возраст, пол и другие параметры.

Специалисты отдельно рассматривали длительный — более года — приём препаратов, которые снижают кислотность желудка, исключив период непосредственно перед постановкой диагноза. Это позволило избежать искажения результатов.

После учёта сопутствующих факторов — инфекции Helicobacter pylori, язвенной болезни, ожирения, диабета, курения, употребления алкоголя и приёма других лекарств — связь между длительным использованием этих препаратов и риском рака желудка исчезла. Аналогичный результат получили и для другой группы антацидных средств — блокаторов H2-рецепторов.

Авторы подчёркивают, что исследование носит наблюдательный характер и не позволяет делать окончательные выводы о причинах и следствиях. Однако масштаб и качество данных позволили устранить многие ограничения прошлых работ.

Учёные считают, что полученные результаты должны успокоить пациентов, которым требуется длительная терапия такими препаратами, и помочь врачам принимать более взвешенные клинические решения.

Они проанализировали данные крупного когортного исследования и опубликовали результаты в журнале The American Journal of Clinical Nutrition (AJCN). Исследование проводилось на основе медицинских данных 36 тысяч участников из базы UK Biobank.

У людей с выраженным дефицитом витамина D (ниже 15 нмоль/л) риск госпитализации из-за инфекций дыхательных путей оказался на 33 процента выше по сравнению с теми, у кого уровень витамина соответствовал норме (75 нмоль/л и выше). При этом каждое увеличение концентрации витамина D на 10 нмоль/л сопровождалось снижением риска госпитализации примерно на 4 процента.

Авторы исследования подчёркивают, что витамин D важен не только для здоровья костей и мышц, но и для работы иммунной системы. Его противовирусные и антибактериальные свойства могут снижать вероятность тяжёлого течения инфекций, особенно у людей среднего и пожилого возраста, для которых заболевания нижних дыхательных путей остаются одной из ведущих причин смертности.

Учёные отмечают, что полученные данные показывают лишь статистическую связь, а не прямую причинно-следственную зависимость. Однако результаты указывают на потенциальную пользу профилактики дефицита витамина D.

При этом другие элементы городской растительности, такие как газоны и кустарники, не только не продемонстрировали защитного эффекта, но и оказались связаны с повышенным риском болезней сердца. Исследование длилось почти два десятилетия и объединило медицинские данные с анализом городской среды.

С помощью алгоритмов машинного обучения учёные обработали более 350 миллионов изображений улиц, чтобы оценить, сколько деревьев, травы и других зелёных элементов окружает жильё участников. Затем эти показатели сопоставили с данными о развитии сердечно-сосудистых заболеваний.

Выяснилось, что более высокая доля деревьев рядом с домом ассоциируется со снижением риска примерно на 4 процента, тогда как преобладание газонов — с его увеличением примерно на 6 процентов. Авторы отмечают, что разница может быть связана с экологическими функциями разных типов зелени.

Деревья эффективнее охлаждают городской воздух, снижают уровень шума и фильтруют загрязнения, включая мелкие частицы и выхлопные газы. Газоны же нередко требуют регулярного кошения и применения пестицидов, что может ухудшать качество воздуха и нивелировать потенциальную пользу от «озеленения».

По мнению исследователей, результаты показывают, что для здоровья сердца важно не просто наличие зелёных зон, а их структура. Городская политика, ориентированная на сохранение зрелых деревьев, может дать больший профилактический эффект, чем формальное увеличение площади зелёных насаждений за счёт газонов.

Они обсуждают, что чередование периодов приёма пищи и голодания может быть связано со снижением возрастного ухудшения иммунной функции. Учёные проанализировали данные экспериментов и исследований у людей и пришли к выводу, что во время голодания организм переключается с использования глюкозы на более активное окисление жиров и выработку кетоновых тел, включая β-гидроксибутират.

Это может активировать клеточные «режимы экономии и ремонта», такие как аутофагия (переработка повреждённых компонентов клетки) и сигнальные пути, связанные с устойчивостью к стрессу и регуляцией воспалительных реакций. В результате в ряде наблюдений голодание связывали с более низкими уровнями провоспалительных молекул и более «собранной» работой иммунных клеток.

Особое внимание уделено мозгу: хроническое воспаление и окислительный стресс считаются важными факторами возрастных когнитивных изменений, а голодание теоретически может уменьшать нейровоспаление за счёт метаболического «переключения», влияния кетоновых тел и связанных с ними сигнальных эффектов. Авторы подчёркивают ограничения исследования: значительная часть механистических данных получена на животных моделях, а человеческие исследования часто короткие и проводились в относительно здоровых группах.

Кроме того, эффект голодания нередко сопоставим с результатами постоянного ограничения калорий, а для пожилых и особенно «хрупких» людей остаются вопросы безопасности — например, риск потери мышечной массы и нежелательных метаболических последствий.