• Новости
  • Наука
  • Как атомные часы стали эталоном времени и что их может заменить в будущем?
Нейросеть

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

Атомные часы: точность до наносекунд Для обычного человека достаточно знать время с точностью до минуты, чтобы не опаздывать на работу.

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.

Московский комсомолец

Загрязнение воздуха повышает риск глазных болезней
Исследования показали, что загрязнённый воздух может увеличивать риск развития глаукомы и катаракты.

У жителей наиболее загрязнённых районов вероятность возникновения глаукомы оказалась на 70% выше по сравнению с теми, кто живёт в районах с чистым воздухом. Такие выводы были представлены на 44-м конгрессе Европейского общества катарактальных и рефракционных хирургов (ESCRS).

Учёные провели анализ данных миллионов жителей Великобритании и Восточной Азии, полученных из 41 наблюдательного исследования. Они изучали влияние мелких частиц PM2.

5 и PM10, диоксида азота, диоксида серы, озона и угарного газа. Наиболее явная связь была обнаружена для PM2.

5 — мелких частиц, содержащихся в дыме, автомобильных выхлопах и промышленных выбросах. При увеличении их воздействия риск развития глаукомы возрастал примерно на 8%, а катаракты — на 4%.

Для возрастной макулярной дегенерации результаты были менее определёнными. Исследователи предполагают, что длительное воздействие PM2.

5 может приводить к воспалению и окислительному стрессу, повреждая зрительный нерв и хрусталик. Кроме того, загрязнённый воздух напрямую контактирует с поверхностью глаза.

Однако работа не доказывает, что загрязнение является прямой причиной заболеваний глаз. Ранее учёные выяснили, что одна из форм витамина B3 может защищать сетчатку при глаукоме.

Лента ру

Витамин D3 защищает сосуды и почки при апноэ сна
В журнале Frontiers in Physiology опубликовали результаты исследования, согласно которым витамин D3 может снижать повреждения сосудов и почек, которые возникают из-за обструктивного апноэ сна и дефицита витамина D.

Эксперимент провели на 42 крысах, которым смоделировали периодическую нехватку кислорода во время сна, характерную для апноэ. У части животных был дефицит витамина D, а некоторым давали витамин D3 в двух разных дозах в течение 14 дней.

Учёные оценивали работу внутренней оболочки сосудов и состояние тканей почек. Тяжёлая нехватка кислорода и дефицит витамина D приводили к выраженным нарушениям: повышались маркеры воспаления и повреждения сосудов, а уровень оксида азота, который нужен для нормального расширения сосудов, снижался.

Кроме того, исследователи обнаружили повреждения почечных канальцев. Добавление витамина D3 ослабляло эти изменения, причём более высокая доза оказалась эффективнее низкой.

У животных, получавших витамин, характерного повреждения почечных канальцев не обнаружили. Авторы исследования предполагают, что витамин D3 может использоваться как дополнительный способ защиты сосудов и почек при апноэ сна, особенно на фоне дефицита витамина D.

Однако эксперимент проводился только на животных, поэтому переносить полученные дозировки и результаты на людей пока нельзя. Ранее учёные выяснили, что дефицит витамина D при диабете второго типа связан с риском развития эпилепсии.

Лента ру

Матча защищает кишечник и улучшает её свойства с пробиотиками
Учёные из Университета Камерино и Политехнического университета Марке провели исследование, результаты которого опубликованы в журнале Nutrients.

Они изучили влияние матчи на клетки кишечника с вызванным воспалением, воспроизведя процесс пищеварения в лаборатории. Матча показала защитный эффект для кишечного барьера, помогая сохранить его целостность.

Затем исследователи сравнили обычную матчу с той, в которую добавили пробиотические дрожжи Lachancea thermotolerans. В этом варианте содержание галловой кислоты — полифенола с антиоксидантными свойствами — оказалось на 322 процента выше, а кофеина — на 40,5 процента ниже, чем в обычной матче.

Кроме того, сочетание матчи с пробиотиком снизило активность NF-κB — одного из ключевых регуляторов воспаления. Сама матча более чем вдвое повысила выживаемость полезных дрожжей после имитации пищеварения.

Таким образом, добавление пробиотика улучшило состав матчи и усилило некоторые полезные эффекты. Однако исследование проводилось на клетках, поэтому результаты ещё предстоит подтвердить у людей.

Ранее учёные выяснили, что употребление улуна и зелёного чая снижает риск развития депрессии.

Лента ру

Изучают регенерацию уретры
Учёные из Института урологии и репродуктивного здоровья человека и Института регенеративной медицины Сеченовского университета изучили результаты восстановления уретры с использованием стандартных и модифицированных биоматериалов.

Они пришли к выводу, что данные неоднозначны, и предложили способы их корректировки. На разных этапах исследования специалисты анализировали эффективность биосовместимых конструкций и условия, необходимые для полноценного восстановления органа.

В рамках долгосрочного эксперимента они проследили за заживлением уретры после имплантации коллагеновой мембраны у кроликов в течение девяти месяцев. К третьему месяцу результаты были обнадеживающими: биоматериал интегрировался, слизистая оболочка восстанавливалась, нарушений проходимости не наблюдалось.

Однако при дальнейшем наблюдении исследователи зафиксировали нелинейность процесса — постепенное развитие рубцовых изменений, которые становились клинически значимыми спустя полгода и позже. Эксперимент показал, что привычных сроков наблюдения (два-три месяца) недостаточно для оценки окончательного результата.

Уретра отличается от других полых органов сложным строением и постоянной функциональной нагрузкой, поэтому технологии, эффективные в других областях регенерации мягких тканей, нельзя механически переносить в реконструктивную урологию. Директор Института регенеративной медицины Сеченовского университета Пётр Тимашев говорит: «Раньше основное внимание при создании имплантируемых конструкций уделялось восстановлению слизистой оболочки и отсутствию выраженного воспаления.

Длительное наблюдение показало, что даже при идеальной картине на ранних сроках этого недостаточно. Для полноценного восстановления уретры необходимо воспроизвести архитектуру всей её стенки и обеспечить согласованную регенерацию разных типов тканей.

Понимание этих ограничений задаёт новые стандарты для будущих разработок». Заместитель директора по научной работе Института урологии и репродуктивного здоровья человека Сеченовского университета Евгений Шпоть считает: «Применение современных биоматериалов открывает новые возможности в реконструктивной урологии.

Наша задача — не только восстановить проходимость уретры, но и снизить риск повторного рубцевания, чтобы результат операции оставался устойчивым в долгосрочной перспективе. Для пациента это означает меньше повторных вмешательств и более высокое качество жизни».

Учёные предложили применять биомедицинские клеточные продукты (БМКП) для более точного управления регенерацией и формирования всех слоёв уретры. Это позволит снизить риски позднего рубцевания.

Московский комсомолец