• 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

Учёные нашли связь препаратов от давления с лечением язвенного колита
Учёные из Северо-Западного университета Соединённых Штатов Америки и Кильского университета Германии выяснили, что некоторые препараты для снижения артериального давления могут усиливать эффективность лечения язвенного колита — хронического воспалительного заболевания кишечника.

Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Medicine. Специалисты изучили данные более 1300 пациентов с язвенным колитом, которые участвовали в двух клинических испытаниях препарата ведолизумаб.

Это лекарство применяется для лечения заболевания, но помогает добиться длительной ремиссии не всем. Анализ образцов крови и тканей кишечника показал, что слабый ответ на лечение связан с воспалением кровеносных сосудов толстой кишки.

Учёные выяснили, что этот процесс затрагивает биологический механизм, на который воздействуют некоторые препараты от повышенного давления. Затем исследователи проанализировали медицинские данные почти 9000 пациентов с язвенным колитом и гипертонией.

Выяснилось, что люди, принимавшие ведолизумаб вместе с ингибиторами АПФ или блокаторами рецепторов ангиотензина, реже нуждались в госпитализации и операции по удалению толстой кишки. Другие препараты от давления не показали аналогичной связи.

Положительный эффект не наблюдался и при сочетании этих лекарств с другими средствами для лечения язвенного колита.

Лента ру

Создай материал для реактора
Внутренние стенки термоядерных реакторов подвергаются мощным потокам раскалённой плазмы.

Это делает выбор оптимального материала одной из главных задач для конструкторов будущих электростанций. Вольфрам — популярный материал для внутренних поверхностей токамаков, поскольку у него высокая температура плавления (3422 °C) и отличная теплопроводность.

Однако твёрдый вольфрам может локально разрушаться при кратковременном воздействии выбросов плазмы. Для решения этой проблемы используется «жидкометаллическая» защита: участок вольфрамовой стенки покрывают тонким слоем жидкого лития, который испаряется и создаёт облако, экранирующее внутреннюю поверхность реактора от теплового удара.

Для «напитывания» вольфрама литием применяют вольфрамовую губку из спрессованных тонких проволочек. По ним жидкий металл сам, без насосов, поднимается и распространяется по поверхности стенки реактора.

Однако прикрепить такую «губку» из вольфрама с литием к стальной основе — корпусу реактора — было сложно. Точечная сварка и зажимы не обеспечивали хорошего контакта: структура перегревалась, локально оплавлялась и разрушалась.

Учёные нашли идеальное решение — сделать из стальной основы и пористой структуры единый материал, который не давал бы перегреться этой структуре с литием. Вместо распространённой стали разработчики взяли сплав никеля и железа.

Именно с таким сплавом вольфрам соединился более гармонично. «Сплав Ni34Fe — оптимальный материал матрицы композита, — объясняет инженер кафедры №9 «Физические проблемы материаловедения» НИЯУ МИФИ Никита Попов.

— В его структуре нет ни хрупких прослоек, ни трещин, а содержание стойкого к высоким температурам вольфрама значительно выше, чем в стальных аналогах. По сути, мы придумали промежуточную прослойку между стальным корпусом реактора и вольфрамовой структурой.

Получилось что-то вроде бутерброда, который не будет перегреваться и разрушаться внутри реактора».

Московский комсомолец

Диета влияет на здоровье костей
Исследования показали, что приверженность средиземноморской диете снижает риск переломов шейки бедра, в то время как западный тип питания негативно влияет на здоровье костей.

Такой вывод сделали учёные, проанализировав данные предыдущих исследований. Результаты опубликованы в журнале Food & Function (F&F).

Специалисты изучили, как разные типы питания — западное, средиземноморское и вегетарианское — влияют на состояние костной ткани. Они рассмотрели не только состав рациона, но и то, как обработка и структура продуктов влияют на усвоение питательных веществ.

Оказалось, что средиземноморская диета чаще связана со снижением риска переломов шейки бедра, а не с увеличением минеральной плотности костей. Западный тип питания в большинстве исследований показывал менее благоприятные результаты, хотя они различались в зависимости от участников и состава рациона.

Данные о вегетарианском питании оказались неоднозначными. В некоторых исследованиях у веганов был повышен риск переломов шейки бедра, но надёжность этих результатов оказалась низкой.

Учёные подчеркнули, что на здоровье костей влияет не только количество полезных веществ в пище, но и способность организма их усваивать. Она зависит от возраста, состояния пищеварительной системы, работы почек и других особенностей организма.

Ранее стало известно, что витамин K способствует повышению прочности костей.

Лента ру

Черника замедляет рост опухолей
Учёные, проанализировав результаты ранее проведённых исследований, пришли к выводу, что вещества в составе черники могут замедлять рост злокачественных опухолей и препятствовать распространению раковых клеток.

Этот вывод опубликован в журнале Food amp; Function (Famp;F). Специалисты изучили научные работы, посвящённые влиянию черники на развитие онкологических заболеваний, и обратили особое внимание на антоцианы, флавонолы и фенольные кислоты — природные соединения, содержащиеся в ягодах.

Выяснилось, что эти вещества могут воздействовать на клеточные механизмы, которые участвуют в развитии опухолей. В лабораторных экспериментах компоненты черники замедляли размножение раковых клеток, нарушали их деление и запускали процесс их естественной гибели.

Подобные эффекты наблюдались при изучении клеток рака молочной железы, лёгких, яичников и кишечника. Эксперименты на животных показали, что некоторые компоненты черники могут уменьшать рост опухолей, препятствовать их распространению и образованию новых кровеносных сосудов, которые необходимы для питания раковых клеток.

Авторы считают, что соединения, содержащиеся в чернике, могут стать перспективной основой для разработки средств профилактики и дополнительной терапии онкологических заболеваний. Однако пока нет доказательств того, что употребление черники предотвращает или лечит рак у людей.

Ранее учёные выяснили, что регулярное употребление черники может улучшать кровоснабжение мозга.

Лента ру

Другие новости