• 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

Обнаруживают уран в космосе
Американский физик Данагулян разработал концепцию нового метода обнаружения урана в космосе.

Этот метод нарушает положения Договора по космосу 1967 года, который запрещает размещение ядерного оружия на орбите. Суть метода заключается в использовании процесса расщепления нейтронов.

Когда высокоэнергетические протоны из поясов Ван Аллена сталкиваются с ядрами урана на борту подозрительного аппарата, они выбивают из них характерные нейтроны. Их можно засечь специальным детектором.

Если спутник-инспектор пролетит по правильной орбите в нужное время, сигнал укажет на наличие необычного количества урана. Данагулян уверен, что необходимая технология уже существует, хотя инженерная реализация в космосе сопряжена с огромными сложностями.

Идея появилась, когда один из студентов Данагуляна изучал расщепление нейтронов. Автор называет свою работу технико-экономическим обоснованием, которое призвано показать, что проект реализуем, а не построить готовую систему.

Физик столкнулся с неожиданным препятствием: несмотря на то, что его команда всегда работала открыто над контролем над вооружениями и проверкой боеголовок, в этом проекте секретность оказалась абсолютной. Коллеги из секретных лабораторий не могли делиться информацией, что ставит под сомнение возможность быстрого международного сотрудничества.

Однако сам физик настроен оптимистично и сравнивает важность такой системы с созданием Starlink. Он утверждает, что проверка соблюдения Договора по космосу нужна для безопасности не меньше, чем глобальный интернет.

По его оценкам, полноценная система будет дорогой и сложной, но её создание неизбежно, если человечество хочет избежать ядерной конфронтации на орбите.

Московский комсомолец

Нейросеть
Историк раскрывает тайну голландского корабля
Историк сообщил, что в найденных документах детально описано, как голландское торговое судно «Дом ван Кеулен» попало в «очень бурную погоду» у берегов Англии и было оставлено экипажем, который покинул корабль с ценным грузом на борту.

Все детали, включая дату, местоположение и происхождение монет и других предметов, соответствуют тому, что десятилетиями находилось на дне моря. Археологи считают, что это открытие проливает свет на торговые связи XVII века между Марокко, Нидерландами и Великобританией, а также на могущество династии Саадиан, которая правила в Марокко и чеканила золотые монеты, ставшие ключом к разгадке.

От самого корабля практически ничего не осталось: дерево сгнило, металл проржавел. Единственными зацепками для исследователей стали необычный груз, включающий не только золото, но и козьи шкуры, печать торговца и керамику, а также монеты с выбитой датой чеканки.

Самая поздняя из них — 1632 года. Именно она позволила сузить временной промежуток и указать, что крушение произошло не раньше этого года.

Это совпало с датой иска, обнаруженного Фрилом. По словам историка, этот факт стал решающим аргументом в идентификации судна, хотя о самом «Доме ван Кеулене» не сохранилось ни картин, ни эскизов, и почти ничего не известно о его внешнем виде, конструкции или предыдущих рейсах.

«Такая скромная идентификация имеет огромное научное значение, поскольку она помогает восстановить картину морской торговли XVII века, когда голландские купцы активно возили африканское золото из Марокко в Амстердам», — рассказывает историк. Руководитель отдела исследований Британского музея Джереми Хилл подчеркнул, что эта находка напоминает, как много ещё тайн скрыто в морских глубинах.

Он отметил, что даже спустя столетия совместная работа экспертов может превратить разрозненные артефакты в целостную историю, связывающую три страны и несколько культур в общем узле морской судьбы.

Московский комсомолец

Объясняют учёные: почему осьминоги умные
Головоногие моллюски, такие как осьминоги и каракатицы, оказались исключением в теории эволюции мозга.

Учёные пытаются понять, почему у осьминогов такой большой мозг, несмотря на то что они живут уединённо, часто проявляют агрессию к сородичам, а некоторые даже практикуют каннибализм. Они умирают вскоре после размножения, не имея ни родительских навыков, ни элементарных социальных структур.

Исследователи во главе с британским психологом Майклом Мутукришной пересмотрели устоявшиеся догмы, предложив альтернативу. Согласно гипотезе культурного мозга, решающую роль играет не общительность, а способность хранить и управлять информацией, полученной через индивидуальное обучение в сложной и богатой ресурсами среде.

В новом исследовании учёные собрали сравнительные данные о размере мозга и экологии 79 видов головоногих. Выяснилось, что самыми «умными» оказались те, кто живёт на морском дне и в мелководных прибрежных зонах.

Там разнообразие ландшафтов, обилие пищи и огромное количество укрытий и расщелин требуют от моллюска постоянной адаптации, способности менять форму, охотиться на разную добычу, использовать инструменты и запоминать сложные маршруты. При этом их социальное поведение оставалось минимальным.

А те виды, которые действительно демонстрировали групповую жизнь (кальмары и каракатицы), не показывали прямой зависимости между уровнем общительности и объёмом мозга. Это говорит о том, что гипотеза социального мозга просто неприменима к этим животным.

Специалист по осьминогам Дженнифер Мазер подчеркнула, что это открытие должно напомнить: научные догмы всегда нужно подвергать сомнению. Мутукришна добавил, что их работа началась с математической модели для объяснения эволюции человеческого мозга, которая предсказывала второй путь к интеллекту через богатство и сложность среды, а не через численность группы.

Теперь эти данные подтверждают, что осьминоги, кальмары и каракатицы стали идеальным природным экспериментом, доказывающим, что существует несколько дорог к развитию разума, и социальность — лишь одна из них, но отнюдь не единственная.

Московский комсомолец

Изучают влияние Эль-Ниньо
Эль-Ниньо — это климатическое явление, которое возникает в тропической части Тихого океана и обычно повышает глобальные температуры, а также способствует экстремальным погодным условиям.

CNN напоминает, что ситуация усугубляется антропогенным изменением климата, которое приводит к повышению фоновой температуры на планете. В результате годы Эль-Ниньо становятся всё более экстремальными, что оказывает разрушительное воздействие на жизни людей и мировую экономику.

Учёные из Института океанографии имени Скриппса исследовали возможность использования солнечной геоинженерии для смягчения последствий Эль-Ниньо. Они изучали «осветление морских облаков», которое включает в себя распыление частиц в океанских облаках, чтобы отражать солнечный свет от Земли обратно в космос.

Исследователи не могли провести реальные геоинженерные эксперименты, опасаясь «катастрофических непреднамеренных последствий», поэтому вместо этого они обратились к «естественному эксперименту». Лесные пожары «Чёрного лета» в Австралии в 2019 и 2020 годах сожгли десятки миллионов акров земли и привели к гибели сотен людей.

В результате них также образовались клубы дыма, которые смешались с облаками над Тихим океаном. Предыдущие исследования показали, что эти ультраотражающие облака возвращают больше солнечной энергии обратно в космос и охлаждают Тихий океан, способствуя последующему явлению Ла-Нинья.

Кейт Рике, автор исследования и специалист по климату, говорит, что идея заключается в том, чтобы использовать геоинженерию как временный инструмент, нацеленный на конкретное сезонное или многолетнее событие, которое почти гарантированно принесёт значительный ущерб. Она подчеркнула, что статья не пропагандирует геоинженерию, а лишь подтверждает концепцию и показывает, что она заслуживает дальнейшего изучения.

Джеймс Хейвуд, профессор атмосферных наук в Университете Эксетера, утверждает, что остаётся «много-много вопросов без ответов и неопределённостей относительно жизнеспособности осветления морских облаков» с точки зрения контроля его воздействия на охлаждение. Он также отметил технические проблемы, связанные с получением частиц нужного размера и количества для достижения желаемого уровня охлаждения.

Дэвид Кейт, профессор геофизических наук в Чикагском университете, указал на инженерные проблемы. Он сказал, что спустя почти два десятилетия после начала исследований опрыскиватели для осветления морских облаков показали высокую скорость распыления, которая в сто раз меньше, чем нужно для практического использования.

Этот метод может быть физически возможен, но в настоящее время «такой технологии просто не существует».

Московский комсомолец