• 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

Нейросеть
Изучи скорость вращения чёрных дыр
Чёрные дыры в общественном сознании часто представляются просто как объекты, поглощающие всё вокруг.

Однако они обладают вращением, которое может приближаться к световой скорости. Это вращение имеет критическое значение для понимания воздействия чёрных дыр на окружающий газ, формирования джетов и влияния на эволюцию галактик.

Учёные давно спорят о предельной скорости вращения чёрной дыры. В 1970-х годах Кип Торн рассчитал, что она может раскручиваться до 99,8% от скорости света, а дальнейший разгон ограничивается фотонами, испускаемыми горячим диском вещества, которые создают эффект торможения.

В 2004 году Чарльз Гэмми с коллегами предложил альтернативный взгляд: мощные магнитные выбросы, возникающие у быстро вращающейся дыры, сами действуют как тормоз, не позволяя превысить отметку около 93,75% скорости света. Данные телескопа Event Horizon Telescope, который впервые получил прямые снимки чёрных дыр, могли бы разрешить этот спор.

Однако моделирование, проведённое группой астрономов из Университета Вирджинии под руководством Тиган Томас, показало, что пока это невозможно. EHT объединяет радиотелескопы по всему миру в единую систему с разрешением около 20 микросекунд дуги.

Учёные создали трёхмерные симуляции окрестностей сверхмассивной чёрной дыры в центре Млечного Пути при двух указанных скоростях вращения и сгенерировали синтетические снимки. Выяснилось, что при нынешнем разрешении инструмента оба варианта вращения практически неотличимы.

Скорость поступления вещества, структура потоков и даже поляризация излучения дают почти одинаковую картину. Астрономы возлагают надежды на так называемое фотонное кольцо — тончайший светящийся контур внутри размытого диска.

Его форма крайне чувствительна к массе и вращению, но для его чёткого наблюдения требуется разрешение около 5 микросекунд дуги, что значительно выше возможностей EHT. Такую точность способен обеспечить будущий проект Black Hole Explorer — космическая миссия NASA, запуск которой запланирован на ближайшее десятилетие.

Если вывести радиотелескоп на орбиту и объединить его с наземной сетью, разрешающая способность системы возрастёт настолько, что позволит напрямую увидеть фотонное кольцо. Это даст возможность проверить обе теоретические модели и определить, какая из них соответствует реальности.

Московский комсомолец

Учёные замедляют рост рака лёгких
Учёные из США нашли способ замедлить развитие наиболее часто встречающейся формы рака лёгких.

Для этого они использовали две природные молекулы — микроРНК-15a и микроРНК-16. Результаты их работы опубликованы в журнале FASEB BioAdvances.

Исследователи изучили клетки немелкоклеточного рака лёгкого и обнаружили, что повышение уровня микроРНК-15a и микроРНК-16 значительно уменьшает выработку белков, которые нужны для быстрого роста опухоли. Эти молекулы небольшого размера регулируют активность генов и помогают клеткам контролировать процессы роста и деления.

Авторы исследования объясняют, что при развитии рака система контроля нарушается, и клетки начинают бесконтрольно размножаться. Восстановление уровня микроРНК помогло частично вернуть этот механизм и замедлить рост опухолевых клеток.

Сейчас учёные разрабатывают технологию, которая позволит доставлять такие молекулы прямо в клетки опухоли с помощью специальных вирусных носителей. Однако исследователи подчёркивают, что пока это не новый метод лечения рака лёгких.

Работа проводилась на клеточных моделях, и эффективность и безопасность такого подхода ещё предстоит подтвердить в исследованиях с участием людей. Ранее стало известно, что избыточный жир в области живота увеличивает риск развития рака лёгких.

Лента ру

Нейросеть
Учёные выяснили влияние одиночества
Эксперты из Бристольского университета и Амстердамского медицинского центра в своей публикации в журнале Nature Communications сообщили, что одиночество влияет на психическое здоровье и общее состояние человека.

В исследовании использовались данные из британского биобанка, методы сравнения родственников и генетический анализ, чтобы определить причинно-следственные связи и получить более достоверные результаты. Учёные выяснили, что субъективное ощущение одиночества, то есть недостаток близких отношений, сильнее влияет на здоровье, чем объективная социальная изоляция, связанная с малым количеством контактов.

Люди, которые чувствуют себя одинокими, чаще сообщают о снижении качества жизни, ухудшении психического состояния и наличии нескольких хронических заболеваний. Хотя в рамках исследования не было найдено убедительных доказательств того, что одиночество напрямую вызывает физические болезни, полностью исключать такую связь нельзя.

Для её подтверждения потребуются дополнительные исследования. Автор статьи — Александр Лучкин.

Московский комсомолец

Археологи раскрыли тайну древних египтянок
Египетские археологи из Университета Бени-Суэфа установили, что женщины из знатных семей в Древнем Египте четыре тысячи лет назад умели обращаться с оружием и активно участвовали в охоте.

Об этом стало известно из публикации в журнале Popular Science 17 июля. Учёные под руководством Зейнаб Хашеш изучили останки шести женщин, обнаруженных в некрополе Дахшур, который находится рядом с пирамидами Гизы.

Среди них четыре сестры — дочери фараона Аменемхета II, правившего в эпоху Среднего царства. Мумии были найдены в конце XIX века, но долгое время считались утерянными.

Повторно идентифицировать их удалось в 2020 году в Каирском египетском музее. По словам археолога Зейнаб Хашеш, члены королевской семьи, особенно женщины, регулярно занимались сложными физическими видами деятельности, требующими высокой квалификации.

Например, охотой и стрельбой из лука. Исследование скелета принцессы Иты, которая умерла в возрасте от 28 до 34 лет, показало, что у неё были хорошо развиты места прикрепления мышц в верхней части тела.

Аналогичные изменения костей у её сестры Итауэрет также свидетельствуют о многолетнем увлечении стрельбой из лука. Особенности развития верхних конечностей у всех сестёр указывают на регулярные интенсивные нагрузки, связанные с удержанием тяжёлого оружия и натяжением тетивы.

Это объясняет наличие луков, стрел и булавы в гробницах этих женщин. Эти предметы были не просто символическими дарами, а инструментами, которыми они действительно пользовались.

Несмотря на высокое положение, принцессы подвергались различным травмам и заболеваниям. У Итауэрет обнаружены зажившие переломы рёбер и стопы, а у нескольких аристократок выявлены признаки инфекций и нехватки питательных веществ.

Кроме того, учёные нашли редкие патологии позвоночника, которые могут указывать на близкородственные связи внутри династии.

Московский комсомолец