• 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

Мерзлота тает глобально
Данные 25-летних наблюдений в Арктике, Антарктике и горах подтверждают, что многолетняя мерзлота тает по всему миру.

Результаты исследования опубликованы в журнале Communications Earth & Environment. С 2000 по 2024 год участники Циркумполярной программы мониторинга деятельного слоя (CALM) измеряли мощность сезонноталого слоя — глубину, на которую грунт оттаивает за тёплое время года.

Наблюдения охватили 156 площадок в Арктике, Антарктике, горах Евразии, Центральных Андах и на Тибетском плато. В международный коллектив вошли сотрудники географического факультета МГУ имени М.

В. Ломоносова — Алексей Маслаков, Валерий Гребенец и Лев Кузякин.

Рост мощности протаявшего слоя зафиксирован на 66% площадок Северного полушария и 42% Южного. Быстрее всего меняется горная мерзлота: в Европейских Альпах слой рос в среднем на 10,3 см в год, а местами его глубина удвоилась.

На арктических низменностях прирост скромнее — от 0,8 до 2,3 см в год, в Антарктиде — около 2,5 см, в Андах — от 2 до 6 см в год. Ведущий научный сотрудник кафедры криолитологии и гляциологии географического факультета МГУ Алексей Маслаков отметил, что полученные результаты показали: существующие климатические модели систематически занижают скорость деградации мерзлоты в горных районах.

По его словам, льдистость, состав грунта и мощность органического горизонта объясняют до 92% различий между площадками. Авторы призывают срочно расширять сеть наблюдений в малоизученных регионах, включая Российскую Арктику и горы Центральной Азии.

Учёные ранее предупредили об угрозе инфраструктуре из-за таяния мерзлоты.

Московский комсомолец

Рисование помогает улучшить настроение
С приходом осени световой день уменьшается, что может влиять на эмоциональное состояние человека: у некоторых усиливается апатия, раздражительность и тревожность.

Наталья Суханова, художник, в беседе с Life.ru поделилась мыслями о том, как рисование помогает переключить нервную систему на другой режим работы.

Британские исследователи также подтверждают пользу этого занятия. В одном из экспериментов участники слушали монотонное телефонное сообщение, а часть из них одновременно закрашивала фигуры.

В итоге группа, которая рисовала, лучше справилась с заданием и запомнила больше информации. Суханова отмечает, что важен выбор цвета: тёплые оттенки — жёлтый, оранжевый, охра — создают ощущение уюта и визуально напоминают о солнечном свете, даже если рисунок далёк от совершенства.

Художник связывает работу с цветом с процессами, в которых участвует дофамин, и считает, что это может благоприятно влиять на настроение. Кроме того, рисунок можно закончить за четверть часа и сразу увидеть результат.

По мнению эксперта, это даёт мозгу ощущение, что усилие привело к конкретному итогу, что особенно ценно, когда дни тянутся одинаково. Суханова подчёркивает, что художественные навыки не главное: и ребёнок, рисующий каракули, и взрослый с многолетним опытом живописи получают психологический эффект от самого процесса.

Качество картинки не имеет принципиального значения, поскольку механизм связан с переключением внимания, движением руки и работой с цветом. «Держите под рукой лист бумаги и карандаши, даже если уверены, что рисовать совсем не умеете», — резюмировала художница.

Московский комсомолец

Учёные расширяют генетический алфавит
Учёные из Калифорнийского университета в Сан-Диего создали систему хатимодзи-ДНК — синтетическую структуру, название которой переводится с японского как «восемь букв».

Они удвоили известный генетический алфавит из четырёх букв, добавив к ним четыре искусственно созданных основания. Эти новые элементы образуют ещё две пары и позволяют записывать в молекуле значительно больше информации.

Чтобы искусственный код оказался полезным, его должна распознавать молекулярная машина, с помощью которой клетка считывает ДНК. Учёные сосредоточились на РНК-полимеразе кишечной палочки — ферменте, который перемещается вдоль цепочки ДНК и создаёт на её основе молекулу РНК.

Биохимические эксперименты показали, что бактериальная РНК-полимераза правильно распознаёт две искусственные пары оснований и переносит записанную ими информацию в РНК. Природный фермент смог обработать генетические буквы, которых не существует ни у одного известного организма.

Исследователи применили криоэлектронную микроскопию, чтобы понять механизм. Метод позволил получить изображения РНК-полимеразы во время взаимодействия с синтетической ДНК.

Учёные увидели, что фермент проверяет искусственные основания почти по тем же структурным и химическим признакам, которые использует при работе с обычным генетическим кодом. Полимераза распознала искусственную пару, не имевшую водородных связей, которые в природной ДНК помогают соединять парные основания.

Эксперимент показал, что для считывания информации ферменту достаточно других характеристик молекулы, включая её форму и расположение внутри активного центра. Открытие расширяет возможности синтетической биологии.

Увеличенный алфавит позволяет создавать больше генетических комбинаций и теоретически кодировать молекулы с неприродными свойствами. На его основе могут появиться новые диагностические системы, лекарственные соединения и биологические устройства, запрограммированные на выполнение конкретных функций.

Профессор Дун Ван из Школы фармацевтических наук Калифорнийского университета в Сан-Диего руководил обоими проектами. Основная работа опубликована 2 сентября 2026 года в Nature Communications, связанное исследование вышло 12 августа в Proceedings of the National Academy of Sciences.

Московский комсомолец

Акулы-молоты меняют форму головы с возрастом
У молодых акул-молотов обоих полов голова изначально имеет относительно заострённую переднюю часть, которая с возрастом постепенно округляется.

Ранее учёные полагали, что характерный выступ у самцов появляется после достижения половой зрелости и служит внешним половым признаком. Однако новые измерения показали, что выступ не вырастает у взрослых самцов, а остаётся у них с молодости.

У самок голова с возрастом округляется значительно сильнее. Исследователи изучили 144 акулы из заливов Бискейн и Тампа у разных побережий Флориды.

У животных измеряли тело и фотографировали расширенную переднюю часть головы сверху и снизу. Затем изображения обрабатывали с помощью компьютерного анализа, сравнивая изгибы у особей разного пола и размера.

Учёные также исследовали образцы мышечной ткани, чтобы выяснить, может ли различие объясняться питанием. Популяции из двух заливов действительно использовали разные пищевые ресурсы, однако внутри каждой группы рацион самцов и самок во многом совпадал.

Связи между пищей и формой головы специалисты не нашли. Работа опровергла прежнее объяснение, но не раскрыла назначение различий.

Пока неизвестно, влияют ли они на поиск добычи, плавание, размножение или работу органов чувств. Результаты опубликованы в журнале Integrative Organismal Biology.

Московский комсомолец

Другие новости