• 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

Помогла пересадка нервных клеток
В журнале Nature Communications опубликовано исследование, в котором рассказывается об успешной пересадке нервных клеток для восстановления повреждённой после инсульта ткани мозга у мышей.

Пересаженные клетки прижились и превратились в зрелые нейроны, что способствовало улучшению двигательных функций. Учёные использовали нервные клетки-предшественники, полученные из человеческих индуцированных плюрипотентных стволовых клеток.

Эти клетки пересаживали непосредственно в повреждённые участки мозга мышей после экспериментально вызванного инсульта. Более пяти недель клетки сохранялись в мозге и в основном превращались в зрелые нейроны.

В повреждённой ткани активизировалось образование новых кровеносных сосудов и нейронов, восстанавливался гематоэнцефалический барьер и уменьшалось воспаление. У мышей после терапии улучшились походка и мелкая моторика.

Анализ показал, что пересаженные нейроны взаимодействовали с клетками мозга животных через несколько молекулярных сигнальных путей, что могло способствовать восстановлению нервной ткани. Авторы исследования считают, что трансплантация нервных клеток может стать новым способом восстановления мозга после инсульта.

Однако метод пока испытан только на животных, и его эффективность и безопасность для людей ещё предстоит изучить.

Лента ру

Растения улучшают когнитивные функции
Учёные пришли к выводу, что определённые лекарственные растения могут оказывать положительное влияние на память и другие когнитивные функции при возрастных нарушениях.

Этот вывод основан на обзоре исследований, опубликованном в журнале Nutrients. Среди наиболее перспективных растений были выделены бакопа (Bacopa monnieri), женьшень (Panax ginseng) и шафран (Crocus sativus).

В клинических исследованиях было обнаружено, что их приём связан с улучшением памяти и результатов тестов, оценивающих общее состояние когнитивных функций. Учёные объясняют потенциальный эффект растительных средств тем, что они могут воздействовать на несколько процессов в мозге одновременно.

Содержащиеся в них соединения способны уменьшать окислительный стресс и воспаление, поддерживать работу митохондрий, а также влиять на процессы, связанные с накоплением бета-амилоида и патологическими изменениями тау-белка. Эти белки играют важную роль в развитии болезни Альцгеймера.

Кроме того, некоторые растительные соединения могут поддерживать нейропластичность — способность мозга изменять существующие и формировать новые связи между нервными клетками. Именно эти процессы необходимы для обучения и памяти.

Однако авторы обзора подчёркивают, что доказательств пока недостаточно, и поэтому растительные средства не могут считаться заменой стандартному лечению когнитивных нарушений. Ранее учёные выяснили, что постоянно высокий уровень кортизола может способствовать ускорению ухудшения памяти.

Лента ру

Создают мРНК-вакцину для лечения рака лёгкого
Старший научный сотрудник лаборатории биологии опухолевой прогрессии Марина Патышева сообщила ТАСС, что учёные НИИ онкологии Томского НИМЦ РАН создали прототип мРНК-вакцины для персонализированного лечения немелкоклеточного рака лёгкого.

В основе метода лежит поиск уникальных мутаций в опухоли пациента, после чего создаются соответствующие мРНК. Затем начинается выработка антигенов, и иммунная система обучается атаковать раковые клетки.

Патышева отметила, что формируется направленный иммунный ответ против опухолевых клеток.

Лента ру

Изучи корональные дыры
Корональная дыра — это участок в солнечной короне, где плотность и температура плазмы снижены примерно в сто раз по сравнению с другими областями короны.

Это происходит из-за разрыва силовых линий магнитного поля, которые обычно замкнуты и удерживают плазму. В месте разрыва силовые линии магнитного поля расходятся, позволяя плазме свободно истекать в межпланетное пространство.

Из-за отсутствия светящейся плазмы корональные дыры выглядят как тёмные пятна на Солнце. Всё, что находится напротив этой дыры, попадает под поток вытекающего вещества, то есть под солнечный ветер.

Корональная дыра отличается от солнечных вспышек тем, что является долгоживущим объектом. Сила воздействия солнечного ветра из корональной дыры на Землю меньше, чем у вспышек и корональных выбросов.

Потоки солнечного ветра от корональной дыры могут вызывать возмущение магнитного поля Земли, приводя к магнитным бурям, но, как правило, они бывают невысокого уровня. Считается, что появление корональных дыр связано с периодом минимальной солнечной активности.

В настоящее время Солнце находится на спаде своей активности, который начался после пика, зафиксированного в октябре 2024 года. Специалисты ожидают полный минимум солнечной активности после 2030 года.

Новая корональная дыра возникла на солнечном диске, повёрнутом в сторону нашей планеты, 21 сентября. Предыдущий раз дыра примерно такого же размера (протяжённостью с солнечный радиус, составляющий около 700 тысяч километров) возникала на Солнце в январе этого года в форме перевёрнутой цифры «1».

Появление таких объектов на Солнце фиксируется с помощью изображений, полученных в рентгеновском диапазоне с космических спутников. Корональные дыры — это один из основных факторов, влияющих на ионосферу и магнитное поле Земли.

Пик воздействия солнечного ветра от новой корональной дыры ожидается в четверг, 24 сентября. По словам специалистов ИКИ РАН, магнитная буря, которая возникнет под воздействием солнечного ветра, скорей всего, не превысит уровня G1–G2 по пятибалльной шкале.

Более сильные магнитные бури могут вызвать сбой в работе компьютеров или нарушить радиосвязь в результате того, что заряженные частицы возмущают ионосферу, увеличивая сопротивление для спутников на низких орбитах.

Московский комсомолец