• 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

Улучши сон — снизь вес
Учёные из Нью-Йоркского университета в США выяснили, что более ранний отход ко сну может помочь снизить вес.

Исследование опубликовано в журнале Nursing Research (NR). В эксперименте участвовали 196 человек в возрасте от 21 до 64 лет с преддиабетом, которые спали менее 6,5 часа в сутки.

Добровольцев разделили на две группы. Все участники проходили восьминедельную программу по изменению образа жизни, которая включала рекомендации по питанию, физической активности и борьбе со стрессом.

Одна из групп дополнительно получала консультации по улучшению сна. Участников учили соблюдать режим отдыха и постепенно переносить время отхода ко сну на более ранние часы.

Выяснилось, что в обеих группах улучшилось качество сна и снизилась масса тела. При этом участники дополнительной программы реже испытывали дневную сонливость и стали раньше засыпать.

Анализ показал, что каждый час более раннего засыпания был связан с потерей примерно 600 граммов веса за восемь недель. Эта связь сохранялась независимо от общей продолжительности сна.

Учёные предполагают, что ранний отход ко сну может уменьшать вероятность ночных перекусов и благоприятно влиять на регуляцию аппетита. Однако ни одна из программ не привела к заметному улучшению уровня глюкозы в крови.

Ранее стало известно, что регулярный режим сна связан со снижением риска сердечно-сосудистых заболеваний.

Лента ру

Спаси жизни — замени соль
Учёные из Института глобального здравоохранения Джорджа выяснили, что замена обычной поваренной соли на соль с добавлением калия может помочь предотвратить почти три миллиона смертей и около 10 миллионов новых случаев сердечно-сосудистых заболеваний и болезней почек в мире каждый год.

Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Health. Специалисты смоделировали несколько сценариев — от полной замены обычной соли до её использования только людьми с диагностированной гипертонией — и оценили возможные последствия перехода на обогащённую калием соль в 193 странах.

Соль с добавлением калия отличается от обычной тем, что часть хлорида натрия в ней заменена хлоридом калия. По вкусу и способу использования она практически не отличается от привычной поваренной соли.

Исследователи объяснили, что избыток натрия и недостаток калия способствуют повышению артериального давления, что увеличивает вероятность инсультов, инфарктов и заболеваний почек. Замена соли позволяет одновременно сократить потребление натрия и увеличить поступление калия.

Согласно расчётам, массовый переход на такую соль потенциально способен предотвратить до каждой десятой смерти от сердечно-сосудистых заболеваний в большинстве стран. Однако учёные предупредили, что людям с тяжёлыми заболеваниями почек и принимающим некоторые лекарства необходимо соблюдать осторожность из-за риска повышения уровня калия в крови.

Лента ру

Кудзу помогает сократить употребление алкоголя
Учёные из Калифорнийского университета в Сан-Франциско выяснили, что экстракт растения кудзу может помочь людям с алкогольной зависимостью сократить количество эпизодов чрезмерного употребления спиртного.

Результаты исследования опубликованы в журнале American Journal of Psychiatry (AJP). В эксперименте участвовали 120 взрослых с расстройством, связанным с употреблением алкоголя, которые выпивали большие дозы спиртного не реже одного раза в неделю.

Половина добровольцев получала стандартизированный экстракт кудзу, остальные — плацебо. В течение 12 недель участники принимали препарат примерно за 2,5 часа до предполагаемого употребления алкоголя.

Обе группы также еженедельно получали краткие консультации специалистов. К концу исследования в группе кудзу среднее количество дней с чрезмерным употреблением алкоголя сократилось с 2,15 до 1,42 в неделю.

В группе плацебо показатель практически не изменился — с 2,15 до 2,06 дня. Положительный эффект сохранялся и спустя три месяца после завершения лечения.

Участники хорошо переносили экстракт, а частота побочных эффектов не отличалась от группы плацебо. Авторы исследования считают, что кудзу может стать дополнительным средством для сокращения употребления алкоголя.

Лента ру

Обсерватория возвращается на Землю
Обсерватория Нила Герелса Swift, созданная американским космическим агентством, завершает свой 22-летний космический полёт и возвращается на Землю.

Некоммерческая аэрокосмическая корпорация объявила, что обломок металла рухнет примерно через пару часов. По оценкам НАСА, вероятность того, что опалённые обломки Swift причинят кому-либо вред, очень мала, и для большинства людей риск равен нулю.

Орбита Swift расположена под углом 20,6 градусов к экватору, и пока точно не ясно, где потерпит крушение аппарат. Траектория полёта обсерватории проходит над территориями Африки, Центральной и Южной Америки, Азии и Австралии, сообщает аэрокосмическая корпорация, но это включает в себя и более обширные участки океана.

Астрофизик Альфредо Карпинети подчёркивает: «Он не упадёт в ваш сад. В основном он сгорит в атмосфере.

Некоторые уцелевшие частицы упадут в пределах 21° от экватора». Астроном Фил Эванс выразил смешанные чувства по поводу «смерти» обсерватории.

Он рассказал, что сегодня работал, не спуская глаз с веб-сайта, отслеживающего Swift. «Swift была действительно уникальной обсерваторией, которая во многих отношениях раздвинула границы того, что мы можем сделать с помощью космических телескопов», — поясняет Эванс.

Запущенный 20 ноября 2004 года, Swift должен был проработать в космосе всего два года. Тогда специалисты разработали прибор для наблюдения гамма-всплесков — остаточного свечения после сильных взрывов во Вселенной, таких как столкновение двух звёзд.

Эти лучи представляют собой разновидность света, но, в отличие от света от вашей лампы или телефона, они содержат огромное количество энергии. В итоге Swift провёл более двух десятилетий, кружа на высоте около 370 миль над поверхностью, прежде чем медленно упасть обратно на Землю.

«Работа над Swift была полезной и захватывающей (а иногда приводила в бешенство, как, например, в тот раз, когда во время моей рабочей смены произошёл выброс гамма-излучения, как раз когда я принимал ванну)», — рассказывает Эванс. Данные телескопа помогли обнаружить рябь в ткани пространства-времени, называемую гравитационными волнами, в 2017 году: они были вызваны столкновением пары нейтронных звёзд — плотных остатков коллапсировавших звёзд — друг с другом.

НАСА действительно пыталось спасти уникальный телескоп, используя космический аппарат размером с холодильник, запущенный с атолла Кваджалейн посреди Тихого океана, но в июле он попал в плохую погоду и вышел из строя. В октябре агентство отключило Swift, подготовив почву для того, чтобы он был «разорван» атмосферой Земли на части, превратившись в шлейф пылающих обломков.

По словам Эванса, тот факт, что НАСА пыталось спасти Swift, показывает, как сильно этого будет «не хватать».

Московский комсомолец

Другие новости