• 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

Планируй путешествие на затмение
CNN советует тем, кто хочет увидеть полное солнечное затмение, начать планировать поездку заранее.

В ближайшее десятилетие на Земле будет много таких затмений, и то, которое ожидается в следующем году, может стать одним из самых впечатляющих. Доктор Райан Френч, астрофизик из Лаборатории физики атмосферы и космоса в Боулдере, штат Колорадо, и соавтор книги «Маленькая книга о затмениях», говорит, что полное солнечное затмение 2 августа 2027 года будет особенно продолжительным и впечатляющим.

Полная фаза затмения продлится более шести минут. По данным Национальной солнечной обсерватории, полоса полной фазы затмения пройдёт через юг Испании, Гибралтар, Марокко, Алжир, Тунис, Ливию, Египет, Саудовскую Аравию, Сомали и Йемен.

Затмение пройдёт над Долиной царей в Луксоре и Великой пирамидой в Гизе в Египте, а также над Меккой в Саудовской Аравии. Френч отмечает, что в августе на всём пути затмения почти наверняка будет солнечно, потому что большая часть этого пути проходит по пустыне.

Частичное затмение будет видно на большей части Европы, в значительной части Африки, на Ближнем Востоке и в Юго-Восточной Азии, а также на востоке Канады и в северной части штата Мэн в Северной Америке, сообщает НАСА. В следующий раз полное солнечное затмение можно будет наблюдать в США 30 марта 2033 года, но даже тогда траектория затмения будет проходить только над Аляской, а полная фаза продлится 2 минуты 37 секунд.

В Австралии за 10 лет, начиная с 2028 года, произойдёт четыре полных затмения, и все они пройдут через крупные города, говорит Френч. Учёный, который смог наблюдать затмение из Испании, отмечая свой день рождения, советует бронировать жильё заранее.

CNN называет несколько затмений, ради которых стоит отправиться в путешествие: 22 июля 2028 года — Австралия и Новая Зеландия; 25 ноября 2030 года — Намибия, Ботсвана, ЮАР, Лесото и Австралия; 20 марта 2034 года — Нигерия, Камерун, Чад, Судан, Египет, Саудовская Аравия, Иран, Афганистан, Пакистан, Индия и Китай; 1 сентября 2035 года — Китай, Северная и Южная Корея и Япония; 13 июля 2037 года — Австралия и Новая Зеландия; 26 декабря 2038 года — Австралия и Новая Зеландия.

Московский комсомолец

Нейросеть
Помогла клеточная терапия сердца
Пациентам с тяжёлой сердечной недостаточностью стало легче после лечения с применением клеток сердечной мышцы, выращенных из стволовых клеток.

Физические нагрузки они стали переносить лучше, и кровоснабжение сердца у них улучшилось. Об этом сообщается в журнале Nature Medicine (NM), где были опубликованы результаты исследования.

В эксперименте участвовали 20 человек с тяжёлой ишемической сердечной недостаточностью. Всем сделали операцию по восстановлению кровотока в сердце, а половине пациентов дополнительно ввели в повреждённую сердечную мышцу 200 миллионов выращенных в лаборатории клеток сердца.

Через год пациенты, получившие клеточную терапию, проходили в шестиминутном тесте ходьбы в среднем на 169 метров больше, чем участники контрольной группы, у которых улучшение составило около 97 метров. Также у пациентов, прошедших клеточную терапию, лучше восстановилось кровоснабжение повреждённых участков сердца.

При этом фракция выброса — один из главных показателей работы сердца — в обеих группах изменилась примерно одинаково. Побочным эффектом лечения стали временные нарушения сердечного ритма в первые недели после процедуры.

У большинства они прошли сами, а двум пациентам потребовалось лечение. В течение последующего года опасных устойчивых аритмий и признаков образования опухолей у участников не обнаружили.

Авторы считают, что технология может стать новым способом восстановления повреждённой сердечной мышцы, а не только облегчения симптомов сердечной недостаточности.

Лента ру

Метаболический синдром повышает риск рака полости рта
Учёные объединили данные четырёх крупных исследований, в которых приняли участие более 6,3 миллиона человек.

В результате метаанализа, опубликованного в журнале Frontiers in Oncology, выяснилось, что метаболический синдром может увеличивать риск развития рака полости рта. Метаболический синдром представляет собой совокупность нарушений обмена веществ, включая повышенный уровень сахара в крови, высокий уровень триглицеридов, абдоминальное ожирение, повышенное давление и низкий уровень «хорошего» холестерина.

За время наблюдения у участников было выявлено 4539 случаев рака полости рта. Анализ показал, что у людей с метаболическим синдромом риск развития этого заболевания был в среднем на 12 процентов выше.

Наиболее заметная связь обнаружилась с повышенным уровнем сахара в крови: при гипергликемии риск был выше на 22 процента. Высокий уровень триглицеридов также был связан с небольшим увеличением риска — примерно на 7 процентов.

Авторы предполагают, что связь между метаболическим синдромом и раком полости рта может объясняться хроническим воспалением, инсулинорезистентностью и окислительным стрессом, которые сопровождают метаболический синдром и способны создавать условия для повреждения клеток. Исследование показывает статистическую связь, а не доказывает, что метаболический синдром непосредственно вызывает рак.

Ранее учёные выяснили, что загрязнённый воздух может повреждать ткани полости рта и повышать риск потери зубов.

Лента ру

Нейросеть
Изучаем особенности Венеры
Александр Базилевский, главный научный сотрудник лаборатории сравнительной планетологии ГЕОХИ РАН, доктор геолого-минералогических наук, рассказывает, что при образовании ударных кратеров более 11 километров в диаметре ветер сдувает выбросы с запада на восток, формируя радиотёмные параболы.

Эти зоны на радарных картах планеты Венера имеют форму параболы и характеризуются пониженным отражением радиоволн из-за мелкодисперсного, сглаженного ветром мелкообломочного материала вокруг ударных кратеров. По словам учёного, при ударе метеорита почвенные слои резко выбрасываются наверх, крупные фракции быстро падают и образуют вал кратера, а тонкая фракция сдувается ветром и по инерции «уходит» влево и вправо, образуя форму параболы.

Эти параболы закрывали собой прежние геологические образования Венеры на площади в несколько сотен километров. Именно на этот тонкодисперсный материал в 1970-х годах и садились аппараты серии «Венера».

Базилевский отмечает, что в местах посадки проводилось неглубокое бурение, но до геологических слоёв сквозь толщу радиотёмных выбросов из кратеров бур не доставал. О венерианской особенности стало известно в начале 2000-х годов, когда её открыли на изображениях, полученных американским аппаратом «Магеллан».

Учёный подчёркивает, что для изучения состава вещества, не перекрытого молодым кратерным песком, необходимо избегать посадки аппаратов в таких местах. Чтобы выяснить, где находится такое вещество, нужно прочертить условно параболические участки с предполагаемыми выбросами вокруг 11-километровых кратеров.

Базилевский говорит, что кратеров много, и если всё учесть, то останется открытых геологических участков процентов 20–30. Большая часть кратеров — довольно старые, а молодых на Венере всего несколько десятков.

Учёный добавляет, что из советских миссий ни один аппарат не садился между параболами, все они садились на них или даже на пересечении сразу двух-трёх таких выбросов. Получается, что, измеряя состав выброса из какого-то кратера, советские аппараты изучали усреднённые данные о коре Венеры, полагая, что исследуют достаточно древние геологические слои.

Базилевский также говорит, что химические пробы показывали наличие материала, напоминающего базальты, но на деле аппараты получали лишь усреднённые данные о коре Венеры. Учёный выражает желание изучить венерианское лавовое вещество и так называемые тесеры — ещё более древние породы, которые ещё ни разу не исследовались.

Возможно, они не базальтового происхождения, в них должно быть меньше железа и больше кальция.

Московский комсомолец

Другие новости