• 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

Изучают микропластик в воде
Пластик присутствует практически во всех товарах повседневного спроса, что приводит к его попаданию в окружающую среду.

Примером этого является Большое тихоокеанское мусорное пятно площадью 1,6 млн квадратных километров, содержащее не менее 79 тысяч тонн пластиковых отходов, около 8% из которых — микропластик. Определение концентрации микропластика в природных водах и поиск источников загрязнения важны для оценки потенциальных рисков для обитателей водных экосистем и людей, потребляющих воду.

Учёные лаборатории геохимии наночастиц и лаборатории концентрирования ГЕОХИ РАН использовали оригинальный метод, основанный на использовании растительного масла, для определения концентрации микропластика в пробах воды. Михаил Ермолин, кандидат химических наук, ведущий научный сотрудник ГЕОХИ РАН, рассказывает, что использование метода проточного извлечения микропластика из воды с использованием растительного масла объясняется тем, что все пластики по химической природе гидрофобны и поэтому хорошо взаимодействуют с маслами.

Проточный способ основан на прокачивании воды через специальную центрифугу, в которой удерживается небольшой объём касторового масла (5–10 мл). В результате прокачивания микропластик переходит из воды в масло и концентрируется в нём.

Этот метод позволяет прокачивать неограниченный объём воды, достигая необходимой степени концентрирования. Учёные определили довольно невысокое содержание микропластика в пробах черноморской воды — 6,5 мкг/л.

Результаты работы были опубликованы в журнале Microplastics. По данным международных обзоров в международном журнале MDPI Water, фоновые массовые концентрации микропластика на поверхности моря обычно лежат в диапазоне от 1 до 1000 мкг/л.

Комбинация разработанного метода извлечения микропластика с методом пиролитической газовой хромато-масс-спектрометрией позволила специалистам определить типы микропластика в пробах воды Чёрного моря. Возле Туапсе были обнаружены полиэтилен, полипропилен, бутадиен-стирольный каучук, поливинилхлорид, полиэтилентерефталат.

Ранее этот же метод проточного извлечения микропластика из воды с использованием растительных масел показал свою эффективность при определении микропластика в воде Москвы-реки. Учёные определили тогда его содержание в объёме 107 мкг на литр, то есть на порядок больше, чем в Чёрном море.

Московский комсомолец

Упражнения помогают при СДВГ
Учёные, опубликовавшие свои выводы в журнале Frontiers in Psychology, установили, что физические упражнения могут снижать симптомы синдрома дефицита внимания и гиперактивности (СДВГ), повышать концентрацию и самоконтроль.

Разные виды тренировок оказывают различное воздействие. Например, аэробные упражнения дают более длительный положительный эффект, а высокоинтенсивные интервальные тренировки позволяют достичь результатов за меньшее время.

Занятия, которые требуют быстрой реакции на меняющиеся условия, способствуют улучшению самоконтроля и гибкости мышления. Более предсказуемые упражнения и практики, сочетающие движение с концентрацией внимания, помогают регулировать эмоции и снижать гиперактивность.

Тренировки с одновременным выполнением умственных задач могут улучшать рабочую память. Авторы исследования подчёркивают, что положительный эффект физической активности может быть связан с изменениями в работе нейромедиаторов и механизмов адаптации нервных клеток.

Наиболее убедительные данные получены в исследованиях с участием детей и подростков. Эффективность упражнений для взрослых изучена недостаточно.

Физическая активность рассматривается как дополнение к комплексному лечению СДВГ, а не замена лекарственной терапии. Ранее учёные выяснили, что частое употребление сладких напитков связано с повышенной вероятностью развития СДВГ.

Лента ру

Дым лесных пожаров влияет на здоровье детей
Беременные женщины, которые подвергались воздействию дыма от лесных пожаров, могут иметь повышенный риск рождения ребёнка с астмой.

К такому выводу пришли учёные, представившие свою работу на ежегодной конференции Американского колледжа аллергии, астмы и иммунологии (ACAAI). Специалисты изучили данные о 1097 детях, родившихся в Северной Калифорнии, где в 2017–2020 годах были масштабные лесные пожары.

Исследователи оценили уровень загрязнения воздуха, которому подвергались матери во время беременности и после родов, и сопоставили эти показатели с развитием астмы у детей. Учитывались не только дым от пожаров, но и концентрация мелких загрязняющих частиц PM2,5, которые могут проникать глубоко в лёгкие.

Также принимались во внимание наследственная предрасположенность к астме, пол и возраст ребёнка, воздействие сигаретного дыма на мать и другие факторы. Выяснилось, что повышенное воздействие частиц PM2,5 во втором триместре беременности было связано с развитием астмы у детей.

Загрязнение воздуха дымом лесных пожаров в третьем триместре и в период около рождения также сопровождалось повышенным риском заболевания. Авторы предполагают, что отдельные этапы внутриутробного развития лёгких особенно чувствительны к загрязнению воздуха.

Однако исследование выявило статистическую связь и не доказало, что дым непосредственно вызывает астму.

Лента ру

Сок восковницы помогает защитить кишечник
Учёные провели исследование, в ходе которого выяснили, что сок китайской восковницы (Myrica rubra) может уменьшать воспаление кишечника и способствовать восстановлению его защитного барьера.

В журнале Food & Function (F&F) опубликованы результаты этого исследования. Эксперимент проводился на мышах с искусственно вызванным воспалением кишечника, а также на органоидах толстой кишки, выращенных в лаборатории.

Исследователи оценивали состояние слизистой оболочки, состав кишечной микрофлоры и изменения обмена веществ. Выяснилось, что сок китайской восковницы снижал выраженность воспалительного заболевания у мышей и повышал уровень белков, которые отвечают за защиту слизистой кишечника.

Одновременно с этим изменялся состав кишечных бактерий и процессы обмена аминокислот и желчных кислот. В лабораторных экспериментах сок также оказывал положительное воздействие на клетки кишечника даже в отсутствие бактерий.

Авторы исследования предполагают, что вещества в составе сока могут напрямую влиять на защитные функции кишечника. Однако пока неизвестно, какие именно компоненты обеспечивают этот эффект и насколько важную роль играют изменения микрофлоры.

Ранее стало известно, что бактерия из сыра эмменталь может снижать повышенную чувствительность кишечника.

Лента ру

Другие новости