• 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

Объяснена роль мутаций в старении
Учёные задумались о том, что будет, если убрать все признаки старения, такие как воспаление, окислительный стресс и нарушение регуляции генов.

Они хотели выяснить, останутся ли только случайные мутации, которые накапливаются в клетках при каждом делении. Была создана модель, которая отслеживала, как частота мутаций влияет на работу основных органов.

Оказалось, что наиболее уязвимы те ткани, где клетки не обновляются — сердечная мышца и нейроны головного мозга. Именно они ограничивают максимальную продолжительность жизни.

В то же время кожа и печень, которые постоянно обновляются, могли бы функционировать гораздо дольше. Однако общая система организма не может бесконечно компенсировать ущерб, который накапливается в этих важных органах.

Ранее считалось, что соматические мутации могут быть главной причиной старения. Однако новая работа показывает, что они лишь один из многих факторов.

Если бы старение определялось только мутациями, средняя продолжительность жизни составляла бы около 156 лет. Сейчас люди живут в два раза меньше, что подтверждает роль других механизмов, таких как воспаление, метаболические нарушения и повреждение белков.

Для создания всеобъемлющей теории старения потребуется скоординированная работа многих научных групп в разных областях — от генетики до клеточной биологии и математического моделирования. Авторы работы подчёркивают, что их расчёт — это инструмент, который может помочь оценить вклад различных процессов в старение и определить, на какие механизмы стоит направить усилия для разработки вмешательств.

Даже при идеальном устранении всех других причин старения предел составляет около 200 лет. Любые попытки продлить жизнь человека за эту отметку должны учитывать фундаментальные ограничения, связанные с накоплением мутаций в постмитотических клетках.

Московский комсомолец

Нейросеть
Хирурги применяют роботов
Хирург Райан Бродерик, управлявший роботами с консоли, поделился впечатлениями о работе с ними.

Он отметил, что ощущения были очень похожи на работу с коммерческими роботизированными системами. По его словам, робот повышает точность операций и снижает утомляемость врача, что особенно важно при длительных вмешательствах.

Главное преимущество таких машин перед традиционными системами — их мобильность и компактность. Это делает их идеальными для использования в условиях ограниченного пространства, например, на космических станциях или в полевых госпиталях.

Коллега Райана, Шанлей Лю, добавил, что работа с человекоподобным роботом вызвала у него те же ощущения, что и на заре современной роботизированной хирургии. Однако есть один критический нюанс: если первым роботическим системам потребовались десятилетия, чтобы успешно провести операцию на живом животном, то команда Райана прошла этот путь всего за девять месяцев — от идеи до первой операции.

Это даёт Шанлею основания полагать, что процесс совершенствования технологии будет ускоряться в геометрической прогрессии. И уже в ближайшем будущем такие роботы могут стать обычным инструментом в операционных по всему миру.

Одним из самых захватывающих аспектов этой разработки стала возможность телехирургии (удалённого управления роботом). Это позволит опытным хирургам из крупных медицинских центров оперировать пациентов в бедных или труднодоступных регионах, где нет местных специалистов.

Это может спасти тысячи жизней, а также в опасных зонах, где присутствие человека нежелательно или невозможно. Бродерик выразил надежду, что со временем такая технология станет доступной не только для экстраординарных миссий, но и для рутинной практики.

Один хирург с помощью роботов сможет выполнять операции, которые раньше требовали целой команды ассистентов. Это особенно актуально в условиях нехватки кадров.

Исследователи признают, что это лишь первый шаг, и до внедрения в клиническую практику предстоит решить множество проблем, включая задержку сигнала, биосовместимость и протоколы безопасности. Однако факт успешного завершения таких операций на свиньях знаменует собой переломный момент, который может изменить будущее хирургии.

Московский комсомолец

Загрязнение воздуха влияет на мозг
Учёные утверждают, что микроскопические частицы, которые образуются при сжигании топлива, промышленных выбросах и лесных пожарах, не только оседают в лёгких, но и попадают в кровоток.

Они вызывают системное воспаление и окислительный стресс, а также могут преодолевать гематоэнцефалический барьер и влиять на мозг. Это было подтверждено исследованиями на животных и людях, где PM2,5 уже связывали с деменцией, рассеянным склерозом, депрессией, тревожностью, болезнью Альцгеймера, инсультами и теперь с болезнью Паркинсона.

Клинический исследователь Анналан Наваратнам отметил, что понимание изменяемых факторов риска становится критически важным, особенно в условиях роста глобального бремени нейродегенеративных заболеваний. Загрязнение воздуха — один из немногих таких факторов, который можно контролировать.

Поэтому улучшение качества воздуха может снизить бремя болезни Паркинсона. Эпидемиолог Александра Тиен-Смит подчеркнула, что результаты исследования добавляют аргументы к растущему числу свидетельств о неблагоприятных последствиях загрязнения воздуха для здоровья.

Это должно стать стимулом для более строгих стандартов качества воздуха, перехода на чистый транспорт и сокращения промышленных выбросов. Исследователи признают, что нейродегенеративные заболевания развиваются медленно, и точно оценить воздействие на человека сложно из-за различных факторов.

Они предупреждают, что это может быть связано с малым количеством доступных анализов, и необходимы дальнейшие работы. Это важно, учитывая, что загрязнение воздуха остаётся глобальной проблемой, а число людей, живущих в условиях, где концентрация PM2,5 превышает нормы ВОЗ, продолжает расти.

«Хотя для каждого отдельного человека риск может казаться незначительным, в масштабах популяции это превращается в серьёзную угрозу общественному здоровью, которую можно и нужно предотвращать», — заключают исследователи. Чистый воздух защищает не только лёгкие, но и мозг.

Московский комсомолец

Учёные обнаружили влияние шума на кашалотов
В рамках проекта Project Ceti учёные выяснили, что кашалоты меняют свои звуковые сигналы под воздействием шума от кораблей у побережья Доминики.

Это наблюдение может помочь прогнозировать появление судов в их районе. В течение четырёх лет исследователи записывали более тысячи звуковых сигналов от пятнадцати кашалотов.

Специалисты заметили, что из-за шума судов кашалоты сокращают время между щелчками и меняют структуру своих кодов. Данное открытие ставит вопросы о том, как шумовое загрязнение влияет на общение морских млекопитающих.

Возникает вопрос, может ли шумовое загрязнение повлиять на политику в сфере охраны окружающей среды. Исследование опубликовано в журнале Ecological Informatics.

Ранее на разных побережьях Средиземного моря были обнаружены различные диалекты кашалотов. Автор: Олег Тимофеев.

Московский комсомолец

Другие новости