Как атомные часы стали эталоном времени и что их может заменить в будущем?

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.

Об этом будет рассказано на ежегодной встрече American Academy of Neurology (AAN). Учёные изучили последствия сильного задымления на северо-востоке США летом 2023 года, которое было вызвано масштабными лесными пожарами в Канаде.

Они сравнили данные о качестве воздуха в штате Нью-Джерси с реестром инсультов за июнь — июль 2023 года и за тот же период годом ранее. В дни сильного загрязнения воздуха уровень озона поднимался до 136 частей на миллиард, в то время как обычно он составляет около 36.

Концентрация мелких частиц PM2.5 достигала 211 мкг/м³, в то время как средний уровень составлял 48,5 мкг/м³.

Анализ показал, что в дни с повышенным уровнем озона инсульты происходили чаще — в среднем 1,25 случая в день, в то время как в дни с более чистым воздухом их было 0,93. Кроме того, при высокой концентрации загрязнителей чаще наблюдались более тяжёлые формы заболевания, включая геморрагические инсульты и поражение крупных артерий.

Также исследователи оценили влияние мелких частиц PM2.5 — одного из основных компонентов дыма лесных пожаров.

В дни с повышенной концентрацией таких частиц пациенты с инсультом дольше находились в больнице и имели более высокие показатели тяжести заболевания. Авторы подчёркивают, что результаты пока предварительные и основаны на коротком периоде наблюдений.

Однако они указывают на возможное влияние дыма лесных пожаров на здоровье мозга.

В журнале JCI Insight опубликованы результаты их работы. Симпатические нервы, которые являются частью нервной системы, отвечающей за реакцию организма на стресс и опасность, могут прорастать в опухоль и взаимодействовать как с раковыми клетками, так и с поддерживающими их фибробластами.

Эти взаимодействия изменяют поведение клеток и могут стимулировать рост опухоли. Для проверки роли нервов учёные создали экспериментальную модель, в которой из поджелудочной железы мышей удаляли симпатические нервы.

В результате опухоли стали меньше, но эффект наблюдался только у самок. Это может указывать на возможную роль половых гормонов в взаимодействии нервной системы и опухолевых клеток.

Авторы отмечают, что результаты получены на ранней стадии исследований. Однако они показывают, что нервная система может быть важной частью «экосистемы» опухоли.

К такому выводу пришли исследователи, изучив данные крупного наблюдательного исследования. Результаты опубликованы в журнале BMJ Open Diabetes Research & Care.

В анализ включили 23 475 взрослых в возрасте от 20 до 80 лет, которые участвовали в Национальном обследовании здоровья и питания США (NHANES) в 2009–2023 годах. Учёные сопоставили продолжительность сна с показателем eGDR — расчётным индикатором чувствительности к инсулину.

Чем ниже этот показатель, тем выше риск инсулинорезистентности. Анализ показал U-образную связь между длительностью сна и метаболическим здоровьем.

Наиболее благоприятный показатель eGDR наблюдался у людей, спавших примерно 7 часов 18 минут. При более коротком сне увеличение его продолжительности было связано с улучшением метаболических показателей.

Однако если человек спал дольше этого времени, дополнительный сон, наоборот, ассоциировался с более высоким риском нарушений обмена глюкозы, особенно у женщин и людей 40–59 лет. Исследование также показало, что «отсыпание» по выходным может играть разную роль.

У людей, которые недосыпают в будни, дополнительные 1–2 часа сна в выходные были связаны с более благоприятными метаболическими показателями. Но у тех, кто и так спит достаточно или дольше нормы, более двух часов дополнительного сна ассоциировались с ухудшением показателей обмена глюкозы.

Учёные опубликовали результаты своего исследования в журнале Neurobiology of Aging (NA). У взрослых, которые в детстве сталкивались с жестоким обращением или серьёзными проблемами, возраст сильнее влияет на снижение памяти, внимания и способности концентрироваться.

В исследовании приняли участие 225 человек в возрасте от 21 до 55 лет. Участники прошли МРТ и выполнили тесты на исполнительные функции — навыки, которые помогают планировать, контролировать поведение, удерживать информацию в памяти и переключаться между задачами.

Затем исследователи сравнили, как возраст влияет на мозг и мышление у людей с низким и высоким уровнем детских травм. Оказалось, что при высоком уровне неблагоприятного детского опыта возраст сильнее связан со снижением когнитивных функций.

Кроме того, у таких людей с возрастом наблюдалось более выраженное уменьшение объёма серого вещества в ряде глубинных структур мозга — ткани, отвечающей за обработку информации. Авторы подчёркивают, что исследование носит наблюдательный характер и не доказывает прямого «ускорения старения».

Однако результаты указывают на то, что детские травмы могут делать мозг более уязвимым к возрастным изменениям. Ранее стало известно, что депрессия, гипертония и диабет предшествуют развитию болезни Альцгеймера.