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.

К такому заключению пришли учёные, изучив данные более 300 тысяч участников британского биобанка. Результаты исследования опубликованы в Journal of the American Heart Association (JAHA).

Исследователи анализировали хронотипы — индивидуальные биологические предпочтения во времени сна и бодрствования. Около 8% участников отнесли себя к «совам», 24% — к «жаворонкам», остальные попали в промежуточную группу.

Состояние сердечно-сосудистой системы оценивалось по восьми ключевым показателям Американской кардиологической ассоциации, включая питание, физическую активность, сон, курение, уровень холестерина, сахара и артериального давления. Анализ показал, что у «сов» значительно чаще отмечались неблагоприятные показатели здоровья сердца.

По сравнению с промежуточной группой, у них на 79% чаще выявлялся низкий суммарный сердечно-сосудистый индекс, а риск инфаркта или инсульта за 14 лет наблюдений был выше на 16%. Связь оказалась особенно выраженной у женщин.

Основной вклад в повышенный риск вносили поведенческие факторы — курение, нерегулярный и недостаточный сон. Авторы исследования подчёркивают, что вечерние биоритмы сами по себе не являются причиной проблем.

Эксперты отмечают, что корректировка режима сна, отказ от никотина и внимание к образу жизни могут существенно снизить сердечно-сосудистые риски даже у людей с выраженным «вечерним» хронотипом.

Результаты исследования опубликованы в журнале Neurogastroenterology. Исследователи изучали гены, которые отвечают за моторику кишечника — скорость продвижения пищи по пищеварительному тракту.

Оказалось, что ключевую роль в этом процессе играют варианты генов, связанные с обменом, активацией и транспортом витамина B1. До этого момента его влияние на частоту стула практически не изучалось.

Дополнительный анализ данных UK Biobank с участием почти 100 тысяч человек показал, что более высокое потребление тиамина с пищей связано с более регулярным стулом. Однако у людей с определёнными генетическими вариантами этот эффект проявлялся по-разному, что указывает на возможную индивидуальную чувствительность к витамину.

Витамин B1 содержится в цельнозерновых продуктах, бобовых, мясе, рыбе и некоторых орехах. Он давно известен своей ролью в энергетическом обмене, но его влияние на кишечник и микробиоту только начинает проясняться.

По словам авторов, новые данные позволяют рассматривать тиамин как потенциальный регулятор моторики кишечника. Учёные подчёркивают, что речь пока идёт о генетических и наблюдательных данных.

Тем не менее в будущем это открытие может привести к разработке персонализированных подходов в области питания. Например, использование витамина B1 для коррекции запоров, диареи и симптомов синдрома раздражённого кишечника.

Результаты опубликованы в журнале Frontiers in Nutrition. В течение почти девяти лет специалисты следили за состоянием здоровья 98 560 участников.

За это время было зарегистрировано 267 случаев рака головы и шеи. Анализ показал, что у людей с самым высоким показателем индекса качества жиров (Fat Quality Index, FQI) риск развития заболевания был на 38 процентов ниже по сравнению с теми, у кого этот показатель был минимальным.

Связь сохранялась даже после учёта возраста, образа жизни и других факторов риска. Наиболее выраженный защитный эффект наблюдался для рака гортани — здесь высокий FQI был связан со снижением риска более чем в два раза.

Примечательно, что эффект сохранялся даже у людей с высоким общим потреблением жиров: решающим оказывалось не количество, а их состав. Дополнительный анализ показал, что наименьший риск был связан с более высоким потреблением моно- и полиненасыщенных жирных кислот, тогда как насыщенные и трансжиры подобного эффекта не демонстрировали.

Моно- и полиненасыщенные жиры в основном содержатся в растительных маслах (например, оливковом и подсолнечном), орехах, семенах, авокадо и жирной рыбе. Насыщенные и трансжиры чаще встречаются в жирном мясе, сливочном масле, колбасах, выпечке и ультрапереработанных продуктах.

Авторы подчёркивают, что результаты смещают фокус профилактики с простого ограничения жиров к их качественному составу. Такой подход, по их мнению, может стать важным и пока недооценённым направлением первичной профилактики рака головы и шеи.

Они изучили механизмы, лежащие в основе болезни Альцгеймера и сосудистой деменции — двух самых распространённых форм заболевания. Результаты исследования опубликованы в журнале The Journal of Prevention of Alzheimer’s Disease (JPAD).

Известно, что почти половина случаев деменции связана с факторами риска, которые человек может контролировать: образ жизни, состояние сердечно-сосудистой системы и обмен веществ. Однако ранее большинство исследований рассматривали деменцию как единое состояние, не разделяя разные биологические механизмы заболевания.

В новом исследовании учёные наблюдали почти 500 человек со средним возрастом около 65 лет и сохранёнными когнитивными функциями. В течение четырёх лет участникам проводили МРТ-сканирование мозга и анализировали биомаркеры, связанные с болезнью Альцгеймера — белки амилоид-β и тау, а также изменения белого вещества мозга, характерные для сосудистой деменции.

Анализ показал, что большинство модифицируемых факторов риска — курение, сердечно-сосудистые заболевания, высокий уровень липидов в крови и повышенное давление — были связаны прежде всего с повреждением сосудов мозга и ускоренным накоплением изменений в белом веществе. Эти процессы нарушают кровоснабжение и со временем могут привести к развитию сосудистой деменции.

Для болезни Альцгеймера выявились иные связи. Диабет оказался ассоциирован с более быстрым накоплением амилоида-β, а низкий индекс массы тела — с ускоренным ростом уровня тау-белка.

Исследователи отмечают, что на практике у многих пациентов сочетаются сразу несколько типов патологических изменений — сосудистые и альцгеймеровские. Поэтому контроль давления, отказ от курения и коррекция метаболических нарушений важны не только для профилактики сосудистой деменции, но и для замедления общего когнитивного снижения.

Ранее учёные выяснили, что нитраты и нитриты из питьевой воды повышают риск развития деменции.