• 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 поведение флоресского человека
Представители вида Homo floresiensis, которых называют «хоббитами», вероятно, не охотились на крупную дичь и не владели навыками разведения огня или его использования.

Согласно публикации в журнале Science Advances, они, скорее всего, питались мясом, оставшимся от туш, которые сначала были добыты комодскими варанами. Авторы научной работы проанализировали костные фрагменты и пришли к выводу, что первыми к тушам получали доступ именно комодские вараны.

Человеку флоресскому доставались лишь остатки плоти невысокой питательной ценности. При этом исследователи подчеркнули, что каких-либо признаков осознанного применения огня ими зафиксировано не было.

Учёные изучили кости карликовых стегодонов — вымерших родичей современных слонов — и другие материалы. Это позволило им заключить, что гигантские рептилии добывали жертв первыми, а Homo floresiensis появлялись уже после насыщения хищников и срезали уцелевшие куски мяса с обглоданных скелетов.

Кроме того, исследователи выяснили, что «хоббиты» не пользовались огнём, поскольку ни одного обожжённого кусочка на изученных древних костях обнаружено не было. Таким образом, основу питания этих древних людей составляли сырое мясо, фрукты и насекомые.

Московский комсомолец

Учёные восстановили утраченную технологию
Учёный Рен Кай и его коллеги из Китая смогли восстановить утраченную технологию обработки золота, которую применяли ювелиры времён Империи Мин.

Этот метод позволял создавать украшения, напоминающие филигрань, но без использования металлической проволоки. В исторических источниках упоминается техника под названием «цзинь чжэ сы», однако специалисты не могли понять, как именно она применялась.

Исследователям впервые удалось реконструировать весь процесс изготовления таких изделий. Они изучили пару золотых серёг, найденных в гробнице князя Чжу Цзайжуна — представителя династии Мин, который скончался в 1545 году.

Каждая серьга представляет собой двойную подвеску в форме тыквы-горлянки, изготовленную из тонкого золотого листа. Украшения исследовали под стереомикроскопом и составили новые технические схемы, подробно описывающие их конструкцию.

Микроскопический анализ показал, что поверхность украшений покрыта тонкой регулярной рифлёной текстурой. Она образована множеством чрезвычайно тонких слоёв золотой фольги, сложенной особым образом.

При этом исследователи не обнаружили ни характерной для филиграни металлической проволоки, ни какого-либо внутреннего наполнителя. Это означает, что мастера создавали декоративный рельеф исключительно за счёт многократного складывания самого золотого листа.

Используя результаты микроскопического исследования и сведения из исторических документов, учёные методом обратной инженерии восстановили все этапы изготовления украшения. Им удалось изготовить копию серьги в форме тыквы, практически полностью повторившую оригинал по форме, текстуре поверхности и массе.

Разница в весе составила около одного грамма. Исследователи также попытались воспроизвести украшение из серебряной и алюминиевой фольги, используя ту же методику.

Эксперимент оказался неудачным: оба металла либо рвались, либо не сохраняли нужную форму. Высокопробное золото, напротив, выдерживало многократное складывание в очень тонкие гофрированные структуры без появления трещин и разрывов.

По словам авторов исследования, только золото способно многократно сгибаться подобным образом, сохраняя складчатую структуру на всех этапах формовки изделия. По оценке исследователей, опытный ювелир, освоивший эту технологию, мог изготовить одну серьгу за один рабочий день.

Московский комсомолец

Тайцзи уменьшает симптомы депрессии и тревоги
В журнале Frontiers in Psychology (FP) опубликовали результаты систематического обзора и метаанализа рандомизированных исследований, которые показали, что тайцзи может снижать симптомы депрессии, тревоги и стресса.

Учёные проанализировали 12 исследований с участием 1057 студентов. В этих работах сравнивали занятия тайцзи с обычным образом жизни, отсутствием вмешательства или другой физической активностью.

Программы занятий длились от 8 до 18 недель, чаще всего тренировки проходили несколько раз в неделю по 40–80 минут. Результаты показали, что тайцзи заметно уменьшал симптомы депрессии, тревожности и стресса.

Исследователи связывают эффект с сочетанием медленных движений, дыхания и концентрации внимания. Такая практика может снижать напряжение, помогать регулировать эмоции и работать как мягкая форма физической активности.

Кроме того, тайцзи был связан с улучшением качества сна, но по этому пункту данные оказались менее надёжными из-за различий между исследованиями. Авторы считают, что тайцзи может стать доступным способом поддержки психического здоровья студентов, однако нужны более крупные и качественные испытания.

Ранее учёные выяснили, что ведение дневника о собственной жизни помогает справляться с депрессивными симптомами.

Лента ру

Кофе защищает печень
Учёные, опубликовавшие результаты исследования в журнале Clinical Gastroenterology and Hepatology (CGH), выяснили, что регулярное употребление кофе снижает риск цирроза, рака печени и смерти от заболеваний этого органа.

Они проанализировали данные 354 957 участников проекта UK Biobank, за которыми наблюдали в среднем 13 лет. Оказалось, что у людей, выпивающих пять и более чашек кофе в день, риск цирроза был ниже на 32 процента, риск рака печени — на 47 процентов, а риск смерти от заболеваний печени — на 42 процента по сравнению с теми, кто не пьёт кофе.

Положительная связь наблюдалась уже при употреблении одной-двух чашек кофе в день, а наиболее выраженной она была при трёх-четырёх чашках. Кроме того, МРТ показала, что у любителей кофе было меньше жира, воспаления, фиброза и накопления железа в печени.

Анализ крови выявил у них более высокий уровень белков, связанных со здоровой работой печени, и более низкий уровень белков, участвующих в воспалении и рубцевании тканей. Эти данные помогли объяснить возможные биологические механизмы защитного действия кофе.

Авторы исследования подчёркивают, что их работа не доказывает причинно-следственную связь и не призывает всех начать пить кофе ради защиты печени. Они отмечают, что кофе может дополнять, но не заменять основные меры профилактики: поддержание нормального веса, ограничение алкоголя, физическую активность и контроль уровня сахара, артериального давления и холестерина.

Лента ру

Другие новости