• 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

Наблюдай новую звезду
В южном направлении на ясном ночном небе можно увидеть яркую белую звезду, которая появилась в ночь на 26 августа.

Без оптических устройств разглядеть её сложно, но небольшой бинокль с увеличением 40–50 крат поможет, даже если вы находитесь в городе. В бинокль или любительский телескоп можно увидеть созвездие Стрелы, в котором вспыхнула новая звезда.

Это созвездие состоит из четырёх звёзд, выстроенных в линию, и самая яркая из них — та, что появилась в минувшую среду. Виктор: «Давно, ещё пару веков назад астрономы поняли, что бывает два класса неожиданно вспыхивающих на небе звёзд: это новые и сверхновые.

Уже потом в XX веке пришло понимание физики этих процессов: сверхновая — это мощный взрыв звезды, которая гибнет, а новая — это та, что вспыхивает из-за термоядерного взрыва на своей поверхности и разлёта внешней оболочки, но сама сохраняется». Кирилл Соколовский, известный российский астроном, входит в международную группу учёных, ищущую транзиенты.

Транзиенты — это космические объекты или события, которые внезапно появляются, резко увеличивая яркость, а затем со временем затухают. Их ищут при помощи больших телескопов, которые снимают спектр звезды.

Виктор: «Новые возникают из звёзд-карликов, которые набирают энергию, притягивая вещество своего компаньона, то есть другой звезды. В какой-то момент эта энергия достигает критического уровня, и происходит термоядерный взрыв, вспышка водорода, в результате которой внешние оболочки звезды разлетаются, но сама она при этом сохраняется».

Виктор: «У нас есть всего несколько месяцев, чтобы полюбоваться ею. Со временем, после затухания именно этот карлик, когда он снова наберёт вещество у звезды-соседки, может вспыхнуть вновь.

Такая звезда будет называться „повторной новой“». Виктор: «Международная группа учёных, в которую входит Кирилл Соколовский, обнаружила новую звезду в созвездии Стрелы.

До вспышки она была маленькой тусклой звёздочкой, видимой с Земли только в крупный телескоп, как объект 20-й величины. Обнаружить её помог космический аппарат „Гайя“ (Gaia), космический телескоп оптического диапазона от Европейского космического агентства (ЕКА)».

Виктор: «Когда последний раз на небе вспыхивала такая новая звезда? Южному полушарию везёт больше — там новые звёзды наблюдают по нескольку раз в году».

Виктор: «Чтобы увидеть новую Стрелы, нужно в районе 21–22 часов развернуться на юг, навестись на Дельту Стрелы (рядом будет несколько звёзд) и в самом центре звёздной полоски или „строя“ будет сиять она. Смотреть лучше не слишком высоко и не слишком низко — созвездие восходит в это время примерно в середине неба».

Московский комсомолец

Нейросеть
Алкоголь растёт в жару
Учёные из Университета Джорджии выяснили, что повышение употребления алкоголя среди людей старше 50 лет связано с аномально жаркой погодой.

В статье, опубликованной в журнале JMIR Aging, исследователи проанализировали данные более чем за 20 лет, полученные от более чем 20 тысяч американцев, и сопоставили их с метеорологическими наблюдениями. Оказалось, что каждый дополнительный день с температурой выше 35 градусов связан с небольшим увеличением потребления алкоголя, а 30 и более таких дней — с ростом потребления на 6,3%.

Связь между жарой и употреблением алкоголя оказалась особенно выраженной у тех, кто в детстве сталкивался с проблемами, связанными с алкоголем или другими психоактивными веществами у родителей, а также имел негативный опыт взаимодействия с правоохранительными органами. Хорошие отношения с отцом, напротив, были связаны с меньшей склонностью употреблять алкоголь в жару.

Авторы предполагают, что жара может быть дополнительным стрессовым фактором, а алкоголь — привычным способом расслабиться или охладиться. Однако в жаркую погоду употребление спиртного особенно опасно, так как способствует обезвоживанию и может увеличивать нагрузку на сердечно-сосудистую систему.

Ранее стало известно, что социальная изоляция также повышает склонность к употреблению алкоголя.

Лента ру

Распространены супербактерии
Впервые о такой бактерии стало известно 10 лет назад.

Тогда представители Центра по контролю и профилактике заболеваний (CDC) и здравоохранения штата Невада сообщили о случае бактериальной инфекции у 70-летней женщины, которая оказалась устойчивой ко всем 26 антибиотикам, доступным её врачам. В итоге женщина скончалась от инфекции, вызванной Klebsiella pneumoniae — условно-патогенным микроорганизмом, поражающим лёгкие, мочевыводящие пути, кровоток и раны.

Уникальность этой инфекции — в наличии гена, кодирующего фермент металло-бета-лактамазу New Delhi, или NDM, который делает бактерии устойчивыми к карбапенемам — классу антибиотиков последнего поколения. Бактериям с этим геном не страшны препараты резервной линии, которые сегодня применяются в самых тяжёлых и безвыходных ситуациях.

NDM — один из нескольких генов устойчивости, которые бактерии приобрели в своей борьбе с антибиотиками. Однако 10 лет назад бактерии, несущие ген NDM, были довольно редки в Соединённых Штатах.

Но сейчас ситуация изменилась. В отчёте CDC опубликованы данные эпидемиологического надзора из лабораторий по всей стране.

И теперь заболеваемость инфекциями, вызванными карбапенем-резистентными энтеробактериями (в это семейство патогенов входит и K. pneumoniae), несущими гены NDM, выросла на 461% всего за 4 года.

Бактерии, вызывающие коморбидные (сочетанные) инфекции (CRE), называют «кошмарными бактериями», поскольку они представляют серьёзную проблему, так как, как правило, поражают уже больных пациентов в стационарах и ограничивают возможности лечения. Уровень смертности при заражении ими варьируется от 30% до 50%.

В России эта проблема тоже актуальна. Бактерии с геном blaNDM давно замечены и в наших лечебных заведениях.

В российском исследовании 2023 года говорится, что ген blaNDM обнаружили у 13% изолятов Klebsiella pneumoniae. Ещё у 31% одновременно нашли гены blaNDM и blaOXA-48.

Последний кодирует другой фермент — OXA-48, который тоже помогает бактериям разрушать карбапенемы. Эксперты говорят, что какой бы новый антибиотик сегодня ни изобрели, бактерии очень быстро найдут способы обхода его действия.

Единственный выход в данной ситуации — предельно аккуратно использовать антибактериальные препараты, чтобы прекратить отбор патогенов и их размножение в медицинских учреждениях.

Московский комсомолец

Объясняется бессознательное влияние
В 1895 году Фрейд вместе с Йозефом Брейером высказали предположение, что истоки психических расстройств, таких как тревога, фобии и навязчивые мысли, кроются в неразрешённых бессознательных желаниях.

Однако в 1920-х годах бихевиоризм, фокусировавшийся исключительно на изучении измеримого поведения, отодвинул эти идеи на второй план. И только с 1980-х годов нейробиологи, используя сканеры мозга, вновь обратились к фрейдовской модели.

Они доказали, что люди могут принимать решения под воздействием скрытых стимулов, которые они даже не осознают. Например, в экспериментах участникам показывали мелькающие лица с выражением ужаса или счастья.

Их миндалевидное тело, центр возбуждения в мозге, реагировало на эти образы, хотя сами испытуемые не могли их сознательно вспомнить. Сегодня учёные разделяют память на декларативную (сознательную, например, запоминание номера кредитной карты) и недекларативную (бессознательную, автоматическую).

Эта классификация удивительным образом совпадает с фрейдовским делением психики на ид, эго и суперэго. Исследователь Дэниел Канеман развил эту идею, предложив две системы: быструю, импульсивную и в основном бессознательную, и медленную, требующую усилий и осознанного внимания.

Система 1 отвечает за большинство наших повседневных решений, тогда как система 2 подключается только тогда, когда мы сталкиваемся с чем-то новым, опасным или неопределённым. Нейробиолог Карл Фристон и психоаналитик Марк Солмс разработали теорию свободной энергии, согласно которой мозг постоянно строит предсказания о том, что нас ожидает, чтобы минимизировать неожиданности.

Пока мир соответствует этим прогнозам, мы действуем бессознательно. Но когда происходит что-то неожиданное, высвобождается энергия, и мозг на короткое время становится сверхсознательным, чтобы построить новую модель реальности.

Это требует огромных затрат энергии и объясняет, почему мы так часто действуем «на автопилоте», а осознаём свои поступки лишь постфактум. Исследования показывают, что от частоты сердечных сокращений до стратегий преодоления боли, усвоенных в раннем детстве и забытых из-за детской амнезии, наша жизнь на 90 процентов управляется невидимыми процессами.

Московский комсомолец

Другие новости