• 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

Социальная изоляция влияет на мозг и тягу к алкоголю
Учёные в журнале Nature Neuroscience опубликовали исследование, в котором говорится, что социальная изоляция может менять работу мозга и повышать склонность к употреблению алкоголя.

Эксперименты на мышах показали: одиночество увеличивает потребление алкоголя у самцов, а у самок, наоборот, снижает его. Исследователи обнаружили нервную цепь, которая соединяет базолатеральную миндалину и медиальную префронтальную кору мозга.

Повышенная активность этой цепи связана с изменением поведения животных. Чтобы проверить, действительно ли эта цепь вызывает тягу к алкоголю, учёные использовали оптогенетику и искусственно активировали её у самцов, которые не находились в изоляции.

После этого мыши начали употреблять алкоголь так же, как животные, пережившие одиночество. Подавление активности этой цепи, напротив, уменьшало потребление спиртного.

Авторы исследования считают, что открытие помогает объяснить, почему чувство одиночества может повышать риск злоупотребления алкоголем. Также оно указывает на потенциальную биологическую мишень для разработки новых методов профилактики и лечения алкогольной зависимости.

Ранее стало известно, что кетогенная диета замедляет расщепление алкоголя в печени и снижает тягу к нему.

Лента ру

Изучают влияние космоса на животных
Андрей Штемберг, доктор биологических наук и ведущий научный сотрудник Института медико-биологических проблем, рассказал «МК», что целью эксперимента было изучение влияния негативных факторов открытого космоса на млекопитающих, в частности на состояние их нервной системы и когнитивные функции.

Это важно для понимания того, как космонавты могут быть подвержены воздействию при межпланетных перелётах, когда они выходят за пределы магнитосферы Земли. Магнитосфера — это область околоземного космического пространства, где Земля защищена от солнечного ветра и космического излучения.

Для эксперимента исследователи комбинировали воздействие невесомости с гамма-излучением, протонами и ионами углерода. Ранее подобные исследования проводились последовательно: сначала испытуемых подвергали перегрузкам, а затем облучали.

Однако одновременное воздействие невесомости и облучения ранее не изучалось. Учёные давали испытуемым задания и следили за состоянием их центральной нервной системы.

Крысы проходили водный лабиринт Морриса, где им нужно было обнаружить скрытую в бассейне под водой платформу. Животные с «тормозным» типом быстрее находили путь и лучше его запоминали, а животные с возбудимым типом быстрее учились, но и забывали усвоенное тоже быстрее.

Обезьяны проходили компьютерные тесты с 17 уровнями сложности. На первом этапе они должны были совместить курсор с синим квадратом на мониторе.

На следующих этапах квадрат начинал двигаться, и его нужно было поймать. Самым сложным было поймать квадрат в «слепой» зоне, когда он выходил за пределы круга и становился невидимым.

Тесты показали, что наилучшие результаты были у сангвиников — особей с сильным уравновешенным типом высшей нервной деятельности. У сильных, но неуравновешенных холериков результаты были хуже.

Флегматики показали неплохие результаты, а худшие результаты были у меланхоликов. Эти данные могут быть полезны для отбора путешественников к другим планетам.

Московский комсомолец

Улучшай здоровье лёгких питанием
Питание высокого качества может положительно влиять на работу лёгких и замедлять возрастное ухудшение их функций, особенно у людей, страдающих астмой и хронической обструктивной болезнью лёгких (ХОБЛ).

Этот вывод сделали исследователи, опубликовав статью в журнале ERJ Open Research. Они изучили данные 83 460 участников проекта Lifelines, оценив их рацион с помощью специального индекса LLDS.

Затем сопоставили полученные данные с показателями функции лёгких. За частью добровольцев наблюдали около 10 лет.

Оказалось, что у людей с более здоровым питанием были лучше показатели объёма форсированного выдоха за первую секунду (FEV1) и другие параметры дыхательной функции. Особенно заметная связь прослеживалась у пациентов с астмой и ХОБЛ.

Кроме того, длительное наблюдение за 37 752 участниками показало, что у людей с ХОБЛ более качественное питание было связано с более медленным снижением основных показателей функции лёгких, включая FEV1, форсированную жизненную ёмкость лёгких (FVC) и их соотношение. Авторы статьи считают, что питание может быть одним из факторов образа жизни, влияющих на здоровье дыхательной системы.

Лента ру

Олигосахариды альгината защищают почки мышей
Учёные из Китая провели исследование на мышах и выяснили, что олигосахариды альгината, которые получают из морских водорослей, могут защищать почки от повреждений, вызванных ожирением и избыточным потреблением жиров.

Результаты исследования опубликованы в журнале Frontiers in Nutrition. В ходе эксперимента мышей кормили пищей с высоким содержанием жиров, что привело к метаболическим нарушениям и ухудшению работы почек.

После применения олигосахаридов альгината у животных снизились уровни креатинина и мочевины в крови, уменьшилось накопление жира в почках, ослабли воспаление и окислительный стресс. Исследователи установили, что защитный эффект может быть связан с кишечником.

Когда содержимое тонкого кишечника от мышей, получавших олигосахариды альгината, перенесли другим животным, это частично улучшило состояние их почек. У этих животных также изменился состав кишечной микрофлоры и нормализовались некоторые показатели жирового обмена.

Авторы исследования считают, что вещества из морских водорослей могут влиять на ось «кишечник — почки» и таким образом снижать последствия ожирения для почечной ткани. Ранее стало известно, что чрезмерное потребление свинины увеличивает риск образования камней в почках.

Лента ру

Другие новости