• 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

Аспартам усиливает повреждение мозга при инсульте
В журнале Ecotoxicology and Environmental Safety (EES) опубликована работа учёных, которые выяснили, что аспартам — один из наиболее часто используемых искусственных сахарозаменителей — может усиливать повреждение головного мозга при ишемическом инсульте.

В ходе эксперимента мышам в течение недели давали воду с аспартамом, а затем у животных моделировали ишемию головного мозга с последующим восстановлением кровотока. Такое повреждение возникает при ишемическом инсульте, когда участок мозга временно лишается достаточного кровоснабжения и кислорода.

Действие аспартама проверили и на нейральных стволовых клетках в условиях нехватки кислорода и глюкозы. У мышей, получавших аспартам, учёные обнаружили больший объём повреждённой ткани мозга и более выраженное поражение нейронов после ишемии.

В клеточных экспериментах сахарозаменитель усиливал гибель клеток и окислительный стресс, а также нарушал работу митохондрий. Исследователи связали эти эффекты с подавлением сигнального пути ERK/CREB1, который участвует в выживании и восстановлении нервных клеток.

При этом в нормальных условиях аспартам оказывал минимальное воздействие на исследованные клетки: негативные эффекты проявлялись преимущественно при стрессе, характерном для ишемического инсульта. Ранее учёные выяснили, что высокий уровень ксилита в крови связан с повышенным риском инфаркта.

Лента ру

Изучи странные научные исследования
Премия Шнобеля за исследования, которые «сначала заставляют рассмеяться, а потом задуматься», вручается с 1991 года.

Биологи Матильда Бриндл и Стюарт Уэст из Оксфорда и психолог Кэтрин Тэлбот из Флоридского технологического университета получили премию по биомеханике за исследование эволюции поцелуя. Они проследили происхождение этого явления, начиная с предков, живших более 20 миллионов лет назад.

Учёные предположили, что привычка целоваться была свойственна неандертальцам, Homo sapiens и современным человекообразным обезьянам. Тимоти Хант, лауреат Нобелевской премии по физиологии и медицине 2001 года, вручил премию.

После вручения Бриндл кратко изложила суть работы, и на неё накинулся с поцелуем ряженый неандерталец. Премию Шнобеля по экономике вручили психологу Полу Пиффу из Калифорнийского университета в Ирвайне и его коллегам.

Они доказали, что люди с высоким социально-экономическим статусом часто ведут себя неэтично. Для этого учёные проводили наблюдательные и экспериментальные исследования.

Субраманьян Рамасвами из Института биологии стволовых клеток и регенеративной медицины в Бангалоре и его коллеги выяснили, что молоко тараканьей самки в три раза более энергетично, чем коровье. Это стало основанием для получения премии в области химии.

Токуджи Унно из Медицинского университета Асахикавы получил премию в области медицины за статью «Как правильно сморкаться: аэродинамическое исследование процесса сморкания». Учёный изучал скорость и объём выдоха перед сморканием, а также давление в ухе.

Жуан Мигель Альвеса-Нуньес из бразильского Института Бутантан получил Шнобель по биологии за исследование того, на какую часть ядовитой змеи лучше точно никогда не наступать. В эксперименте участвовали обыкновенные жарараки (Bothrops jararaca) из семейства гадюковых.

Чжао Пань из канадского Университета Уотерлу получил премию в области физики за работу, связанную с точностью попадания струёй мочи в писсуары. Физики рассчитали, под каким углом лучше направлять струю мочи, чтобы разбрызгивания было как можно меньше.

Франц Бендер из Цюрихского университета получил приз в области почвоведения за исследование, в котором использовались хлопчатобумажные трусы и чайные пакетики для определения качества почвы. Команда закупила две тысячи одинаковых хлопчатобумажных трусов и 12 тысяч чайных пакетиков.

Затем они отправили их тысяче добровольцев по всей Швейцарии с просьбой закопать «посылку» у себя в саду или на газоне. Через 30 дней добровольцы должны были оценить степень разложения в почве одной пары извлечённых из-под земли трусов и шести чайных пакетиков.

Московский комсомолец

Учёные исследуют полезные свойства грибка
Учёные отмечают, что идея намеренного заселения организма плесенью может показаться пугающей, особенно для людей с ослабленным иммунитетом.

Однако Mucor racemosus уже широко распространён в природе и даже используется в некоторых ферментированных продуктах, а также одобрен для диетического применения. Поэтому использование его в качестве радиозащитного средства не так фантастично, как может показаться.

Эксперименты на мышах, у которых отсутствовала собственная микробиота, показали, что введение грибка снижает повреждения от облучения. Это доказывает прямое действие грибка, а не только его влияние на другие бактерии.

Исследователи выяснили, что три ключевых аминокислоты (L-глутаминовая, L-аспарагиновая и DL-лизин), которые продуцирует гриб, непосредственно участвуют в репарации ДНК и восстановлении эпителия кишечника после радиационного воздействия. В финальном эксперименте исследователи скормили облучённым мышам сыр, ферментированный с помощью Mucor racemosus.

У этих животных наблюдалось снижение кишечного воспаления, улучшение целостности барьера и системных маркеров воспаления по сравнению с контрольными мышами, получавшими обычный сыр. Авторы предупреждают, что необходимы дополнительные исследования на людях, прежде чем можно будет рекомендовать такую диету широкой публике.

Однако они уже называют грибок «недооценённым агентом» в системе взаимоотношений микробиоты и хозяина.

Московский комсомолец

Изучают маркеры старения
Джесси Поганик и его коллеги из американской медицинской школы отмечают, что сегодня существует множество молекулярных маркеров старения, включая эпигенетические часы и метаболические панели.

Каждый из них даёт свою оценку биологического возраста. Однако снижение показателя по одному тесту не всегда означает реальное омоложение, поскольку старение как процесс остаётся однонаправленным и необратимым.

Учёные предлагают различать замедление темпа старения и истинное омоложение. Последнее должно подтверждаться не только лабораторными данными, но и реальной функциональностью, включая мышечную силу, скорость ходьбы, остроту слуха и когнитивные способности.

Эксперты напоминают о случае, когда двухлетнее ограничение калорий дало небольшое замедление старения по одному показателю, но два других маркера не показали значимых сдвигов. Результаты зависят от того, какой именно биомаркер выбран.

Американские учёные предлагают тройной критерий достоверного омоложения. Необходимо проводить одни и те же измерения до и после вмешательства, а изменения должны сохраняться после окончания лечения, а не исчезать.

Особый интерес представляет шкала, которая оценивает омоложение по мышечным, когнитивным и иммунным функциям, а не только по крови. Это направление считается наиболее многообещающим, поскольку связывает молекулярные изменения с тем, что действительно важно для человека: сможет ли он подняться с дивана без боли, будет ли помнить, зачем зашёл на кухню, и сохранится ли этот эффект через полгода после курса терапии.

Московский комсомолец

Другие новости