• 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

Исследователи раскрыли механизм мамнезии
Учёные из Медицинского колледжа Бейлора в Техасе провели эксперимент на мышах, в ходе которого воздействовали на животных концентрациями эстрогена, соответствующими уровню гормона при беременности.

Выяснилось, что высокий уровень эстрогена нарушает работу определённой мозговой цепи, которая участвует в формировании памяти. Чрезмерная стимуляция нейронов в гипоталамусе из-за повышенного эстрогена мешала активности в гиппокампе — ключевом центре памяти.

Когда исследователи блокировали этот путь, проблемы с памятью у мышей исчезали. Это подтверждает предположение о прямой роли в явлении, известном как «мамнезия».

Старший автор работы доктор Чжэн Сунь отметил: «Мы работали с моделями на мышах, созданными для имитации устойчиво высокого уровня эстрогена в крови, характерного для беременности. Эти модели показали, что повышенный эстроген вызывал обратимые нарушения памяти, не влияя на настроение или мотивацию, что указывает на специфический когнитивный эффект».

Затем команда учёных провела тестирование беременных женщин и обнаружила, что показатели памяти снижались на поздних сроках беременности и были связаны с более высоким уровнем циркулирующего эстрогена. Эффекты оказались временными и касались определённых задач на память, а не являлись признаком более широкого когнитивного снижения.

Доктор Сянхуа Чжуан, старший автор работы, сказала: «Мамнезия реальна, она имеет определённую биологическую основу и является временной. Мы надеемся, что эта работа подтвердит то, что многие женщины описывали анекдотически на протяжении многих лет».

Исследователи заявили, что их выводы предлагают первое биологическое объяснение того, как воздействие высоких уровней эстрогена может временно ухудшать память. По их словам, открытие может помочь врачам успокоить женщин и даже привести к методам лечения, предотвращающим провалы в памяти, не влияя на другие важные роли гормона в организме.

Московский комсомолец

Определи возраст по сетчатке
Учёные из Сеульского национального университета выяснили, что снимок сетчатки глаза может быть полезен для оценки биологического возраста человека и определения скорости старения организма.

Результаты исследования опубликованы в журнале GeroScience. Для разработки алгоритма, который определяет возраст человека по изображениям глазного дна, учёные использовали 29 530 снимков сетчатки 7535 человек.

Затем алгоритм проверили на 14 832 снимках 7416 участников. Алгоритм определял фактический возраст человека со средней погрешностью 2,5–2,7 года.

Исследователи сравнили возраст, рассчитанный по сетчатке, с реальным возрастом участников. Выяснилось, что чем «старше» выглядела сетчатка относительно паспортного возраста, тем быстрее могли идти процессы биологического старения.

Например, у людей с диабетом расчётный возраст сетчатки был в среднем на 2,52 года выше, у курильщиков — на 0,5 года, а у бывших курильщиков — на 0,46 года. При возрастной макулярной дегенерации разница составляла 0,6 года, а при катаракте — 1,86 года.

По мнению учёных, в будущем обычный снимок глазного дна может стать быстрым и неинвазивным способом оценки старения организма. Это может помочь выявлять людей, которым требуется дополнительное обследование.

Лента ру

Предсказать болезнь Альцгеймера по изменениям коры мозга
Учёные из международной группы пришли к выводу, что изменения в коре головного мозга могут проявляться за семь лет до того, как диагностика покажет повышенный уровень бета-амилоида — одного из основных маркеров болезни Альцгеймера.

Этот вывод был опубликован в журнале Nature Neuroscience (NN). Специалисты проанализировали данные трёх групп людей без когнитивных нарушений, которым в течение нескольких лет проводили МРТ головного мозга и ПЭТ для определения уровня бета-амилоида.

Исследователей интересовали участники, у которых изначально уровень бета-амилоида был низким, но впоследствии значительно вырос. Оказалось, что ещё за семь лет до этого у таких людей наблюдались особенности толщины коры головного мозга: она была толще, а её возрастное истончение происходило медленнее, чем у остальных участников.

Часть этих различий сохранялась даже после учёта количества бета-амилоида. Это указывает на то, что изменения структуры мозга могут начинаться ещё до выраженного накопления этого белка.

Авторы исследования считают, что высокий уровень бета-амилоида может быть не самым ранним признаком начинающихся изменений при болезни Альцгеймера. В перспективе особенности толщины коры могут помочь учёным лучше определить, когда именно начинается патологический процесс — ещё до появления когнитивных симптомов.

Ранее учёные выяснили, что нарушение глубокого сна связано с накоплением тау-белка в мозге.

Лента ру

Защити печень витаминами
Турецкие исследователи провели эксперимент и опубликовали результаты в журнале Scientific Reports.

Они изучали влияние совместного приёма витамина Е и мелатонина на повреждение печени, вызванное ацетамипридом — распространённым сельскохозяйственным инсектицидом. В эксперименте участвовали 50 мышей.

Воздействие ацетамиприда привело к повреждению печени у животных: у них повысился уровень печёночных ферментов ALT, AST и ALP, усилился окислительный стресс. Исследование тканей показало некроз — гибель клеток печени, воспаление и развитие фиброза.

На клеточном уровне учёные обнаружили повреждения митохондрий и эндоплазматического ретикулума, а также усиление процессов запрограммированной гибели клеток. Приём мелатонина и витамина Е уменьшал выраженность этих нарушений.

Наиболее заметный защитный эффект наблюдался при совместном применении двух веществ: биохимические показатели приближались к нормальным, признаки гибели клеток снижались, а структура печени сохранялась лучше. Учёные связывают такой эффект с антиоксидантным действием мелатонина и витамина Е.

Оно помогает противостоять вызванному ацетамипридом окислительному стрессу.

Лента ру

Другие новости