Российские физики разрабатывают ядерные часы

Пока их результаты не превзошли по точности стронциевые и иттербиевые атомные часы, но это только начало. Российские физики оказались в сложной ситуации из-за нестабильного финансирования и информационного вакуума.

Журнал, в который они отправили свою работу ещё в декабре прошлого года, до сих пор не сообщил миру об их достижении. Высокая точность стандарта частоты позволит измерять гравитационное поле Земли, проводить дистанционное обнаружение залежей редкоземельных элементов, нефтяных и газовых месторождений, решать задачи специального назначения.

Также это имеет большое значение для проверки основ космологических эффектов общей теории относительности. Доктор физико-математических наук, руководитель проектного офиса международного Квантового университета, заведующий кафедрой квантовой метрологии Института ЛаПлаз НИЯУ МИФИ Пётр Борисюк объясняет: «Если атомные часы измеряют время путём регистрации частоты атомарных переходов, то ядерные отсчитывают секунды по изменению конфигурации ядра.

Поскольку ядро гораздо более изолировано от окружающей среды, чем окружающие его электроны, оно менее уязвимо к помехам от электрических и магнитных полей, а значит, сможет в будущем измерять секунду точнее имеющихся атомных часов». Учёные выбрали торий-229, потому что только этот элемент позволяет измерить изменения структуры ядра с помощью лазерного излучения.

Они нашли резонансную частоту, при воздействии которой ядро тория-229 переходит в возбуждённое изомерное состояние. Созданные ядерные часы пока достигли точности 1 на 10 в минус 15 степени.

Но в будущем этот радиоактивный изотоп с периодом полураспада 7880 лет позволит уточнить определение секунды до 10 в минус 20 степени. Американцы, китайцы и европейцы идут вровень в разработках ядерных часов, внедрив ядра тория-229 в широкозонные кристаллы на основе фторидов.

Профессор НИЯУ МИФИ Виктор Иванович Троян и Евгений Викторович Ткаля, профессор кафедры и научный сотрудник, начали экспериментальный ториевый проект в 2012 году. Они планировали создать ионную ловушку, систему лазерного охлаждения и лазер для поиска ядерного перехода.

Первый этап поддержали, но проект неожиданно закрыли. Пётр Борисюк рассказывает: «Нас взял под своё крыло Научный центр физики и математики в Сарове под руководством академика РАН Александра Михайловича Сергеева, за что мы ему очень благодарны.

Сейчас идём почти ноздря в ноздрю с зарубежными группами. Из-за «разорванного» финансирования, к сожалению, немного отстаём».

Эксперименты российских физиков отличаются от зарубежных. Они отрабатывают вторую концепцию, когда торий «сидит» в ионной ловушке, охлаждается до температуры порядка нескольких микрокельвинов, и после у этого холодного иона, локализованного в пространстве с помощью электромагнитных полей, опрашивают его ядерное состояние.

В ходе исследования было обнаружено, что это растительное соединение способствует уменьшению воспаления и восстановлению обменных процессов в организме. Для эксперимента мышей в течение восьми недель кормили пищей с высоким содержанием жиров, чтобы вызвать метаболически ассоциированную жировую болезнь печени.

Затем на протяжении 12 недель животные получали олигосахариды орхидеи. Наиболее высокая доза вещества помогла снизить набор массы тела, уровень сахара в крови и количество жира, накопленного в печени.

Исследователи установили, что соединение действует через ось «кишечник — печень». Оно укрепляет кишечный барьер, предотвращая проникновение вредных веществ в организм, способствует росту полезных кишечных бактерий и нормализует обмен желчных кислот.

Кроме того, у животных снизилась активность молекулярных механизмов, связанных с хроническим воспалением печени. Авторы работы утверждают, что олигосахариды Bletilla striata воздействуют на несколько звеньев заболевания одновременно, что делает их перспективным кандидатом для создания пищевых добавок или пребиотиков.

Ранее учёные выяснили, что микропластик усиливает повреждение печени от жирной пищи.

Они выяснили, что даже скрытый дефицит железа у беременной женщины может негативно влиять на развитие слуховой системы плода. Учёные проанализировали данные 696 пар «мать — ребёнок» и провели эксперименты на мышах и клеточных моделях.

Оказалось, что у женщин с низким уровнем железа во время беременности чаще рождались дети с признаками замедленного созревания слуховых путей. При этом речь шла не об анемии, а о скрытом дефиците железа, который может долго оставаться незамеченным.

Эксперименты показали, что нехватка железа нарушает энергетический обмен в клетках внутреннего уха плода. Из-за этого страдают нервные соединения, отвечающие за передачу звуковых сигналов в мозг.

У потомства мышей с дефицитом железа учёные обнаружили повреждение митохондрий, снижение числа слуховых синапсов и признаки скрытых нарушений слуха. Авторы исследования выяснили, что ключевую роль в этом процессе может играть пируват — вещество, участвующее в выработке энергии клетками.

Когда его уровень снижался, работа слуховых клеток ухудшалась. Добавление пирувата частично восстанавливало повреждённые связи и улучшало их функцию.

По словам исследователей, результаты подчёркивают важность контроля уровня железа во время беременности даже при отсутствии анемии. Ранее стало известно, что алкоголь даже на раннем сроке беременности может нарушать развитие ребёнка.

Там же обитало множество мелких акул, которые служили добычей для более крупных хищников, и десятки тысяч тюленей, живших на Тюленьем острове. Фотограф и натуралист Крис Фэллоуз фиксировал до трёхсот различных особей акул в год всего десять лет назад.

Однако, по словам Фэллоуза, сегодня, выйдя в океан, можно не увидеть ни одной акулы. Их численность резко упала, и хищник почти исчез из этих вод.

Первые зацепки появились в 2015 году, когда дайверы начали находить на дне туши небольших акул с хирургически точными надрезами. Морской биолог Элисон Кок поначалу предположила, что это дело рук человека, но обнаружила на плавниках следы зубов, не принадлежащих человеку.

Позже её команда наткнулась на двух косаток, которые кружили как раз в том месте, где была найдена свежая туша акулы. Через два года на берег стали выбрасываться туши больших белых акул, у которых была извлечена печень.

Туроператор Дэвид Гурвиц стал первым, кто увидел, как два самца косатки охотятся на акул. Из-за характерного изгиба спинных плавников он дал им прозвища Порт (Левый) и Старборд (Правый).

Эти косатки действовали как серийные убийцы, по мнению учёных, даже обучали этому ремеслу других косаток. Кок утверждает, что эти умные хищники создали «ландшафт страха», и присутствие всего двух косаток заставило белых акул уйти дальше вдоль побережья.

Однако не все коллеги согласны с этой точкой зрения. Морской биолог Энрико Дженнари и фотограф Крис Фэллоуз утверждают, что численность белых акул начала стремительно падать ещё до того, как косатки Порт и Старборд начали своё дело.

Они документировали, как коммерческий промысел опустошает кормовую базу для белых акул, а также как смертоносные сети и крючки, установленные властями для защиты пловцов, ежегодно убивают более двадцати больших белых акул. По словам Дженнари, если белые акулы уходят от косаток в других частях мира, они всегда возвращаются, но в Южной Африке такого нет.

Это позволяет предположить, что отсутствие добычи и постоянная смертность от защитных сетей играют более решающую роль, чем охота косаток.