0 просмотренных постов скрыто
Ядерные часы или атомные
Атомные часы работают на основе лазеров, чья частота излучения точно соответствует энергии, необходимой для перехода электронов между уровнями внутри атома. Эти часы теряют или добавляют всего одну секунду за 40 миллиардов лет.
Ядерные же часы фиксируют переходы внутри ядра — среди протонов и нейтронов, что может сделать их еще точнее. Частицы в ядре менее чувствительны к внешним воздействиям, например к электромагнитным полям.
Для создания ядерных часов требуется рентгеновское излучение с чрезвычайно высокой энергией. Поэтому ученые сосредоточились на тории-229.
Атомные часы играют ключевую роль в работе навигационных систем, интернета, обеспечении надежности сетевых соединений и безопасности цифровых коммуникаций. Если частота «тика» изменится со временем, это может указывать на изменения в фундаментальных силах, удерживающих ядро. Такая чувствительность поможет ученым обнаружить влияние темной материи на вещество.
Узнайте, какие удивительные технологии разрабатываются сегодня и что нас ждет в будущем в мире науки и космоса! Присоединяйтесь к нам!
Показать полностью
2
Точнее точного
Ученые опубликовали работу над ядерными часами. Они работают по похожему с атомными принципу, только вместо измерения колебаний целого атома они фокусируются только на ядре. Это может показаться не такой уж большой разницей, но атом в 100 000 раз больше своего ядра, что сопоставимо с черникой, лежащей посреди футбольного стадиона.
Атомные часы отсчитывают время, подсчитывая колебания определенных атомов, которые чрезвычайно регулярны. Например, цезий-133 вибрирует ровно 9 192 631 770 раз в секунду и атомные часы это измеряют, чтобы официально обозначить длительность секунды.
Ядро ядерных часов имеет гораздо большее количество «тиков» в секунду, разбивая секунду на еще более мелкие части для более точного измерения времени.
Больше интересных новостей из мира энергии и энергетики в телеграм-канале ЭнергетикУм
Показать полностью
Ученые создали сверхточные атомные часы
Недавно компания Vector Atomic, известный производитель оборудования для навигации и связи, завершила разработку нового типа атомных часов. Эти часы уже протестировали в морских условиях Тихого океана, сообщает издание Tech Xplore. Команда, состоящая из физиков и инженеров компании, описывает эти часы как наиболее точные и надёжные среди существующих аналогов.
С увеличением сложности оборудования на борту современных кораблей возрастает и зависимость от точности времени, особенно в системах, использующих GPS для навигации. Даже минимальные временные погрешности при передаче сигналов между спутниками могут привести к значительным ошибкам в определении местоположения, что критически важно, особенно для военных кораблей.
Традиционные атомные часы, хоть и достаточно надежны для использования на кораблях, где условия зачастую меняются из-за волнения, все же не могут сравниться по точности с лабораторными моделями. Ответом на эту проблему стали новые часы от Vector Atomic, которые значительно сокращают этот разрыв.
Новинка использует колебания молекул йода и имеет вес в 26 килограммов, что делает их вполне пригодными для установки на различные типы судов. Разработчики заявляют, что новые часы примерно в 1000 раз точнее тех, что обычно используются на кораблях.
Проект был реализован в сотрудничестве с военно-морским флотом Новой Зеландии. В ходе трехнедельных испытаний на борту корабля HMNZS Aotearoa, выполняющего регулярные навигационные задачи, часы показали высокую точность, сравнимую с лабораторными испытаниями, сохраняя время с точностью до 300 триллионных долей секунды каждый день.
Разработчики продолжают работу над усовершенствованием часов, планируя сделать их настолько компактными, что они могли бы использоваться даже на борту малых навигационных спутников.
Показать полностью
1
Первые в мире наручные атомные часы Hewlett Packard 5071A
Часы показывают время с точностью до нескольких наносекунд в день.
Модные прочные ремешки из натурального красного нейлона.
Привлекательный дисплей основан на технологии 7-сегментных красных светодиодов.
В комплект входят батарейки. Их хватает примерно на 45 минут, но они перезаряжаемые. Адаптер переменного тока в комплекте.
Показать полностью
4
Технология «SuperGPS» точно определяет ваше положение с точностью до 10 сантиметров
Ученые представили суперточную альтернативу системе GPS, которая в будущем даже заменит мобильные и Wi-Fi сети.
(Wwing/E+/Getty Images)
Прочно вошедшая в использование современным человеком система глобального позиционирования (GPS) удобна в определении времени пути, в поиске дорог или отслеживании перемещений детей. Однако система имеет значительные отклонения.
Об этом сообщает Science Alert.
Исследователи представили новую и усовершенствованную технологию, которая в перспективе может заменить GPS. Ее назвали SuperGPS. Согласно испытаниям, она обеспечивает точность в пределах 10 сантиметров, она также не привязана к навигационным спутниковым системам.
Разработанная программа использует сети, которые схожи с сотовыми, но гораздо точнее, поскольку вместо потоковой передачи данных она использует точную привязку к устройству.
Автор исследования физик Йерун Колемей из Амстердамского университета рассказал: «Мы поняли, что с помощью нескольких передовых инноваций телекоммуникационную сеть можно превратить в очень точную альтернативную систему позиционирования, которая не зависит от GPS».
В итоге физики разработали систему, которая может обеспечивать связь аналогичную существующим мобильным и Wi-Fi сетям, а также гораздо более точное позиционирование, чем GPS.
Во время испытаний на полигоне с шестью радиопередатчиками систему проверили в действии на площади 660 квадратных метров. Результаты передаваемых радиосигналов были измерены и интерпретированы для определения расстояния.
Одним из ключевых компонентов новой системы позиционирования сети являются синхронизированные атомные часы, которые обеспечивают идеальное время при позиционировании, с точностью до одной миллиардной доли секунды.
Исследователи с гордостью сообщили, что новая система может быть полезна не только для определения местоположения, но и для разработки сетей следующего поколения для мобильных устройств.
Атомные часы
Одно из этих нововведений заключается в том, чтобы подключить мобильную сеть к очень точным атомным часам, чтобы она могла транслировать точно синхронизированные сообщения для определения местоположения, точно так же, как это делают спутники GPS с помощью атомных часов, которые они несут на борту.
Эти соединения осуществляются через существующую оптоволоконную сеть. «Мы уже изучали методы передачи национального времени, производимого нашими атомными часами, пользователям в других местах через телекоммуникационную сеть», — говорит Эрик Дирикс из VSL.
«С помощью этих методов мы можем превратить сеть в общенациональные распределенные атомные часы — со многими новыми приложениями, такими как очень точное позиционирование через мобильные сети. С гибридной оптико-беспроводной системой, которую мы сейчас продемонстрировали, в принципе любой может иметь беспроводной доступ к национальному времени, произведенному на VSL.
Исследователи сделали GPS с точностью до 10 сантиметров
Кроме того, в системе используются радиосигналы с более широкой полосой пропускания, чем обычно. «Здания отражают радиосигналы, что может сбить с толку навигационные устройства.
Широкая полоса пропускания нашей системы помогает разобраться с этими сбивающими с толку отражениями сигналов и обеспечивает более высокую точность позиционирования», — объясняет Джерард Янссен из Технологического университета Делфта.
«В то же время полоса пропускания в радиодиапазоне ограничена и поэтому дорога. Мы обходим это, используя ряд связанных радиосигналов с небольшой полосой пропускания, распределенных по большой виртуальной полосе пропускания. Преимущество этого заключается в том, что фактически используется лишь небольшая часть виртуальной полосы пропускания, а сигналы могут быть очень похожи на сигналы мобильных телефонов».
Серия экспериментов, проведенных с дорожным транспортным средством с использованием прототипа системы, развернутой в Зеленой деревне на территории кампуса Технического университета в Делфте.
По словам исследователей, разработавших ее, новая система может быть полезна не только для автоматизированных транспортных средств, но и для планирования сетей квантовой связи и сетей следующего поколения для мобильных устройств.
Показать полностью
3
Существование гравитационного замедления времени на микромасштабах подтвердилось
Для этого физики воспользовались уникальными атомными часами
С помощью атомных часов ученые подтвердили гипотезу о том, что течение времени могут замедлять объекты даже очень небольшой массы, удаленные друг от друга на несколько микрометров. Результаты исследования опубликовал научный журнал Nature.Согласно одному из следствий общей теории относительности, время в присутствии гравитационных полей разной силы и при движении с большой скоростью течет неоднородно. Ученые неоднократно подтверждали это в ходе опытов на Земле и во время наблюдений за далекими космическими объектами. Однако как это явление действует на объекты микромира, поведением которых управляют законы квантовой физики, пока непонятно.
В ходе новой работы Йе Цзюнь из Национального института стандартов и технологий США и его коллеги проследили, замедляется ли время на микромасштабах. Для этого они использовали уникальные атомные часы, положением частиц внутри которых можно гибко управлять, не нарушая работу самих часов.
Ключевая особенность всех атомных часов заключается в том, что их работа всецело зависит от законов квантовой механики, которые управляют переходами атомов из одного состояния в другое. Благодаря этому их можно использовать, чтобы отслеживать, как гравитация, в том числе сила притяжения, порождаемая самими атомами, будет влиять на скорость подобных квантовых "переключений".
Йе Цзюнь и его коллеги модифицировали созданные ими атомные часы таким образом, что они могли "послойно" замерять частоту колебаний облака из нескольких сотен тысяч атомов стронция-87, заключенных внутри специальной световой ловушки. Это превратило атомные часы в набор из 15 независимых измерительных приборов, удаленных друг от друга на расстояние всего в шесть микрометров.
С помощью этой системы ученые измерили частоту колебаний атомов в каждых виртуальных "атомных часах" и сравнили эти значения друг с другом. Оказалось, что гравитационное замедление времени проявляло себя и на столь малых масштабах. При этом оно влияло на ход часов в полном соответствии с предсказаниями теории относительности.
Как отмечают Йе Цзюнь и его коллеги, дальнейшее увеличение точности измерений позволит использовать подобные атомные часы для наблюдений за тем, как притяжение влияет на работу сложных квантовых систем. Эти замеры критически важны для понимания того, почему квантовая физика и теория относительности в их современных трактовках несовместимы друг с другом даже на теоретическом уровне, подытожили ученые.
Показать полностью
1
Только каждый третий пикабушник доходит до конца
А сможете ли вы уложить теплый пол, как супермонтажник?
Подборка новостей науки за неделю: Новые квантовые часы. Пчёлы влияют на грозы. Тайна вспышек Мияке в деревьях
⏰ Подборка самых интересных, на наш взгляд, новостей из мира науки за прошедшую неделю. В новом ролике: Как работает новый тип квантовых часов, кем бы гордилась Алиса Селезнёва, когда остыла Луна, как пчёлы влияют на грозы и как солнце не влияет на кольца деревьев?
(все ссылки на пруфы и исследования под роликом на ютубе. Короткая текстовая версия ниже)
Содержание ролика:
00:20 Школьник впервые отсеквенировал геном популярной рыбы
01:19 Луна могла быть активной дольше, чем считали ранее
03:07 Насекомые могут влиять на атмосферное электричество
04:44 Солнце не влияло на события Мияке
07:18 Учёные создали часы, работающие на новом принципе
09:26 Лучшая новость предыдущего выпуска
Школьник впервые отсеквенировал геном популярной рыбы
Скаляриям, этим маленьким популярным аквариумным рыбкам не повезло. Их геном никогда не секвенировали полностью. Эту несправедливость исправил школьник из Калифорнии по имени Индивер. Его рыбка Кельвин почила в бозе, но Индивер решил увековечить её по-научному. Он отправился в местную общественную лабораторию, предоставляющую сложное оборудование за плату, там он прочитал и оцифровал полный геном своей рыбки, а затем выложил его в открытый доступ на гитхабе. Деньги, правда, были не его собственные, а краудфандинговые, но это делает эту новость только интереснее. В удивительное время мы живём. Когда-то к секвенирование генома было чуть ли не научным таинством, а сейчас этим занимаются школьники. Кир Булычёв был бы доволен. Верю, что это новая нормальность.
Луна могла быть активной дольше, чем считали ранее
Луна - безжизненный кусок камня, недра которого холодны и неподвижны. Считается, что вся активность недр Луны прекратилась почти 3 миллиарда лет назад. Но мы помним, что когда Луна образовалась в результате катаклизма почти сразу после формирования Земли, она представляла собой шар из расплавленных пород, который остывал весьма приличное геологическое время. По этому времени остывания можно многое узнать о составе недр и о геологических процессах прошлого.
Новые образцы с китайского зонда Чань Э содержали вулканические породы, возраст которых составлял всего 2 миллиарда лет. Конечно, это насторожило учёных, поскольку все расхождения в оценках возраста требуют новых теорий и моделей. Через почти миллиард лет после остывания недр что-то разогрело базальт до температуры плавления и выкинуло на поверхность. Либо что-то было не так с китайскими образцами. И это логично, поскольку до этого на Землю доставили килограммы реголита. После серии экспериментов с новым грунтом выяснилось, что у него была более низкая температура плавления из-за химического состава. Разница с образцами Аполлонов составляла практически 80 градусов. Базальты, доставленные китайцами оказались легкоплавкими, так что, вероятно, поздний вулканизм на Луне всё же присутствовал. После основного остывания недр 3 миллиарда лет назад в течение какого-то времени наружу выходили всё менее тугоплавкие материалы, и слабенькие процессы сохранялись ещё сотни миллионов лет. Хотя это ещё не точно, нужно больше образцов с других площадок, а ещё лучше с глубин.
Насекомые могут влиять на атмосферное электричество
Кажется, теперь понятно, почему нельзя верить гидрометцентру. Всё дело в пчёлах. Точнее - дело в том, что синоптики по какой-то неведомой причине до сих пор не учитывают в своих моделях атмосферное электричество, на которое влияют пчёлы.
Электрические процессы в атмосфере крайне важны для погоды. И речь идёт не только о молниях. Электричество влияет даже на скорость формирования дождевых капель. Но что влияет на электричество? На электрические процессы влияют, само собой, движения воздушных масс, космические лучи, объекты, построенные человеком, в какой-то степени ландшафт и даже насекомые. Известно, что пчёлы могут переносить электрический заряд. Очень небольшой, порядка 100 пикокулон. Но рой пчёл, наверное, может быть серьёзным таким переносчиком. После замеров, проведённых в полевых условиях при помощи зонда, выяснилось, что рой пчёл значительно так влияет на градиент электрического потенциала в воздухе. Причём тем больше влияет, чем плотнее рой. Для роя в 500 пчёл градиент потенциала может достигать 300 Вольт на метр. Для сравнений - вот градиент потенциала восьмиметрового дерева. Но 500 пчёл это ничто по сравнению с нашествиями саранчи, которая иногда передвигается роями в сотни миллионов особей. Такие миграции могут создавать электростатические эффекты, превышающие эффекты грозовых туч. В поговорку про бабочку и тайфун можно довнести ещё и смысл про градиент потенциала. А учёные заявляют, что эти нюансы помогут улучшить климатические модели в отношении переносимой пыли. Хотя, возможно, что для идеального прогнозирования погоды не хватало как раз влияния пчёл, бабочек и птиц.
Солнце не влияло на события Мияке
Дендрохронология - это научная дисциплина, позволяющая заглянуть в прошлое, изучая спилы, срезы деревьев, их годичные кольца. В 2012 году японцы обнаружили в кольце японского кедра, относящегося к 775 году аномально высокое содержание изотопа углерода-14. После этого изучили множество других деревьев и обнаружили ещё 5 таких аномалий. Все они получили название события Мияке.
Что такого интересного в этом событии? Углерод-14 это нередкий гость в нашей атмосфере, он образуется, если из атома азота нейтроном выбить один протон и накапливается везде, где только можно, и, между прочим, используется для радиоуглеродного датирования. Синей линией отмечен его естественный для Земли уровень. Надо сказать, что до эры ядерных испытаний, его концентрация была невысокой, да и после 65го года тоже пошла на спад. Крайне рассчитываю, что и далее уровень не повысится. Но если аномальные уровни наблюдались сильно до изобретения ядерной бомбы, то что-то привносило в атмосферу сильно много нейтронов. Напомню, что время жизни свободного нейтрона было недавно уточнено с высокой точностью, мы об этом рассказывали, и составляет оно 15 минут.
Тогда откуда могло попасть в нашу атмосферу сильного много нейтронов? Правильно - из Солнца, когда в нём происходят какие-то катаклизмы. Однако, глубокий космос тоже может облучить атмосферу жёстким излучением, что порождает каскады реакций, вызывающих в том числе и высвобождение нейтронов. Событий Мияке обнаружено очень мало - всего 6. Три из них произошли более 7 тысяч лет назад, и 3 в пределах 2,5 тысяч лет (В 7176, 5410, 5259 и 663 годах до н.э. и 775 и 993 годах н.э.)
Но что так сильно облучило атмосферу Земли? Что было причиной явлений, потенциально способных вывести половину электроники Земли и её орбиты из строя, случись это сейчас? Нет ответа. Единственное, что смогла доказать недавняя статья, что это не Солнце. По крайней мере не для всех событий Мияке. Дело в том, что во-первых, эти события никак не совпадают с 11-летним солнечным циклом. Во-вторых, в разных событиях процесс накопления углерода-14 был разным по времени. Где-то всё событие укладывалось в год, а где-то длилось несколько лет. Именно поэтому Солнце тут не при чём. Хотя надежды, конечно, были. Всё же его проще предсказывать, чем неожиданные вспышки из космоса, угрожающие цивилизации. Так что я бы именно эту загадку включил бы в самые важные загадки для Человечества.
Учёные создали часы, работающие на новом принципе
Если сказать "тик-так", то мы опишем всю суть практически любых часов. Периодические колебания - это то, что помогает измерять время. После механических часов человечество освоило атомные, затем оптические, но и их суть заключалась в измерении некоторых периодических явлений - например переходов между атомными уровнями. Само собой даже очень точные "тик-таки" атомных часов сами по себе не укажут на точное время, их нужно отмерять от какой-то изначальной точки, определённой совместными усилиями.
Но вот учёные добрались до переосмысления атома применительно к измерению времени. Они решили использовать его непериодически. Для этого они окунулись в квантовую физику. Основой нового типа квантовых часов стал ридберговский атом. Это атом с так сказать очень большой внешней электронной орбитой. У его внешних, валентных электронов волновая функция сильно зависит от времени. Что интересно, за счёт интерференции волновую функцию таких атомов можно заставить вести себя таким образом, что она не будет повторяться. По крайней мере на время жизни системы, собранной из десятков таких атомов. Т.е. узор волновой функции будет уникальным в любой точке того времени, что работает устройство. Эксперименты ставили на атомах гелия, облучаемых ультрафиолетом. Показания снимали инфракрасным импульсом - он вызывал вылет электрона, и его спектр говорил об определённых значениях волновой функции. Она была постоянно уникальна на всём отрезке времени. Причём эксперименты повторяли многократно, уникальность присутствовала на отрезках времени выше примерно 2 пикосекунд. Чтобы подчеркнуть уникальность нового типа часов их назвали не atomic или quantum clock, а watch. Т.е. не часы типа настольных или настенных, а часы типа наручных. Хотя портативностью новая установка, конечно, не отличается. Как вы поняли, основной смысл новых квантовых часов в том, что им не нужна некая точка отсчёта. Точное время можно определить по одному измерению, если ты знаешь саму функцию колебания, свойственную часам.
Показать полностью