Юный техник, 2013 № 10 - [5]

Пока электрички нового поколения производят для России в Германии. Однако в 2014 году их производство будет организовано на Урале, где сейчас идет строительство завода. После чего электропоезд, который стоит 10 млн. евро, подешевеет, рассчитывают железнодорожники.

После Олимпиады часть «Ласточек» оставят на Черноморском побережье, а большинство переедет в столицу для обслуживания пассажиров Московского транспортного узла. Пассажиров ожидают кресла, как в «Сапсане», и просторные вагоны. Правда, не обойдется без «побочного эффекта»: сидений в «Ласточке» будет меньше, чем в нынешних пригородных поездах. Так что в электричку поместится столько же пассажиров, но при этом большему количеству людей придется постоять.

Зато доехать до пункта назначения можно будет с ветерком, при этом потратив в полтора раза меньше энергии. «Ласточка» сможет разогнаться до 160 км/ч, в то время как нынешние электрички плетутся со скоростью 40–60 км/ч. Однако, если уж честно, развить максимум «Ласточка» пока сможет лишь на немногих участках нынешних, в большинстве своем уже устаревших пригородных дорог.

В «Ласточках» будет принципиально новая для нашей страны система автоведения — своего рода «автопилот» для электричек, рассказал глава дирекции скоростного сообщения РЖД Дмитрий Пегов. При этом закрывать-открывать двери и экстренно тормозить все равно придется машинисту. Зато поезд лучше защищен от аварий. Особая крэш-система «Ласточки» предотвращает серьезные повреждения при столкновениях и сходах с рельсов: кинетическую энергию поглощают специальные устройства, установленные в торцах вагонов.

Публикацию подготовил С. ЗИГУНЕНКО

ВЕСТИ ИЗ ЛАБОРАТОРИЙ Время Вселенной измерили до секунды

Чем точнее часы, тем больше они подходят для использования в навигации, средствах связи или вычислительной технике.

Именно поэтому мастера многие тысячелетия совершенствовали измерители времени, пройдя за это время путь от песочных и солнечных часов до часов атомных.

В 50-х годах ХХ века были предложены устройства, которые измеряли частоту перехода электронов из одного энергетического состояния в другое и обратно, испуская при этом излучение строго определенной частоты. Они оказались столь точны, что в 1967 году был принят стандарт секунды, как время, за которое атом цезия-133 совершит 9 192 631 770 таких квантовых переходов.

Первые атомные часы работали с точностью 10^-10 с, потом специалисты научились отмерять время с точностью 10^-15 с, что дает ошибку в 1 секунду за 30 миллионов лет. Точность же атомных стронциевых часов, которые разработала лет пять тому назад в Университете Токио группа специалистов под руководством Хидетоши Катори, составляет 10^-18 с. Для достижения такого результата японским ученым пришлось решить две проблемы.

Прежде всего, специалистам известно, что атомные часы, работающие на изотопе стронция, можно создавать двумя путями: используя колебания отдельно взятого атома или заставить синхронно колебаться сразу несколько атомов.

Преимущество отдельного атома состоит в том, что его несколько проще оградить от внешних электромагнитных воздействий, которые влияют на частоту колебаний. Недостаток же такого подхода — в чрезвычайной трудности измерения высокочастотных вибраций единственной микрочастицы.

Многоатомные часы дают более мощный сигнал, но менее точны из-за помех, создаваемых электромагнитными полями самих атомов.

Так вот, созданные в Токийском университете стронциевые «ходики» объединили преимущества двух подходов — здесь задействовано шесть лазерных лучей, благодаря которым электромагнитные волны атомов оказываются защищены от постороннего влияния. При этом измеряется сигнал каждого из атомов, а затем все показания суммируются. Таким образом, сигнал не только усиливается, но и исключаются ошибки случайных отклонений; ведь в итоге за конечный результат принимается среднее арифметическое многих значений.

Следующий шаг сделали недавно исследователи из NIST (Национального института стандартов и технологий США). В начале лета 2013 года они представили пару наиболее точных часов из всех, когда-либо построенных человечеством. Эти «близнецы» способны измерить возраст Вселенной с точностью до секунды.

Так выглядят самые точные атомные часы в мире, дающие погрешность на одну секунду в 3,7 млрд. лет.

Миниатюрные цезиевые атомные часы, созданные в 2011 году, используются в навигационных устройствах.

Конструкторам не только удалось разместить такие часы в объеме, сравнимом с коробкой для детской обуви, но и решить две проблемы. Первая из них связана с эффектом Доплера, возникающим при малейшем движении атома и вызывающим смещение измеренной частоты. Вторая — с эффектом Штарка, проявляющимся в изменении разницы между энергиями различных состояний атома (а значит, и частоты фотона, излучаемого при переходе) под действием электрического поля.

Чтобы зафиксировать атомы в пространстве и минимизировать влияние эффекта Доплера, в часах была использована оптическая решетка — потенциальные «ячейки» в зоне пересечения стоячих волн, распространяющихся в перпендикулярных направлениях.