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Rotierende Neutronensterne zum Testen und Kalibrieren von Atomuhren

06.01.2019

Wir haben auf den Seiten unserer Website wiederholt über Atomuhren gesprochen, die eine hochgenaue Zeitablesung ermöglichen. Und natürlich haben sich viele unserer Leser immer wieder gefragt, wie die Werte der Eigenschaften dieser Uhren zustande gekommen sind, denn um etwas mit einer gewissen Genauigkeit zu messen, bedarf es eines Messinstruments mit mindestens einer Größenordnung höher Genauigkeit ist erforderlich. Wir wissen nicht, wie andere Organisationen, die Atomuhren zur Verfügung haben, aber die Europäische Weltraumorganisation verwendet die Signale entfernter rotierender Neutronensterne und Pulsare, um ihre Uhren zu synchronisieren, deren Signale eine ausreichend hohe Stabilität und Genauigkeit aufweisen.

Dieses Projekt mit dem Namen "PulChron" ist die Entwicklung von Wissenschaftlern der Universität Manchester, des British National Physical Laboratory und des Privatunternehmens GMV. Das im Rahmen dieses Projekts erstellte System wird bereits teilweise zur Synchronisierung der Atomuhren verwendet, die das europäische Satellitennavigationssystem Galileo antreiben. Darüber hinaus ermöglichen Langzeitmessungen von Pulsarsignalen in Kombination mit Messungen von Schwingungen schwingender Atome in Uhren eine noch genauere Zeitmessung, als es jede der Komponenten des Systems separat zulässt.

Die Physikerin Jocelyn Bell Burnell entdeckte 1967 zum ersten Mal einen Pulsar, als sie ein Funksignal aus dem Weltraum mit einer Periode von 1,34 Sekunden bemerkte. Beachten Sie, dass dieses Signal von den Antennen des Interplanetary Scintillation Array-Teleskops des Mullard Radio Astronomy Observatory empfangen wurde. Gegenwärtig ist bereits bekannt, dass Pulsare Neutronensterne sind, kleine und sehr dichte Überreste der Explosionen massereicher Sterne, die zeitweise mit hoher Geschwindigkeit rotieren und einen gerichteten Strahl aussenden, der periodisch auf die Erde gerichtet ist.

Nun werden Pulsare bzw. ihre Signale nicht nur zur Synchronisierung von Atomuhren verwendet. Sie sind auch Werkzeuge, um Gravitationswellen, dunkle Materie und andere Phänomene auf kosmologischer Ebene zu suchen und zu messen.

Die PulChron-Ausrüstung empfängt Daten von fünf Radioteleskopen, darunter das European Pulsar Timing Array, das 18 Pulsare gleichzeitig verfolgt. Atomuhren erzeugen auch ihre eigene Frequenz, von der eine Periode ein "Tick" der Uhr ist. Aber relativ einfache Atomuhren, die auf Wasserstoffatomen basieren, die von einem Mikrowellenlaser angeregt werden, können über lange Zeiträume driften (ihre Frequenz ändern). Und in diesem Fall ist ein anderes System mit höherer Stabilität erforderlich, um die Korrektur durchzuführen, z. B. erfordert die Galileo-Systemuhr alle paar Stunden eine Synchronisations- und Korrekturprozedur.

Das PulChron-System ist nicht das erste "Pulsar"-Zeitmesssystem, außerdem existiert es immer noch in seiner ersten, sozusagen Demo-Version. Aber sobald dieses System in seiner endgültigen Form betriebsbereit ist, wird es nicht nur zur Stromversorgung des Satellitennavigationssystems verwendet, sondern auch zur Messung des genauen Werts der Zeit des Greenwich-Meridians (Coordinated Universal Time, UTC).

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Energie aus dem Weltraum für Raumschiff 08.05.2024

Mit dem Aufkommen neuer Technologien und der Entwicklung von Raumfahrtprogrammen wird die Erzeugung von Solarenergie im Weltraum immer machbarer. Der Leiter des Startups Virtus Solis teilte seine Vision mit, mit dem Raumschiff von SpaceX Orbitalkraftwerke zu bauen, die die Erde mit Strom versorgen können. Das Startup Virtus Solis hat ein ehrgeiziges Projekt zur Schaffung von Orbitalkraftwerken mit dem Starship von SpaceX vorgestellt. Diese Idee könnte den Bereich der Solarenergieerzeugung erheblich verändern und sie zugänglicher und kostengünstiger machen. Der Kern des Plans des Startups besteht darin, die Kosten für den Start von Satelliten ins All mithilfe von Starship zu senken. Es wird erwartet, dass dieser technologische Durchbruch die Solarenergieproduktion im Weltraum gegenüber herkömmlichen Energiequellen wettbewerbsfähiger machen wird. Virtual Solis plant den Bau großer Photovoltaikmodule im Orbit und nutzt Starship für die Lieferung der notwendigen Ausrüstung. Allerdings eine der größten Herausforderungen ... >>

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Alkoholgehalt von warmem Bier 07.05.2024

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Zufällige Neuigkeiten aus dem Archiv

Verbindung zwischen Angst und Alkoholsucht gefunden 13.12.2022

Wissenschaftler der Universität Linköping untersuchten die Merkmale der Erinnerung an schreckliche Ereignisse und identifizierten ein Enzym, das Angst und Alkoholsucht beeinflusst.

Bestimmte Bereiche des Gehirns sind besonders wichtig für die Verarbeitung von angstbezogenen Erinnerungen. Zum Beispiel die Amygdala, die bei Gefahr aktiviert wird und mit dem präfrontalen Kortex zusammenarbeitet. Alle von ihnen beginnen den Prozess der Regulierung von Emotionen.

„Wir wissen, dass das Netzwerk von Nervenzellen, das die Frontallappen mit der Amygdala verbindet, an Angstreaktionen beteiligt ist. Die Verbindungen zwischen diesen Gehirnstrukturen ändern sich bei Menschen mit posttraumatischer Belastungsstörung und anderen Angststörungen“, sagte Studienleiterin Estelle Barbier außerordentlicher Professor am Center for Social and Affective Neuroscience (CSAN) und am Department of Biomedical and Clinical Sciences (BKV) der Universität Linköping.

Die beteiligten molekularen Mechanismen blieben jedoch lange Zeit unbekannt. In der neuen Studie fanden und analysierten die Wissenschaftler das Protein PRDM2, ein epigenetisches Enzym, das die Expression vieler Gene unterdrückt. Es wurde festgestellt, dass die PRDM2-Spiegel bei Alkoholabhängigkeit abnehmen, was zu übertriebenen Stressreaktionen führt.

Sehr oft koexistieren Alkoholabhängigkeit und Angstzustände, und Forscher vermuten seit langem, dass diesen Zuständen dasselbe Phänomen zugrunde liegt.

„Wir haben einen Mechanismus identifiziert, durch den eine erhöhte Aktivität im Netzwerk zwischen den Frontallappen und der Amygdala erlernte Angstreaktionen verstärkt. Und wir haben gezeigt, dass die Unterdrückung von PRDM2 die Konsolidierung von angstbezogenen Erinnerungen erhöht“, sagt Estelle Barbier.

Das Wissenschaftlerteam konnte auch Gene identifizieren, die die Verringerung des PRDM2-Spiegels beeinflussen. Ihrer Meinung nach führt dies zu einer erhöhten Aktivität von Nervenzellen, die die Frontallappen und die Amygdala verbinden.

Patienten mit Angststörungen können von einer Behandlung profitieren, die Angsterinnerungen reduziert oder auslöscht. Der von uns identifizierte biologische Mechanismus beinhaltet die Herunterregulierung von PRDM2, und wir haben derzeit keine Möglichkeit, dies zu erhöhen. Aber dieser Mechanismus könnte Teil der Erklärung dafür sein, warum manche Menschen anfälliger für die Entwicklung von angstbedingten Zuständen sind. Es kann auch erklären, warum diese Erkrankungen und Alkoholabhängigkeit so oft zusammen gefunden werden.

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