Исследователи впервые экспериментально подтвердили, что лазер на свободных электронах LCLS создаёт жёсткие рентгеновские импульсы длительностью от 100 до 400 аттосекунд при энергии фотонов около 9 кэВ. Работа опубликована 20 октября в Nature Photonics. Такие импульсы получали и раньше, но их продолжительность было слишком трудно проверить напрямую — новым результатом стало именно измерение аттосекундного режима.

Команда разделила пучок: одна часть дала сведения об энергии и спектре, а вторую сфокусировали в пятно шириной 150 нанометров на медной фольге. Возникшее усиленное спонтанное излучение — коллективная рентгеновская флуоресценция — сохранило информацию о форме и длительности исходного импульса. Сопоставив сигналы двух детекторов, исследователи получили диапазон 100–400 аттосекунд.

Жёсткое рентгеновское излучение проникает глубже мягкого и позволяет исследовать электроны с атомным пространственным разрешением. Теперь это можно совместить со временем, на котором движутся сами электроны: наблюдать быстро меняющиеся состояния вещества до того, как они успеют перестроиться.

Короткий импульс также может закончиться раньше, чем рентгеновское излучение повредит электронное состояние образца. Это не настольный прибор и не готовая технология для массовых лабораторий: результат подтверждает новую возможность крупной установки LCLS и даёт инструмент для следующих экспериментов, а не уже полученные открытия о конкретном материале.