Hård røntgenblitz slår hastighedsrekord

Reaktioner i solpaneler, katalysatorer, og andre enheder er styret af elektronernes hurtige bevægelse. For at fange bevægelsen af ​​disse elektroner, forskere bruger pulser af ekstremt højenergi røntgenstråler. Udfordringen er at gøre pulserne korte nok til at få et godt kig på elektronerne. Nu, de korteste pulser nogensinde af hårde røntgenstråler blev produceret ved hjælp af to metoder udviklet af SLAC's Linac Coherent Light Source. Pulsvarigheden er kun et par hundrede attosekunder lang, eller milliardtedele af en milliardtedel af et sekund. Det satte rekord for hårde røntgenstråler produceret af frielektronlasere.

Med tilgængeligheden af ​​disse ultrakorte hårde røntgenimpulser, forskere har et nyt værktøj til at fange elektronernes hurtige bevægelser på atomær eller molekylær skala. Disse værktøjer flytter grænserne for forskning i kemiske reaktioner og magnetiske processer, der involverer ultrahurtige elektroner.

At fange elektronernes hurtige bevægelser, der styrer mange kemiske processer, røntgenimpulser i attosekundeområdet er påkrævet. To metoder er blevet udviklet ved Linac Coherent Light Source, begge manipulerer de tætpakkede bundter af elektroner produceret af den lineære SLAC-accelerator. Disse metoder er blevet brugt til at generere hårde røntgen-frielektronlaserimpulser på kun et par hundrede attosekunder lange for første gang. Røntgenimpulserne forkortes ved enten at bruge ikke-lineær kompression af elektronbundtet eller ved at føre bundtet gennem en slidset metalfolie.

I disse to konfigurationer, kun en lille del af flokken er udvalgt til at lase. Dermed, det udsendte røntgenlaserlys har en meget kortere pulslængde. Ordningerne udnytter de eksisterende røntgenfri-elektronlaserfaciliteter og giver nye muligheder for ultrahurtige røntgenvidenskaber. På grund af arten af, hvordan fri-elektron-laserimpulser produceres, disse skemaer giver kun attosekundpulser i det hårde røntgendomæne.

Udvidelser til bløde røntgenstråler, som er vigtige for kemiske videnskabsstudier, er genstand for et nyt projekt kaldet XLEAP, baseret på optiske lasermodulationsmetoder, med test nu i gang ved Linac Coherent Light Source.