Учёные установили мировой рекорд, создав чрезвычайно мощные рентгеновские импульсы продолжительностью всего 300 аттосекунд. Аттосекунда составляет миллиардную долю миллиардной доли секунды. Исследователи сфокусировали излучение на участке, который примерно в 100 тысяч раз меньше поперечного сечения человеческого волоса.
Эксперимент провели в апреле 2026 года на европейской рентгеновской установке European XFEL. Его результаты опубликованы в научном журнале Optica, о чём сообщает ScienceDaily. Такая концентрация энергии может помочь изучать поведение электронов внутри атомов и молекул, а в дальнейшем — наблюдать их перемещения во время химических реакций и пытаться управлять ими.
Для фокусировки рентгеновских лучей специалисты применили усовершенствованную систему Киркпатрика—Бэеса, состоящую из двух высокоточных зеркал. Одно из них направляло луч по вертикали, другое — по горизонтали, поэтому каждый импульс отражался от зеркал четыре раза. В результате излучение удалось собрать в пятне размером 180 на 330 нанометров, то есть миллиардных долей метра.
Мощность импульсов проверили с помощью тонкой медной пластины. Рентгеновское излучение выбивало электроны из внутренних оболочек атомов меди, после чего освободившиеся места занимали другие электроны с выделением нового рентгеновского света. При достижении высокой интенсивности этот свет начинал усиливать излучение соседних возбуждённых атомов и распространялся преимущественно в одном направлении; явление называют усиленным спонтанным излучением. Пиковая интенсивность превысила 10²⁰ ватт на квадратный сантиметр, а последующее замедление роста сигнала при увеличении энергии импульсов подтвердило достижение режима насыщения.
Полученные импульсы позволяют исследовать процессы, происходящие быстрее возможностей обычных методов наблюдения. Движение электронов определяет образование связей между атомами, взаимодействие молекул и ход химических реакций, однако происходит за чрезвычайно короткое время. Применённую зеркальную систему доставили из Японии, а собственную установку European XFEL планирует получить в начале 2027 года; после монтажа и настройки доступ к новым возможностям смогут получить учёные, работающие на приборе MID.