На сайте немецкого исследовательского центра DESY (DEUTSCHES ELEKTRONEN-SYNCHROTRON) опубликована заметка "Record X-ray laser time resolution achieved" - "Достигнуто рекордное временное разрешение рентгеновского лазера".

Ученые получили наилучшее временное разрешение накачки-зондирования, о котором до сих пор сообщалось на установках рентгеновского лазера на свободных электронах (X-ray free-electron laser - XFEL).

После облучения атомы в материалах реагируют в течение фемтосекунд, то есть квадриллионных долей секунды. Чтобы наблюдать эти реакции в режиме реального времени, экспериментальная установка, используемая для их регистрации, также должна работать с фемтосекундным временным разрешением, иначе полученные изображения будут «размытыми». В эксперименте на установке European XFEL исследовательская группа, состоящая из европейских ученых XFEL и DESY, продемонстрировала рекордное временное разрешение около 15 фемтосекунд, сохраняя при этом высокое спектральное разрешение.

Эти результаты открывают возможность проведения экспериментов с временным разрешением с беспрецедентным временным разрешением, что позволяет наблюдать сверхбыстрые процессы в материалах, недоступных ранее. Одной из целей данных экспериментов является запись «молекулярных фильмов», то есть серии моментальных снимков динамических процессов, снятых в чрезвычайно быстрой последовательности, которые раскрывают детали химических реакций или физических изменений в материалах с высоким временным разрешением. Понимание молекулярной перестройки во время таких реакций является важным шагом на пути к управлению процессами в нашей естественной среде, такими как радиационное повреждение в биологических системах или фотохимические и каталитические реакции. Одним из методов создания таких фильмов является спектроскопия накачки-зондирования, при которой оптический лазерный импульс («импульс накачки») возбуждает определенный процесс в образце, а импульсы рентгеновского лазера («зондирующие» импульсы) используются для получения изображения. серии снимков, чтобы наблюдать, как процесс развивается во времени.

Временное разрешение измерения накачка-зондирование определяется длительностью лазерного импульса накачки, длительностью зондирующего рентгеновского импульса и относительной синхронизацией между ними. Синхронизация является особенно сложной задачей. Если мы переведем необходимую временную синхронизацию в расстояния, то получим требуемую точность всего в несколько микрометров на объекте длиной 3,4 километра! Это сложная задача, поскольку механические вибрации и изменения условий окружающей среды уже могут значительно изменить путь, пройденный лазером, ускоренными электронами или рентгеновскими фотонами. Вариации приводят к неопределенности во времени прихода в эксперименте, называемой временным джиттером, который размывает молекулярную картину изучаемого процесса.

Полностью c материалами можно ознакомиться здесь и здесь.