实验室生成最短硬X射线激光脉冲

据11日发表在《自然》杂志上的一项新研究，由美国威斯康星大学麦迪逊分校领衔的国际合作团队首次在硬X射线领域发现了强激光现象，并生成了迄今最短的硬X射线脉冲。这一突破有望推动量子X射线光学的发展，甚至用于观察分子内部电子的运动。此次，团队在内壳层X射线中观察到了强激光现象，并对其演化过程进行了模拟和计算。结果显示，产生的X射线脉冲可以短于100阿秒（1阿秒为千亿亿分之一秒）。如此短的时间尺度，为研究电子在原子轨道中的运动提供了可能。在实验中，团队使用X射线自由电子激光（XFEL）产生的X射线脉冲，照射到铜或锰制成的样品上。XFEL本身的输出“脉冲”并不纯净，包含多个时间尖峰和波长，但其强度极高且持续时间极短，相当于将照射地球的所有阳光聚焦在1平方毫米上。这些X射线脉冲激发样品中原子的内壳层电子，使其进入激发态。随后，激发态电子通过受激辐射释放出X射线光子，这些光子有时还会激发其他原子发射...