Спроектирован идеальный разделитель рентгеновского пучка
Яркие, ультракороткие и когерентные импульсы рентгеновского лазера на свободных электронах позволяют исследовать динамику в присущем атомам масштабе времени и длины. Такие рентгеновские лазеры на свободных электронах выдают сверхяркие рентгеновские импульсы. Однако они не генерируют последовательности фазово-когерентных импульсов, которые необходимы для интерферометрии во временной области и контроля квантовых состояний.
Подобные последовательности импульсов рентгеновского излучения с фазовой синхронизацией также являются желательными для корреляционной спектроскопии во временной области и когерентного квантового контроля. Для обычных схем разделения и задержки для получения таких последовательностей главная проблема связана с экстремальными требованиями к стабильности при разделении пучков с длиной волны Ангстрема, где малейшие различия в длине пути приводят к фазовому дрожанию.
В своем новом исследовании ученые предложили новый режим лазера на свободных электронах, генерирующий пары рентгеновских импульсов с субфемтосекундной фазовой синхронизацией с задержкой до 100 фемтосекунд. Это режим основан на селективной деградации электронного пучка и формировании поперечного пучка в ускорителе в сочетании со схемой двухступенчатой самосева фотонной эмиссии. Вместо разделения фотонных импульсов после их генерации с помощью нового режима лазера ученые добились разделения пучка электронов в ускорителе до генерации фотонов. Это позволило им получить импульсы рентгеновского излучения с фазовой синхронизацией с длительностью субфемтосекунды и, тем самым, удалось избежать относительного фазового дрожания.
С помощью нового «идеального» разделителя рентгеновского пучка становится возможной интерферометрия во временной области, позволяющая проводить сопутствующую программу экспериментов по классической и квантовой оптике с рентгеновскими лучами. Схема приводит к научным преимуществам передовых лазеров на свободных электронах с возможностями аттосекундной и/или высокой частоты повторения, начиная от рентгеновского аналога инфракрасной спектроскопии с Фурье-преобразованием и заканчивая измерениями без повреждений.
Таким образом, новое изобретение ученых позволит в будущем проводить интерферометрию во временной области, захватывающей всю нелинейную и квантовую оптику, требующую когерентных копий лучей.
