Международная группа ученых установила мировой рекорд по интенсивности и флюенсу жестких рентгеновских аттосекундных импульсов. В ходе эксперимента, проведенного в апреле 2026 года на базе исследовательского центра European XFEL, исследователям удалось создать вспышки длительностью всего 300 аттосекунд (одна аттосекунда равна миллиардной доле миллиардной части секунды).
Технология фокусировки
Для достижения рекордных показателей команда использовала усовершенствованную систему Киркпатрика-Бейза (AKB), доставленную из Японии. Эта оптическая система состоит из двух высокоточных зеркал, которые фокусируют луч по вертикали и горизонтали. В результате энергия была сконцентрирована в пятне размером 180 × 330 нанометров, что примерно в 100 000 раз меньше поперечного сечения человеческого волоса.
По словам Итиро Иноуэ из Токийского университета, первого автора исследования, это достижение является мировым рекордом по интенсивности и флюенсу (количеству энергии, доставленной на определенную площадь) для жесткого рентгеновского излучения.
Проверка результатов
Чтобы подтвердить мощность импульсов, ученые направили их на тонкий лист меди. Пиковая интенсивность превысила 10²⁰ ватт на квадратный сантиметр. При таком воздействии из внутренних электронных оболочек атомов меди выбивались электроны, создавая «дырки», которые затем заполнялись другими электронами с высвобождением энергии в виде рентгеновского света.
Исследователи зафиксировали явление усиленного спонтанного излучения (ASE). В обычных условиях флуоресценция распространяется во всех направлениях, но при достижении порога ASE свет начинает концентрироваться в направлении вперед. Также было отмечено явление насыщения: при дальнейшем повышении энергии импульсов усиление сигнала замедлялось, что характерно только для экстремально интенсивного облучения.
Перспективы применения
Сверхкороткие и мощные вспышки позволяют изучать процессы, которые протекают слишком быстро для обычного наблюдения. В частности, это открывает возможности для исследования нелинейных взаимодействий между рентгеновскими лучами и материей, а также наблюдения за перемещением электронов внутри атомов и молекул во время химических реакций.
В начале 2027 года European XFEL планирует получить собственную систему AKB, финансируемую при поддержке Гамбургского университета и Федерального министерства исследований, технологий и космоса (BMFTR). После установки оборудования доступ к рекордно интенсивным вспышкам получат ученые со всего мира.
