January, 20, 2026, Trieste--ヨーロッパの研究所の科学者たちは、持続時間わずか19.2アト秒(as)の孤立した軟X線パルスを生成した(Ultrafast Sci., doi:10.34133/ultrafastscience.0128)。高調和生成のテーブルトップ実験は、有機分子やその他の材料における電子動態に関する新たな詳細を解明する可能性がある。
超短フラッシュの捕捉
その結果、これまでに実証された中で最も短いX線パルスであるだけでなく、いわゆる「水の窓」にも収まる。このウィンドウでは、水はX線スペクトルの部分に対して透明である。パルスは原子物理計算の基本単位である約24.2 asよりも短くなっている。
アト秒パルスの作成と測定には、スペインのフォトニックサイエンス研究所(ICFO)のチームが、パルス生成ハードウェアと短時間で起こる現象を評価するための計測アルゴリズムの両方を開発した。
研究チームのレーザシステムは、Nd:YAGポンプレーザが低温冷却されたTi:sapphire増幅器に送り込まれることから始まる。ガス充填中空コアファイバが、その部分のパルスをスペクトル的に広げ、その後パルスを安定した12-fsパルスに再圧縮した。ペリクル(超薄型)ミラーがそのビームを分割し、一部を軟X線生成領域に、一部を遅延線を通してストリーキングフィールドとして導く。
光が柔らかいX線領域に到達するため、チームはパルスをT字型ターゲット内の幅54µmのスポットに集束させ、そのターゲットは3.5バール(bar)の圧力で満たされた。飛行時間(ToF)分光器がビームからデータを取得し、ICFOグループはOptica Fellow、Jens Biegertとその同僚Fernando Ardana-Lamas率いるグループで、Volkov変換の一般化投影アルゴリズムを用いてデータを処理し、実験のパルス出力を特徴付けた。
結果の詳細
ICFOグループは実験を30回繰り返し、平均パルス持続時間は19.2 asとなった。コヒーレントパルスは243 eVに中心を置き、光子フラックスは4.8 × 10^10フォトン/secを示した。
「この新たな能力は、物理学、化学、生物学、量子科学における画期的な道を開き、太陽光発電、触媒、相関材料、新興量子デバイスのプロセスを直接観察できるようになる」とBiegertはプレス声明で語った。