EN BREF
  • ✨ Des chercheurs de l’Université du Wisconsin-Madison ont généré les impulsions de rayons X durs les plus courtes jamais enregistrées.
  • 🔬 Ces impulsions mesurent moins de 100 attosecondes, permettant d’observer les électrons en ralenti.
  • 💡 Un nouvel effet laser puissant a été démontré, ouvrant la voie à des applications avancées.
  • 📈 Cette avancée offre de nouvelles perspectives pour l’étude des dynamismes électroniques et la science des matériaux.

La recherche scientifique ne cesse de repousser les limites de notre compréhension du monde, et les récentes avancées dans le domaine des rayons X en sont un exemple frappant. Des chercheurs de l’Université du Wisconsin-Madison ont réussi à générer les impulsions de rayons X durs les plus courtes jamais enregistrées. Cette prouesse est rendue possible par un nouvel effet laser puissant, ouvrant la voie à des observations à des échelles de temps jusqu’ici inaccessibles. Ces impulsions, mesurées en attosecondes, permettent d’observer les électrons presque au ralenti, une avancée qui promet de révolutionner notre compréhension des processus atomiques et moléculaires.

Un effet laser puissant et inédit

Le professeur Uwe Bergmann, de l’Université du Wisconsin-Madison, a expliqué que son équipe a réussi à observer des phénomènes de lasing forts dans le domaine des rayons X internes. Ces rayons X, plus courts que 100 attosecondes, sont générés grâce à l’excitation des électrons des couches internes des atomes. Ces électrons, en retournant à leur état initial, émettent des photons X qui déclenchent une réaction en chaîne d’émission stimulée, produisant ainsi un faisceau de rayons X puissant et dirigé.

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Actuellement, les lasers à électrons libres X (XFEL) produisent des impulsions plutôt « désordonnées », avec des timings et des longueurs d’ondes irréguliers, limitant leur utilité pour certaines applications. Le défi réside donc dans la production d’impulsions de rayons X plus propres et mieux contrôlées. La maîtrise de cette technologie pourrait mener à des avancées significatives dans les applications laser avancées.

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Les impulsions laser de rayons X

Dans cette étude, les chercheurs ont ciblé des échantillons de cuivre ou de manganèse avec des impulsions laser XFEL focalisées. Bien que ces impulsions soient un peu « désordonnées », leur intensité est comparable à l’énergie solaire concentrée sur un point minuscule. Les chercheurs ont pu confirmer l’émission stimulée grâce à un signal fort détecté, mais ont également observé un phénomène inattendu : des points lumineux apparaissant sur le détecteur.

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Grâce à des simulations en 3D, l’équipe a découvert que les rayons X formaient des filaments en traversant l’échantillon, expliquant cet effet inhabituel. En augmentant l’intensité du faisceau laser, ils ont été témoins d’un élargissement spectrale imprévu et de l’apparition de plusieurs lignes spectrales, un phénomène attribué au cycle de Rabi. Cette découverte a permis de générer des impulsions d’émission stimulée durant seulement 60 à 100 attosecondes, les plus courtes jamais enregistrées pour les rayons X durs.

Une myriade d’opportunités

Selon le professeur Bergmann, « de nombreuses technologies non linéaires utilisées par la communauté laser n’ont pas encore été explorées avec les rayons X durs ». Ces rayons possèdent des longueurs d’onde de l’ordre de l’angstrom, offrant une résolution spatiale atomique et une sensibilité à différents éléments chimiques. Ce travail représente une étape vers l’intégration de la science laser dans le domaine des rayons X durs, qui est encore en pleine exploration malgré 15 années d’existence des XFELs.

La publication de ces résultats dans la revue Nature marque une avancée importante dans le « nettoyage » des impulsions de rayons X durs, et démontre pour la première fois l’existence de phénomènes de lasing puissants sur cette échelle de temps. Cette étude ouvre ainsi la voie à de nouvelles applications et à une meilleure compréhension de ces technologies laser prometteuses.

Alors que nous continuons d’explorer l’univers à des échelles de plus en plus petites, comment ces découvertes en matière de rayons X influenceront-elles les futures innovations technologiques et scientifiques ?

L’auteur s’est appuyé sur l’intelligence artificielle pour enrichir cet article.

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