ومضة الكاميرا العادية تتجمد في أجزاء من مئة من الثانية، لكنها بالنسبة للذرات أشبه بالخلود. فداخل الجزيئات، تقفز الإلكترونات خلال زمن يُقاس بالأتوثانية: أي أجزاء من مليار من مليار جزء من الثانية. ولتصوير مثل هذه الأحداث، نحتاج إلى نبضة ضوئية أقصر من الحدث نفسه.
يأخذ الفيزيائيون حزمة إلكترونات في مسرّع خطي ويضغطونها بحيث تصبح الحزم المفردة أرقّ من الشعرة — من حيث الزمن. ثم تمر الحزمة عبر «مشط» مغناطيسي يجعل الإلكترونات تتأرجح وتصدر أشعة سينية. وإذا كانت الحزمة قصيرة بما يكفي، تتولد ومضة واحدة فريدة.
الجديد هنا هو طريقة الضغط. يتم تسريع الإلكترونات مع تباين هائل في الطاقة: الإلكترونات الأمامية تتقدم، والخلفية تتخلف، مثل العدّائين في سباق المسافات الطويلة. وفي نهاية المسار، يتم تعويض هذا التباين بدقة، فتنهار الحزمة إلى نقطة. والنتيجة ومضة بعرض طيفي يتجاوز 30 إلكترون فولت — أي ضعف ما كان ممكنًا في السابق.
يمكن تكرار هذه الحيلة مرة أخرى: ضغط الحزمة بعد الإشعاع وإجبارها على إصدار ومضة ثانية أكثر قوة. أو استخدام المجال الكهربائي للحزمة نفسها «لدفع» الذرات في العينة — مثل هبّة ريح قوية تُرجّح الأغصان.
ومضات الأشعة السينية الأتوثانية هي بمثابة ستروبوسكوب للعالم المصغّر. بها يمكن رؤية كيف يقفز الإلكترون من مدار إلى آخر، وكيف تنكسر الرابطة الكيميائية. تلك الومضة التي تتجمد في يد المصوّر تنضغط هنا إلى مقياس يكاد الزمن فيه يتوقف.
خلال أتوثانية واحدة، يقطع الضوء مسافة ثلاثة أنغستروم — وهو ما يعادل حجم الذرة تقريبًا.