عندما يصطدم شعاع الليزر بالغاز، ينتزع الإلكترونات من الذرات ويسرعها إلى ما يقارب سرعة الضوء. هذه الإلكترونات، أثناء مرورها عبر البلازما، تبعث أشعة سينية — كأثر مضيء لجسيم سريع. في العمل الجديد، جعل الفيزيائيون نبضة ليزر واحدة تُنتج أثرين متتاليين بدلًا من أثر واحد.
لتحقيق ذلك، صُنع الهدف الغازي غير متجانس: في موضع واحد تتغير كثافة الغاز بشكل حاد، كدرجة سلم. تتولد الحزمة الإلكترونية الأولى عندما يؤين الليزر الغاز، والثانية عندما تصطدم موجة البلازما بتلك الدرجة. كل حزمة تعطي ومضتها السينية الخاصة، وتتبع الواحدة الأخرى بتأخير ضئيل.
هذا الزوج من النبضات أداة لدراسة العمليات فائقة السرعة: كيف تقفز الإلكترونات بين المدارات، وكيف تغير الذرات مواقعها في الجزيء. سابقًا، كانت الومضات السينية المزدوجة تُحصل فقط على مسرعات عملاقة بحجم ملعب كرة قدم. الآن نجحت الحيلة نفسها على جهاز يتسع في مختبر.
قاس العلماء طيف الإلكترونات والتوزيع الزاوي لإشعاع الأشعة السينية. اتضح أن النبضتين تنبعثان من نقطتين مختلفتين في قناة البلازما وتختلفان قليلًا في الاتجاه. أكدت المحاكاة الحاسوبية: كل نبضة مرتبطة بحزمتها الإلكترونية الخاصة. في طلقة واحدة فقط من ليزر بقوة 40 تيراواط، تولد حوالي عشرة مليارات فوتون من الأشعة السينية — بما يكفي لرؤية الحركات السريعة للذرات.
مدة كل نبضة أشعة سينية هي بضع فيمتو ثوانٍ. الأمر كما لو أنك مددت ثانية واحدة إلى ثلاثين مليون سنة، ثم أخذت منها لحظة واحدة.