عندما تصطدم نبضة ليزر قوية بوسط غازي، فإنها تؤين الذرات — أي تنتزع الإلكترونات — وتسرعها إلى سرعات نسبية قريبة من سرعة الضوء. هذه الإلكترونات عالية الطاقة، أثناء مرورها عبر البلازما، تصدر إشعاعًا سينيًا، أشبه بأثر مضيء لجسيم سريع. في العمل الجديد، جعل الفيزيائيون نبضة ليزر واحدة تُنشئ أثرين من هذا القبيل تباعًا، لا أثرًا واحدًا.
ولتحقيق ذلك، جُعل الهدف الغازي غير متجانس: في موضع واحد تتغير كثافة الغاز بشكل حاد، كدرجة سلم. تنشأ الحزمة الإلكترونية الأولى عندما يؤين الليزر الغاز، أما الثانية فتنشأ عندما تصطدم موجة البلازما بتلك الدرجة في الكثافة. كل حزمة تعطي وميضها السيني الخاص، ويتبعان بعضهما البعض بفاصل زمني ضئيل.
هذا الزوج من النبضات هو 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 للأشعة السينية. وتبين أن النبضتين تنبعثان من نقطتين مختلفتين في قناة البلازما وتختلفان قليلًا في الاتجاه. أكدت المحاكاة الحاسوبية أن كل نبضة مرتبطة بحزمتها الإلكترونية الخاصة. في طلقة واحدة فقط من ليزر بقدرة 40 تيراواط، يُولد حوالي عشرة مليارات فوتون سيني — وهو عدد كافٍ لرصد الحركات السريعة للذرات.
مدة كل نبضة سينية هي بضع فيمتو ثوانٍ. هذا كما لو أنك تمدد ثانية واحدة إلى ثلاثين مليون سنة، ثم تأخذ منها لحظة واحدة.