ضبط الوتر على النغمة الصحيحة: تُضبط نبضة الليزر بحيث تتوافق التوافقيات على ترددات كيلو إلكترون فولت.

الضوء الذي نراه يهتز بمعدل مئات التريليونات من المرات في الثانية. إذا أخذنا نبضة ليزر قصيرة جداً ووجهناها نحو غاز، فإن ذرات الغاز تبدأ بإعادة إصدار الضوء عند ترددات مضاعفة، مثل وتر يصدر بعد نقرته النغمة الأساسية بالإضافة إلى النغمات التوافقية. تُسمى هذه النغمات التوافقية العليا. ولكي تتراكم لتكوين وميض ساطع، يجب أن تكون الموجات الصادرة من الذرات المختلفة متزامنة. يُعرف هذا الشرط باسم توافق الأطوار (phase matching)، وهو يشبه أوركسترا يجب أن تدخل فيه جميع الآلات في الوقت المحدد بدقة.

استخدمت مجموعة RIKEN ليزراً بطول موجة حوالي 2.7 ميكرومتر، وهو أكبر بعدة مرات من طول موجة الضوء المرئي. تم تركيز النبضة باستخدام مرآة مقعرة ببعد بؤري 3 أمتار في أنبوب هيليوم بطول 50 مليمتراً. كان ضغط الغاز حوالي ضغط جوي واحد، وليس عشرات الأجواء كما في التجارب السابقة. التأين الضعيف للهيليوم والشعاع الواسع عند البؤرة سمحا للموجات الصادرة من ذرات مختلفة بالتراكم بشكل متماسك، كما لو كانت كل ذرة عازفاً يسمع قائد الأوركسترا ويدخل في الوقت المحدد تماماً.

عندما تم إزاحة طور الموجة الحاملة لنبضة الليزر، تغير طيف الأشعة السينية بشكل ملحوظ. تحركت حافة الطيف بمقدار 100 إلكترون فولت، والمنطقة المستمرة بعرض يصل إلى 300 إلكترون فولت كانت مطابقة لوميض مدته 12 أتوثانية فقط. وهذا أقصر من الزمن الذي يستغرقه الإلكترون في الذرة للدوران حول النواة مرة واحدة (24 أتوثانية).

هذه الأداة ضرورية لتصوير حركة الإلكترونات في المعادن. عندما يفقد المواد المغناطيسية مغناطيسيتها أو ينتقل اللف المغزلي، تستمر هذه العمليات لأتوثانية. الآن لدى الفيزيائيين ستروبوسكوب قادر على تجميد هذه الحركة. وكما يعزف الموسيقي الذي ضبط وتره أخيراً النغمة الأولى في سيمفونية جديدة، يمكن للباحثين العزف على النغمة الأولى في سيمفونية المدارات الإلكترونية.