Cuando un rayo láser incide en un gas, arranca electrones de los átomos y los acelera hasta casi la velocidad de la luz. Estos electrones, al atravesar el plasma, emiten rayos X, como una estela luminosa dejada por una partícula veloz. En el nuevo trabajo, los físicos lograron que un solo pulso láser creara no una, sino dos de estas estelas consecutivas.
Para ello, la diana de gas se hizo no homogénea: en un punto, la densidad del gas cambia bruscamente, como un escalón. El primer grupo de electrones nace cuando el láser ioniza el gas, y el segundo, cuando la onda de plasma choca con ese escalón. Cada grupo produce su propio destello de rayos X, y se suceden con un diminuto retraso.
Ese par de pulsos es una herramienta para estudiar procesos ultrarrápidos: cómo saltan los electrones entre órbitas, cómo cambian de posición los átomos en una molécula. Antes, los pulsos gemelos de rayos X solo se obtenían en aceleradores gigantes del tamaño de un campo de fútbol. Ahora, el mismo truco se ha logrado en una instalación que cabe en un laboratorio.
Los científicos midieron el espectro de los electrones y la distribución angular de la radiación de rayos X. Resultó que los dos pulsos provienen de puntos distintos del canal de plasma y difieren ligeramente en dirección. La simulación por ordenador confirmó que cada pulso está asociado a su propio grupo de electrones. En un solo disparo del láser de 40 teravatios se generan unos diez mil millones de fotones de rayos X, suficientes para observar los movimientos rápidos de los átomos.
La duración de cada pulso de rayos X es de unos pocos femtosegundos. Es como si estiraras un segundo hasta treinta millones de años y luego tomaras de él un instante.