Afinar la cuerda hasta la nota deseada: el pulso láser se ajusta para que las armónicas suenen al unísono en frecuencias de kiloelectronvoltios.

La luz que vemos oscila a una frecuencia de cientos de billones de veces por segundo. Si se toma un pulso láser muy corto y se dirige a un gas, los átomos del gas comienzan a reemitir luz en frecuencias múltiples, como una cuerda que, después de ser pulsada, no solo suena en la nota fundamental, sino también en los armónicos. Estos armónicos se denominan armónicas altas. Para que se combinen en un destello brillante, es necesario que las ondas de diferentes átomos vayan en fase. Esta condición se llama concordancia de fase y es similar a una orquesta donde todos los instrumentos deben entrar exactamente a tiempo.

El grupo de RIKEN utilizó un láser con una longitud de onda de aproximadamente 2,7 micrómetros, que es varias veces mayor que la de la luz visible. El pulso se enfocó con un espejo cóncavo de 3 metros de distancia focal en un tubo de helio de 50 milímetros de longitud. La presión del gas era de aproximadamente una atmósfera, no decenas de atmósferas como en experimentos anteriores. La débil ionización del helio y el amplio haz en el foco permitieron que las ondas de diferentes átomos se combinaran coherentemente, como si cada átomo fuera un músico que escucha al director y entra exactamente en su compás.

Cuando se desplazaba la fase de la onda portadora del pulso láser, el espectro de rayos X cambiaba notablemente. El límite del espectro se desplazaba en 100 electronvoltios, y la región continua de hasta 300 electronvoltios de ancho correspondía a un destello de solo 12 attosegundos de duración. Esto es menos que el tiempo que tarda un electrón en dar una vuelta alrededor del núcleo (24 attosegundos).

Esta herramienta es necesaria para filmar el movimiento de los electrones en metales. Cuando un material magnético se desmagnetiza o se transfiere espín, estos procesos duran attosegundos. Ahora los físicos tienen un estroboscopio capaz de congelar ese movimiento. Y como un músico que finalmente ha afinado su cuerda, los investigadores pueden tocar la primera nota de una nueva sinfonía: la sinfonía de los orbitales electrónicos.