Une caméra qui ne capture pas la lumière mais un flux d'électrons réfléchis par un cristal, c'est un détecteur hybride à pixels. Il sait compter chaque électron qui l'atteint, en ne générant presque aucun bruit propre. En mode normal, lorsque le faisceau d'électrons s'écoule en continu, le détecteur fonctionne parfaitement. Mais si les électrons arrivent par salves ultracourtes, un milliard d'entre eux en une millionième de seconde, le détecteur commence à « s'étouffer » : deux électrons arrivant dans un même pixel presque simultanément sont comptés comme un seul.

Dans cette nouvelle étude, les physiciens ont mesuré l'ampleur des pertes de comptage lors de salves électroniques ultracourtes. Il s'avère que les pertes sont bien plus graves qu'avec un faisceau continu : dès deux électrons par pixel en une seule impulsion, le détecteur ne distingue plus les particules individuelles. Cela impose une limite stricte sur le nombre d'électrons que l'on peut envoyer sur un échantillon en un seul tir, surtout lorsqu'on étudie un monocristal — un matériau où les atomes sont disposés en un réseau parfait.

Pour ne pas perdre d'information, les scientifiques ont développé des méthodes de normalisation particulières — des façons de « soustraire » les distorsions des données obtenues, en sachant comment le détecteur se trompe. Ils ont également construit un modèle complet des erreurs, qui permet d'évaluer la fiabilité de chaque pixel de l'image. Ces techniques ont été testées sur un grand ensemble de données expérimentales. Au final, même en cas de saturation du détecteur, il est possible de reconstituer l'image du mouvement des atomes avec une bonne précision.

Ce travail est important pour la spectroscopie des processus ultrarapides : il permet de plonger dans un monde où les molécules changent de forme en quelques milliardièmes de seconde. Si le détecteur apprend à ne plus « s'aveugler » face aux éclairs électroniques intenses, nous pourrons filmer la rupture et la formation des liaisons chimiques, les vibrations des atomes dans le réseau et la réaction des matériaux à un impact de lumière.