Si l'on jette une pierre dans l'eau plus vite que les vagues ne se propagent, un cône de rides se forme derrière elle. Les électrons font de même en traversant un gaz : ils dépassent la lumière dans ce milieu et laissent derrière eux un cône de lumière, le rayonnement de Tcherenkov. En général, il se manifeste par une lueur bleue. Mais si les électrons sont nombreux et volent en groupe serré, leur lumière peut se combiner et s'amplifier, comme les voix dans un chœur, et non comme le bruit d'une foule.

Jusqu'à présent, une telle amplification n'avait été obtenue que pour des ondes radio très longues. La raison tient à la taille des paquets d'électrons : ils étaient trop grands, et la lumière des différents électrons n'était pas en phase. Désormais, de nouveaux accélérateurs produisent des paquets minuscules, d'une longueur de quelques femtosecondes (millionièmes de nanoseconde) et d'un rayon de quelques dizaines de micromètres. C'est comme réunir un chœur de chanteurs très proches les uns des autres : leurs voix se fondent en un son puissant.

Il s'avère que la forme du paquet influence fortement la couleur et la luminosité de la lumière. Si le paquet a une forme lisse, la lumière est rougeâtre. Si les bords sont nets, comme ceux d'un cylindre, la lumière vire à l'ultraviolet. Le spectre de la lumière permet de reconstituer la longueur et le rayon du paquet, sans le toucher. Auparavant, il fallait détruire le faisceau ou utiliser des méthodes à plus faible résolution. Désormais, on peut mesurer la forme du paquet en observant simplement sa lumière.