Accorder une corde à la bonne note : on ajuste l'impulsion laser pour que les harmoniques résonnent à l'unisson à des fréquences de l'ordre du kiloélectronvolt.

La lumière que nous voyons oscille à des centaines de milliers de milliards de fois par seconde. Si l'on envoie une impulsion laser très brève dans un gaz, les atomes de ce gaz réémettent de la lumière à des fréquences multiples : c'est comme une corde qui, après un pincement, ne produit pas seulement la note fondamentale, mais aussi des harmoniques. Ces harmoniques sont appelées harmoniques d'ordre élevé. Pour qu'elles se combinent en une impulsion brillante, il faut que les ondes issues des différents atomes restent en phase. Cette condition porte le nom d'accord de phase, et l'on peut la comparer à un orchestre où tous les instruments doivent entrer au moment précis.

L'équipe du RIKEN a utilisé un laser dont la longueur d'onde est d'environ 2,7 micromètres, soit plusieurs fois celle de la lumière visible. L'impulsion a été focalisée par un miroir concave de distance focale 3 mètres dans un tube d'hélium de 50 millimètres de long. La pression du gaz était d'environ une atmosphère, et non de plusieurs dizaines d'atmosphères comme dans les expériences précédentes. La faible ionisation de l'hélium et le faisceau large au point de focalisation ont permis aux ondes des différents atomes de s'additionner de manière cohérente, comme si chaque atome était un musicien qui entend le chef d'orchestre et entre exactement à sa mesure.

Lorsque la phase de l'onde porteuse de l'impulsion laser était modifiée, le spectre des rayons X changeait nettement. La limite du spectre se déplaçait de 100 électronvolts, et une région continue d'une largeur allant jusqu'à 300 électronvolts correspondait à une impulsion d'une durée de seulement 12 attosecondes. C'est moins que le temps qu'il faut à un électron pour faire un tour autour du noyau (24 attosecondes).

Un tel outil est nécessaire pour filmer le mouvement des électrons dans les métaux. Lorsqu'un matériau magnétique se désaimante ou qu'un spin est transféré, ces processus durent des attosecondes. Les physiciens disposent désormais d'un stroboscope capable de figer ce mouvement. Et comme un musicien qui vient enfin d'accorder sa corde, les chercheurs peuvent jouer la première note d'une nouvelle symphonie : la symphonie des orbitales électroniques.