Обычный ускоритель похож на конвейер, где электроны — это заготовки. Чтобы получить нужный рентгеновский импульс, заготовку долго подгоняют уже после запуска: сжимают, фильтруют, корректируют. В новой работе инженеры решили действовать иначе — придавать форму заготовке ещё до того, как она попадёт на конвейер.
В установке LCLS-II электроны выбиваются из металла коротким лазерным импульсом. Раньше этот импульс был простой формы — как штамп с фиксированным рисунком. Теперь исследователи собрали систему, которая позволяет рисовать на лазерном импульсе произвольный узор: несколько пиков, ступеньки, сложные профили. Этот узор передаётся электронному сгустку, и дальше он сохраняется при ускорении и сжатии.
Такой подход превращает источник электронов в программируемый инструмент. Вместо того чтобы каждый раз вручную настраивать ускоритель под новую задачу, оператор может просто загрузить нужный «рисунок» лазерного импульса. Это открывает путь к автоматической оптимизации и даже автономной работе рентгеновских лазеров.
Электронный сгусток в ускорителе настолько короткий, что его длина измеряется в фемтосекундах — квадриллионных долях секунды. За одну фемтосекунду свет проходит расстояние в сотни раз меньше толщины человеческого волоса.
Эта технология напоминает репликатор из «Звёздного пути», только вместо материи программируется форма пучка частиц.