Настройка струны до нужной ноты: лазерный импульс подстраивают так, чтобы гармоники звучали в унисон на килоэлектронвольтных частотах.

Когда дёргаешь струну гитары, она звучит не одной нотой, а сразу несколькими — основным тоном и обертонами. Похоже ведут себя атомы газа, когда через них проходит короткий лазерный импульс: они переизлучают свет на кратных частотах. Эти частоты называют высокими гармониками. Если все атомы излучают согласованно, как музыканты в оркестре, который слышит дирижёра, то вспышка получается яркой и очень короткой.

Физики из RIKEN направили лазерный импульс в трубку с гелием длиной 50 миллиметров. Газ был при давлении около одной атмосферы, как воздух в комнате. Луч фокусировали зеркалом с фокусным расстоянием 3 метра, поэтому пучок в фокусе был широким, а ионизация гелия слабой. Это позволило волнам от разных атомов идти в ногу. Когда фазу лазерной волны сдвигали, рентгеновский спектр менялся, и учёные получили вспышку длительностью 12 аттосекунд. Одна аттосекунда — это одна миллиардная от одной миллиардной доли секунды. За это время свет проходит расстояние меньше размера атома.

Такие вспышки нужны, чтобы увидеть, как электроны движутся в металлах. Например, когда магнит теряет намагниченность, электроны перестраиваются за аттосекунды. Теперь у учёных есть стробоскоп, который может заморозить это движение. И как гитарист, который наконец настроил струну, исследователи готовы сыграть первую ноту в новой симфонии — симфонии электронных орбиталей.