Scienziati del Berkeley Lab, in collaborazione con l’Università del Wisconsin–Madison, hanno sperimentato il primo laser a raggi X atomico ad attosecondi, registrando impulsi lunghi tra 60 e 100 attosecondi (10⁻¹⁸ s)—un nuovo record mondiale per la brevità e l’energia dell’emissione, sufficiente a catturare in tempo reale il moto degli elettroni.

Questi impulsi eccezionalmente brevi permettono di “fotografare” l’orchestrazione interna dell’atomo, rivelando dinamiche mai osservate prima. Come spiega Uwe Bergmann, “a un livello di attosecondi possiamo iniziare a comprendere come il ‘cloud’ elettronico si muove attorno al nucleo”

Il sistema impiega due degli XFEL più potenti al mondo, SLAC (LCLS) e SACLA, che puntano impulsi X‑ray su campioni di rame e manganese, eccitando gli elettroni degli involucri interni e generando emissione stimolata. Il risultato è una nuova forma di lasing atomico—spontanea, potente e ad attosecondi—che offre impulsi “puliti”, con caratteristiche simili ai laser convenzionali, ma nel dominio dei raggi X.

I ricercatori hanno scoperto quasi per caso questo fenomeno: lavorando su enzimi metallici, hanno rilevato un segnale finora inatteso: la combinazione di impulsi estremamente intensi e focalizzati ha creato condizioni ideali per il lasing sui gusci atomici. “Non ce lo aspettavamo neppure noi”, ha detto Jan Kern

Applicazioni e prospettive

• Svelare in tempo reale i dettagli del legame chimico, non solo la sua formazione o rottura.
• Ottimizzare sperimentazioni su plasma, fusione a confinamento inerziale, acceleratori laser e fenomeni di QED ad alto campo.
• Integrare la tecnologia presso facility XFEL esistenti grazie al principio relativamente semplice alla base del lasing atomico. phys.org+2arxiv.org+2www6.slac.stanford.edu+2

Secondo Junko Yano, “l’implementazione è piuttosto diretta” e potrebbe generare nuove scoperte in modo comparabile a quello che avvenne settant’anni fa con i primi laser .