Reinhard Kienberger, professeur de physique des lasers et des rayons X à l’Université technique de Munich (TUM), a lancé une campagne plus tôt cette année pour effectuer des mesures importantes dans la gamme femtoseconde au Stanford Linear Accelerator Center (SLAC) aux États-Unis. Maintenant, une grande équipe internationale de chercheurs a développé une méthode pour contourner ce problème avec les XFEL, démontrant son efficacité en mesurant un processus de désintégration fondamental dans le gaz néon.
Or, sur ces échelles de temps triviales, l’impulsion de rayons X qui initie la réaction dans l’échantillon d’une part, et l’impulsion laser qui “l’observe” d’autre part, sont très difficiles à synchroniser. Ce problème, connu sous le nom de gigue de synchronisation, est actuellement un obstacle majeur aux expériences résolues en temps sur les XFEL avec des résolutions de plus en plus courtes.
De nombreux systèmes biologiques, ainsi que certains systèmes non biologiques, sont endommagés lorsqu’ils sont excités par des impulsions de rayons X provenant de XFEL. L’une des causes des dommages est un processus connu sous le nom de désintégration Auger. L’impulsion de rayons X éjecte des photoélectrons de l’échantillon, les faisant remplacer par des électrons dans la coque externe. Lorsque ces électrons externes se détendent, ils libèrent de l’énergie, ce qui induit par la suite l’émission d’un autre électron, appelé électron Auger.
Les dommages causés par les radiations sont causés par des rayons X intenses et des électrons Auger émis de manière persistante, qui peuvent rapidement dégrader les échantillons. Dans des expériences étudiant différentes molécules, chronométrer cette désintégration aiderait à éviter les dommages causés par les radiations. De plus, la désintégration Auger est un paramètre clé pour l’étude d’états exotiques et hautement excités de la matière, qui ne peuvent être étudiés qu’aux XFEL.
Pour cartographier la désintégration d’Auger, les scientifiques ont utilisé une technique appelée stries attosecondes autoréférentielles, qui est basée sur la cartographie des électrons dans des milliers d’images et sur la base des tendances globales des données Déduire leurs temps de lancement.
Pour la première application de leur méthode, l’équipe a utilisé du gaz néon, où les temps de décroissance ont été extrapolés dans le passé. Après avoir exposé les photoélectrons et les électrons Auger à une impulsion laser “bande” externe, les chercheurs ont déterminé leurs énergies cinétiques finales dans des dizaines de milliers de mesures individuelles.
Le professeur Reinhard Kienberger, qui a aidé à formuler la conception expérimentale, a déclaré : “Il est crucial que, dans chaque mesure, les électrons Auger interagissent avec les impulsions laser des franges toujours légèrement plus tard que les photoélectrons initialement déplacés en raison de leur émission ultérieure. Ce facteur invariant forme le base de la technique. En combinant autant d’observations individuelles, l’équipe a pu construire une carte détaillée du processus physique qui détermine le délai caractéristique entre la lumière et l’émission Auger.
