В последнее время все чаще и чаще стали появляться фильмы, частот кадров в которых равна 48, а то и 60 кадрам в секунду, что кажется много. Что же тогда можно сказать про миллион триллионов кадров в секунду? Это настолько много, что мозг человека не может полностью осознать этого, и для такой съемки, естественно, потребуется не совсем простая камера. Команда ученых британского Совета по науке и технике (Science and Technology Facilities Council, STFC) уже работает над созданием такой камеры, рентгеновской камеры, источник света которой вырабатывает самые короткие на сегодняшний импульсы.

С помощью будущей рентгеновской камеры ученые смогут изучать во всех подробностях процессы, происходящие в ядрах атомов, воздействие лекарственных препаратов на организм человека, процессы, происходящие на поверхности катализаторов во время некоторых химических процессов и процессы, протекающие в электролите аккумуляторных батарей во время их заряда и разрядки.

Ученые прогнозируют, что

им удастся реализовать импульс рентгеновского излучения длительностью менее одной аттосекунды, одной миллионной от одной миллионной и еще от одной миллионной части секунды. Этот импульс станет самым коротким импульсом, который смогут сделать ученые на сегодняшний день. Следует отметить, что сейчас ученые способны получать импульсы лазерного света с минимальной длительностью в 67 аттосекунд.

«Такая длительность импульса рентгеновского излучения позволит наблюдать на процессы, происходящие внутри молекул, атомов и ядер атомов, которые происходят на самом маленьком уровне и в более коротких временных интервалах» – рассказывает Дэвид Даннинг (David Dunning), ученый-физик в области ускорителей частиц, – «Настолько короткий временной интервал даже тяжело себе представить, если одну аттосекунду расширить до одной секунды времени, то сама секунда станет равна 30 миллиардам лет, что более чем в два раза превышает возраст нашей Вселенной».

Как это звучит ни странно, ученые утверждают, что для получения таких сверхкоротких импульсов рентгеновского излучения не потребуется строительства новых сложнейших установок. Добиться этого можно будет соорудив дополнительное оборудование к любому из существующих рентгеновских лазеров на свободных электронах (X-ray Free-Electron Laser, FEL), таких как американский лазер LCLS или японский SACLA.

Но для первоначальных исследований ученые планируют использовать специализированный FEL-лазер, такой, как лазер проекта CLARA Лаборатории Дарсбери (Daresbury Laboratory).

За счет использования магнитных систем, управляющих электронами, разогнанными в ускорителе частиц, FEL-лазеры производят интенсивный свет, имеющий стабильные заданные характеристики. Такие лазеры работают в более широком диапазоне электромагнитного света, чем обычные оптические лазеры, а сам FEL-лазер способен без всяких дополнительных устройств выработать импульс, длительность которого уже позволяет наблюдать за движением электронов в пределах атомов или молекул.

Но новое дополнительное оборудование, которое позволит получить еще более короткий импульс излучения, даст ученым возможность заглянуть на «более нижний уровень», уровень, динамика которого намного быстрей, чем того уровня, который доступен ученым сегодня.