Teori gör drömmen om röntgenlaser verkligare

En laserpekares effekt är inget som förvånar oss: en skarp koncentrerad ljusfläck som skimrar i enda färg, skapad av något som ser ut som en kulspetspenna långt borta i andra änden av rummet.  Det är lätt att glömma bort hur underligt detta är och att det inte är längesedan lasern var ny och exotisk. 

Redan från början användes lasern till att se nya detaljer i elektronernas dans runt atomkärnorna, den som är grunden för hur vi upplever världen och förstår nya material. Laserexperiment har flyttat fram gränserna för mänskligt vetande under de femtio år som lasern har funnits, men det har alltid funnits en begränsning. När man försökte utvidga mot korta våglängder, mot Röntgenljus, sade naturen stopp. Att göra en Röntgenlaser har därför länge förblivit en dröm för vetenskapen, för med en sådan skulle man få en unik inblick i elektronernas värld.

De senaste åren har man tagit stora steg mot att förverkliga drömmen, främst med de stora frielektronlaser-anläggningarna i Hamburg och Stanford. Dessa anläggningar ger verkligen ljus som liknar en lasers, men tyvärr varierar ljusets egenskaper på ett sätt som inte går att kontrollera. Även om variationen är liten blir den ett problem för många sorters mätningar.

Forskare vid Uppsala universitet och KTH har nu utarbetat en metod som kan lösa detta problem, och teorin för den har precis publicerats i Physical Review Letters. Om man låter det starka ljuset från en frielektronlaser lysa på molekyler så att de snabbt delar upp sig i sina atomer kan man få en stor mängd högt exciterade atomer.

- Det är precis vad som behövs för en riktig laser i röntgenområdet, säger Faris Gel’mukhanov vid KTH. Och enligt teorin blir Röntgenpulserna så korta att man kan filma elektronerna i realtid.

Forskarnas förslag att verifiera metoden vid frielektronlasern i Hamburg evalueras för närvarande.

- Konkurrensen om stråltid är benhård”, säger Jan-Erik Rubensson vid Uppsala universitet. Men snart kommer vi säkert att kunna testa de här idéerna.