Международная группа впервые на практике измерила когерентность первого в мире жесткого рентгеновского лазера. Статья ученых появилась в журнале Physical Review Letters, а ее краткое изложение приводит Physical Review Focus.

Линейный источник когерентного света (Linac Coherent Light Source или LCLS) с длиной волны 0,15 нанометра заработал в 2009 году, однако характеристики его луча до сих пор были известны лишь приближенно из математических моделей. В рамках нового исследования, ученые пропускали импульс лазера через пару щелей (расстояние между щелями варьировалось от раза к разу) в кремниевой пластине и фиксировали дифракционную картину.

Так как импульс сильно повреждал мишень (энергия фотонов составляла 780 электронвольт), физики меняли пластину после каждого импульса. Анализ собранных данных позволил ученым прояснить основные физические параметры луча, в частности, вычислить степень пространственной и временной когерентностей - меру согласованности колебаний фотонов в пучке.

Пространственная когерентность - это согласованность колебаний, совершаемых в один и тот же момент в разных точках пространства, через которое идет пучок. Характеризовать эту величину можно используя длину когерентности - минимальное расстояние, на котором случайные изменения фазы колебаний достигают величины сравнимой с Пи. Физики установили, что эта длина для луча LCLS составила 17 микрометров. Это сравнимо с диаметром поперечного сечения самого луча.

Временная когерентность измеряет согласованность колебаний в разное время в одной точке пространства, через которое идет пучок. Для характеристики этой величины подходит, например, время когерентности - промежуток времени, в течение которого фазы колебаний примерно одинаковы. Для лазера LCLS эта характеристика составила 0,55 фемтосекунды (0,55 x 10-15 секунды). В частности, это означает, что особенно хорошо луч будет показывать себя при изучении поверхности образцов на глубину до 150 нанометров (именно такое расстояние проходит пучок за время когерентности).