«Это значительный шаг вперед, — заявил Эрик Хемсинг из Национальной ускорительной лаборатории SLAC. — Пучки Пуанкаре позволяют нам исследовать материалы по-новому, фиксируя сложные закономерности поведения за один импульс. Интересно представить, что исследователи будут делать с этим».

Пучки Пуанкаре объединяют несколько поляризаций света — различных направлений колебания световых волн — в один импульс, формирующий сложные узоры. С его помощью ученые могут получать ценную информацию о материалах за одну короткую вспышку вместо нескольких сканирований, экономя время и регистрируя быстрые изменения в материалах по мере их возникновения.

Команда получила пучок Пуанкаре, используя две секции специальных магнитов — ондуляторов — которые заставляют электроны колебаться, создавая свет. Это привело к формированию двух отдельных световых лучей, каждый со своей волновой структурой и поляризацией. Аккуратно накладывая их друг на друга, исследователи создали единый пучок с различными поляризационными структурами по всей его поверхности, пишет Stanford News.

В результате получился стабильный луч с равномерным распределением поляризаций по мере распространения. Регулируя синхронизацию между двумя составляющими лучами, исследователи заставили поляризацию луча закручиваться по его поверхности в спиральную форму. Затем они изучили его структуру и установили, где в луче проявляется каждый тип поляризации.

Хотя эксперимент проводился в диапазоне крайнего ультрафиолетового излучения, открытие дает возможность создания таких пучков в рентгеновском диапазоне. Будущие эксперименты на самом мощном рентгеновском лазере на свободных электронах LCLS позволят, как надеются ученые, выявить еще более тонкие нюансы поведения атомов и молекул.

Пучки нейтронов применяются в материаловедении, биологии, химии и машиностроении для исследования структуры и свойств веществ на атомном уровне. Ученые из США создали из нейтронов так называемые лучи Эйри, которые обладают уникальными характеристиками.