美国能源部SLAC国家加速器实验室和斯坦福大学的科学家领导的研究小组，第一个利用新技术产生强大的阿秒X射线激光脉冲的实验表明，可以在分子中产生称为“脉冲拉曼散射”的电子波纹。

阿秒（attosecond），为 10-^18 秒。如果将一阿秒当成一秒，那么一秒就相当于 317.1 亿年，约为宇宙年龄的两倍。

X射线激光是一种装置，使用受激发射来生成或放大电磁辐射在不久的透视或极紫外的光谱，即通常是在几十数量级的纳米的波长区域。

由于激光介质中的高增益，较短的上层状态寿命（1–100 ps），以及与可能反射X射线的反射镜构造相关的问题，因此X射线激光器通常在没有反射镜的情况下工作；X射线束是通过单次穿过增益介质产生的。基于放大的自发发射的发射辐射具有相对较低的空间相干性。该谱线大多是多普勒展宽的，这取决于离子的温度。

由于常见的可见光激光在电子或振动状态之间的跃迁仅对应于高达约10eV的能量，因此X射线激光器需要使用不同的有源介质。同样，如果要构建更高频率的伽马射线激光器，则必须使用不同的活性介质（激发的原子核）。

拉曼散射（Raman scattering），一种光子的非弹性散射现象，1928年由印度物理学家拉曼发现，指光波在被散射后频率发生变化的现象。当光线从一个原子或分子散射出来时，绝大多数的光子，都是弹性散射的，这称为瑞利散射。在瑞利散射下，散射出来的光子，跟射入时的光子，它的能量、频率与波长是相同的。然而，有一小部分散射的光子（大约是一千万个光子中会出现一个），散射后的频率会产生变化，通常是低于射入时的光子频率，原因是入射光子和介质分子之间发生能量交换。这即是拉曼散射。

利用这种独特的相互作用，科学家将能够研究围绕分子滑动的电子如何启动生物学、化学、材料科学等领域的关键过程。研究人员在最近一期的《物理评论快报》中描述了他们的研究结果。

通常，当X射线脉冲与物质相互作用时，X射线会导致分子的最内层“核心”电子跃迁到更高的能量。这些核心激发态非常不稳定，衰减速度仅为千万亿分之一秒。大多数X射线实验就是这样结束的：被激发的电子通过将能量转移到相邻的电子，将其驱逐出原子并产生带电离子，从而迅速返回其应有的位置。

但是，在足够短而强烈的X射线脉冲的作用下，原子可能被迫做出不同的响应，从而开辟了新的方法来测量和控制物质。X射线可以激发核心电子，但随后也可以驱动外围电子来填充间隙。这允许分子进入激发态，同时将其原子保持在稳定的中性态。由于此拉曼过程依赖于核能级电子，因此电子激发最初在分子中高度局限，因此更容易查明其起源和追踪其演化。

研究人员说：“如果将分子的电子视为一个湖泊，则拉曼相互作用类似于将一块岩石扔进水中。” “这种“激发”会产生从特定点起在整个表面上起伏的波。以类似的方式，X射线激发会产生在整个分子上起伏的“电荷波”。它们为研究人员提供了一种全新的方法来测量分子发光的响应。”

可见光脉冲也可以用于创建激发态分子，但是这些脉冲更像是会在整个水面上荡漾的小地震。脉冲拉曼X射线激发提供了有关分子性质的更多信息，相当于在各个地方掉落岩石以产生并观察到不同波纹图案的信息。

早期的LCLS实验证明了原子中的拉曼过程，但是直到现在，科学家仍回避观察分子中的拉曼过程。该实验之所以成功，是因为产生了比以前短10到100倍的X射线自由电子激光（FEL）脉冲的最新进展。该研究团队提供了一种生成仅280阿秒的强脉冲的方法。这些脉冲对于实验的成功至关重要，并将使科学家们在未来迅速启动化学反应和相干的量子过程。

研究人员表示：“与基于激光的阿秒光源相比，该实验展示了阿秒X射线自由电子激光的独特性能。” “最重要的是，该实验研究可能带来令人兴奋的新科学。