La dynamique électronique à l'échelle attoseconde (1 as = 10-18 s) peut être étudiée grâce à des impulsions laser de très courte durée, inférieure à la femtoseconde (1 as = 10-15 s), dans le domaine X-UV telles que celles fournies par la plateforme ATTOLab-Orme.
Dans ces expériences, une première impulsion lumineuse (X-UV) déclenche le phénomène à étudier (pompe), tandis qu'une seconde impulsion (infrarouge) l'analyse. Du fait de la brièveté des impulsions, le signal résultant est généralement faible et les chercheurs doivent accumuler les mesures pendant plusieurs heures pour parvenir à extraire le signal du bruit. Dans une telle expérience pompe-sonde, il est alors indispensable de stabiliser, sur des temps longs et à l'échelle attoseconde, le délai entre les impulsions pompe et sonde.
Des physiciens de l'Iramis montrent pour la première fois qu'il est possible d'atteindre cet objectif, sans introduire d'optique ni de laser supplémentaire, ce qui garantit une précision exceptionnelle. Leur méthode est protégée par un brevet.
Les impulsions X-UV ultra-brèves de pompe sont produites par génération d'harmoniques lumineuses d'ordre élevé, à partir d'une impulsion infrarouge de puissance, dont une fraction constitue la sonde. Focalisées sur un faisceau de gaz neutre au sein d'un spectromètre électronique à temps de vol, le mélange des deux impulsions permet la photo-ionisation des atomes selon plusieurs voies. Le spectre électronique observé reflète les interférences résultantes. Son analyse fournit une valeur très précise du délai entre les impulsions pompe et sonde et peut être utilisé pour produire une contre-réaction dans la boucle de stabilisation.
Le délai entre impulsions a ainsi pu être stabilisé pendant plus d'une heure avec des fluctuations d'amplitude moyenne réduite à 28 as et des expériences de trois heures ont d'ores et déjà été réalisées dans ces conditions. Des expériences aussi délicates que la mesure de temps de photoionisation résolu angulairement dans des molécules isolées ou sur des surfaces, deviennent ainsi envisageables sur une grande variété d'échantillons.