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Die Länge des FEL-Pulses ist durch die Länge des relativistischen Elektronstrahls gegeben, der den Röntgenpuls erzeugt. Diese ist momentan auf 100 Femtosekunden begrenzt, da kürzere Pulse die Freie-elektronen Laser Leistung erheblich reduzieren würde. Allerdings wollen die Anwender der Strahlung gerne noch schnellere Prozesse vermessen bis zu einer Auflösung von nur einer Femtosekunde. Dieser Wunsch kann durch eine Manipulation des relativistischen Elektronenstrahles erfüllt werden. Die vorgeschlagene Lösung ist den Elektronenstrahl querzustellen. Nur der kleinere Teil des Strahles, wo sich die Elektronen genau auf der Achse befinden, wird Strahlung produzieren. Die Studien untersuchen verschiedene Möglichkeiten dieser Drehung des Strahles sowie des experimentelle Nachweises bei dem Röntgenlasers ARAMIS von SwissFEL.
Mit einer Zeitauflösung von 1 fs können die schnellsten Prozesse in chemischen Stoffen wie z.B. Kristalle, Moleküle und Atome nachgewiesen werden, weil in etwa diese Zeitskala passiert, dass Elektronen angeregt werden und von einem Atom auf andere transferiert werden können. Dieses erlaubt daher das Studium fundamentaler Prozesse. Als ein Beispiel ist die zeitliche Aufnahme von katalytischen Prozessen genannt. Damit kann dann gezielt die Reaktion untersucht und optimiert werden, wie zum Beispiel die künstliche Photosynthese, wo CO2 neutral Kohlenstoffdioxid, Sauerstoff und Wasser in Kraftstoff umgewandelt werden ohne dass neben dem Sonnenlicht Energie aufgewendet werden muss. Andere Beispiele für Forschungen mit femtosekunden-langen Röntgenpulsen sind neue Arzneien oder schnellere Speichermedien für digitale Daten.