Réactions dans les panneaux solaires, convertisseurs catalytiques, et d'autres dispositifs sont régis par le mouvement rapide des électrons. Pour capter le mouvement de ces électrons, les scientifiques utilisent des impulsions de rayons X de très haute énergie. Le défi consiste à rendre les impulsions suffisamment courtes pour avoir un bon aperçu des électrons. Maintenant, les impulsions de rayons X durs les plus courtes jamais produites ont été produites à l'aide de deux méthodes développées à la source de lumière cohérente Linac du SLAC. La durée d'impulsion n'est que de quelques centaines d'attosecondes, ou des milliardièmes de milliardième de seconde. Il a établi un record pour les rayons X durs produits par les lasers à électrons libres.

Avec la disponibilité de ces impulsions de rayons X durs ultracourtes, les scientifiques disposent d'un nouvel outil pour capturer les mouvements rapides des électrons à l'échelle atomique ou moléculaire. Ces outils repoussent les frontières de la recherche sur les réactions chimiques et les processus magnétiques impliquant des électrons ultrarapides.

Pour capturer les mouvements rapides des électrons qui régissent de nombreux processus chimiques, des impulsions de rayons X de l'ordre de l'attoseconde sont nécessaires. Deux méthodes ont été développées à la source de lumière cohérente Linac, les deux manipulant les paquets serrés d'électrons produits par l'accélérateur linéaire SLAC. Ces méthodes ont été utilisées pour la première fois pour générer des impulsions laser à électrons libres à rayons X durs de quelques centaines d'attosecondes seulement. Les impulsions de rayons X sont raccourcies soit en utilisant une compression non linéaire du paquet d'électrons, soit en faisant passer le paquet à travers une feuille métallique à fentes.

Dans ces deux configurations, seule une petite partie du bouquet est sélectionnée pour le laser. Ainsi, la lumière laser à rayons X émise a une longueur d'impulsion beaucoup plus courte. Les programmes tirent parti des installations existantes de laser à électrons libres à rayons X et offrent de nouvelles capacités pour les sciences à rayons X ultrarapides. En raison de la nature de la production des impulsions laser à électrons libres, ces schémas ne produisent que des impulsions attosecondes dans le domaine des rayons X durs.

Extensions aux radiographies molles, qui sont importants pour les études en sciences chimiques, font l'objet d'un nouveau projet baptisé XLEAP, basé sur des méthodes de modulation laser optique, avec des tests en cours à la source de lumière cohérente Linac.