当X射线光子激发原子或离子，内层电子跃迁开启短暂“机会窗口”，在电子填补低能级空位前的几个飞秒内，第二个光子有机会被吸收形成双激发态。一个国际科学家团队利用欧洲XFEL产生的每秒5000次强X射线闪光，对高电离氪中的这种双芯空穴态展开研究，所用光子能量或颜色几乎相同。

参与此次研究的科学家来自欧洲XFEL、海德堡马克斯·普朗克核物理研究所(MPIK)以及德国、意大利、葡萄牙和美国的其他六个机构。他们选用高电荷氪Kr 26+，这种氪离子除十个电子外其余电子全部缺失。SQS科学仪器公司运营主管托马斯·鲍曼称：“这让我们能清晰了解整个过程，消除其他电子干扰。”使用这种氪离子优势明显，在两个核心电子共振激发的两个步骤中，所需光子能量非常接近，可使用带宽仅0.5%的单色X射线束。发表在《物理评论快报》上的论文第一作者户川元解释，这种共振能量重叠源于相对论效应，导致核心电子能级移动，实现完美双共振。

几飞秒后，双激发态通过电子发射衰变产生更高电荷态。与简单光电离相比，双共振途径使光子吸收率提高100倍以上，极大提升效率。马克斯·普朗克物理研究所研究组组长何塞·克雷斯波·洛佩斯-乌鲁蒂亚称，这种效应不仅加深对光和物质在极端条件下相互作用的理解，还为高精度X射线测量开辟新可能。科学家认为，研究成果可作为高效激发方案，用于未来利用欧洲XFEL的SASE3波荡器双色模式进行时间分辨实验，还可扩展到利用欧洲XFEL开发的XFELO进行硬X射线实验。

更多信息： Moto Togawa 等人，《精细结构效应增强高电荷态离子中的单色双光子共振电离》，《物理评论快报》 (2025)。期刊信息： 《物理评论快报》