Een internationaal gerenommeerde carrière die begon in New York City en Chicago en Londen voordat hij hem aannam, eindelijk en voor altijd, naar Lincoln, zou eindigen op de zesde verdieping van de East Campus van het Bryan Medical Center.

Slechts enkele dagen eerder, wijlen Anthony Starace, wiens baanbrekend onderzoek in ultrasnelle laserfysica hem de rang van George Holmes University Professor aan de University of Nebraska-Lincoln opleverde, had gehoord dat een van zijn favoriete tijdschriften, Fysieke beoordelingsbrieven , nog een van zijn papieren zou publiceren.

Kort na de melding, Starace begon pijn op de borst te krijgen die verband hield met het plotselinge begin van pancreatitis die hem op 5 september het leven zou kosten.

Maar niet voordat hij klaar was.

De uitgever van het tijdschrift had Starace gevraagd om een ​​samenvatting van één pagina te schrijven van de bevindingen en het belang van het onderzoek. Hij had het vaak gedaan. Maar nooit vanuit een ziekenhuisbed, tussen bezoeken van zijn familie en de collega's die hem als vriend kenden en, na 46 jaar in Nebraska, een virtuele instelling voor zichzelf.

Zijn co-auteur en beschermeling van negen jaar, Jean Marcel Ngoko Djiokap, drong er in eerste instantie bij Starace op aan om de samenvatting te vergeten. Toch kende Ngoko Djiokap zijn mentor goed genoeg om beter te weten.

"Ook als je ziek bent, je denkt niet aan je eigen toestand, " zei hij over Starace's mentaliteit. "Je bent altijd klaar om te geven en te geven, voorzien. Ik denk dat dit je precies vertelt wie Tony was."

Dus, samen, Starace en Ngoko Djiokap stelden de samenvatting samen - een die de laatste doorbraken beschrijft van een academische reus die bekendheid verwierf door onderzoek naar het oneindig kleine.

Oogknipper als eeuwigheid

Rond de millenniumwisseling, Starace dook in het opkomende rijk van de attoseconde-wetenschap:atomen en moleculen raken met intense laserpulsen die een onvoorstelbaar korte tijd duren. Hoe ondenkbaar? Het aantal attoseconden dat binnen een seconde verstrijkt, is gelijk aan het aantal seconden dat binnen 31 miljard jaar verstrijkt - meer dan twee keer de geschatte leeftijd van het heelal.

Door te bestuderen hoe die kortstondige laserpulsen interageren met atomen en moleculen, Starace en anderen hebben gekeken naar het eens ondoordringbare:de manieren waarop elektronen hun banen rond atomen verlaten wanneer ze door licht worden geraakt, bijvoorbeeld. die kennis, beurtelings, heeft andere natuurkundigen geholpen de regels voor de atomaire of moleculaire dynamica die ze ontdekken beter te begrijpen - en zelfs dat gedrag te beheersen.

"Als dingen op zulke snelle tijdschalen gebeuren, experimentatoren weten niet altijd wat ze hebben bereikt, " zei Starace in 2014. "Ze kunnen niet 'zien' hoe elektronen atomaire en moleculaire overgangen maken. Ze hebben dus middelen nodig om vast te stellen, "Hoe hebben we dat gedaan?" of, 'Wat hadden we daar?'

Starace en Ngoko Djiokap hadden de afgelopen jaren een fenomeen bestudeerd dat dichroïsme wordt genoemd, in het bijzonder:hoe de eigenschappen van een laserpuls veranderen hoe zijn energie wordt geabsorbeerd en de kans dat hij elektronen uit atomen en moleculen zal werpen. Maar dit was geen zeszijdige dobbelsteen van waarschijnlijkheid; het bevatte zoveel facetten, met zoveel niet-lineaire randen, dat Starace en Ngoko Djiokap pas konden beginnen met het berekenen van de kansen met supercomputers en kwantummechanica.

Een van die waarschijnlijkheidsverschuivende eigenschappen was de oriëntatie en het gedrag van het elektrische veld dat een laserstraal omringt. In sommige gevallen, het elektrische veld strekt zich alleen verticaal of horizontaal uit vanaf de bundel. In andere, het elektrische veld draait als een propeller rond de straal. Wanneer het gebeurt, het kan met de klok mee of tegen de klok in draaien en kan het pad van een cirkel of een ellips volgen.

Terug in 2014, terwijl ze laserpulsen afvuren op een heliumatoom, het team ontdekte dat de rotatie met de klok mee versus tegen de klok in van een elliptisch pad de lanceringshoeken van de twee elektronen van het atoom zou kunnen beïnvloeden. Op de pagina's van Physical Review Letters, het duo introduceerde vergelijkingen om die invloed te karakteriseren. De laserpulsen, zij legden uit, had gestimuleerde elektronreacties geassocieerd met het absorberen van zowel één versus twee deeltjes, of fotonen, van licht, met de interferentie tussen die dynamiek - en het verdwijnen van de één-fotoneffecten - die het ongewone dichroïsme aanstuurden.

Dit jaar, Starace en Ngoko Djiokap voerden een soortgelijk onderzoek uit, maar verlegden hun aandacht van een atoom naar een molecuul:twee gebonden waterstofatomen die twee elektronen delen. Bij het afvuren van een laserpuls van één foton parallel aan de as van het diwaterstofmolecuul, ze ontdekten dat de effecten van rotatie met de klok mee versus tegen de klok in op de lancering van de elektronen kunnen worden beschreven door dezelfde vergelijkingen die ze voor een heliumatoom hebben afgeleid.

Wanneer het molecuul zelfs maar een klein beetje wordt gedraaid, Hoewel, ze zagen extra factoren - een nieuwe vorm van dichroïsme - die alleen in bepaalde moleculen naar voren komt. In hun pogingen om de nieuwe factoren beter te begrijpen, Starace en Ngoko Djiokap ontdekten hoe ze de laserpuls en moleculaire as moesten oriënteren - en hoe de elektronen konden worden gedetecteerd - zodat de atomaire dichroïsmevariabelen die ze in 2014 ontdekten, verdwenen. Daardoor konden ze alleen de molecuulspecifieke invloeden isoleren en meten, inclusief hoe verschuivingen in de energie en baan van een door laser opgewekt elektron kunnen interageren met die van het andere elektron dat zijn molecuul deelt.

"De selectieregels die we hebben gevonden, zijn erg gevoelig voor de oriëntatie van het molecuul, " zei Ngoko Djiokap, wetenschappelijk assistent-hoogleraar natuurkunde en sterrenkunde. "Dus we zien dit nieuwe gecorreleerde moleculaire effect als een hulpmiddel voor het (meten) van moleculaire uitlijning. Dat is erg belangrijk voor ultrasnelle moleculaire beeldvorming."

Starace en Ngoko Djiokap ontdekten zelfs dat ze sommige van de molecuulspecifieke reacties konden beheersen door het elliptische pad van het elektrische veld van de laser aan te passen. Het vermogen om die reacties te voorspellen en te meten, zou effectief kunnen werken als een diagnose voor de lasers zelf, zei Ngoko Djiokap.

In combinatie met het eerdere onderzoek, de nieuwe bevindingen zouden ook kunnen bijdragen aan toekomstige inspanningen om een ​​bijzonder belangrijk kenmerk van moleculen beter te identificeren, zei Ngoko Djiokap. Zowel een heliumatoom als een diwaterstofmolecuul zijn niet-chiraal, wat betekent dat hun spiegelbeelden er identiek uitzien aan de originelen. Daarentegen, chirale moleculen kunnen twee vormen aannemen die, zoals rechter- en linkerhand, zijn structureel identiek, maar te onderscheiden van hun gespiegelde tegenhangers.

En net zoals de meeste mensen handigheid als een belangrijk onderscheid beschouwen - omdat ze veel meer coördinatie hebben met de ene dan met de andere - kan de handigheid van chirale moleculen enorme gevolgen hebben. Terwijl een linkshandige molecule een ziekte zou kunnen verzachten, zijn rechterhand zou er een kunnen triggeren.

Omdat alleen niet-chirale moleculen enkele van de elektronen-uitstotende handtekeningen vertonen die Starace, Ngoko Djiokap en hun internationale collega's ontdekten, die handtekeningen kunnen onderzoekers of anderen helpen te bevestigen met welke klasse moleculen ze werken.

'Ik moet het voor hem doen'

Sinds Starace's overlijden, het departement Natuur- en Sterrenkunde heeft Ngoko Djiokap gevraagd het leiderschap op zich te nemen voor de meeste onderzoeksprojecten van zijn mentor.

Ngoko Djiokap werkt nu vanuit het kantoor dat Starace het zijne noemde, de tijdschriften en boeken hoog opgestapeld terwijl Ngoko Djiokap plaatsneemt achter het bureau waar hij vaak tegenover zat tijdens een ontmoeting met Starace.

In de afstand tussen die twee stoelen, slechts vier voet, ligt de last van verwachting en erfenis. Starace's eigen mentor, Ugo Fano, ooit onderzocht onder Nobelprijswinnaars Enrico Fermi en Werner Heisenberg.

"Er is veel druk, " geeft Ngoko Djiokap toe. "Maar ik denk dat ik het voor hem moet doen, voor wat hij voor mij vertegenwoordigt. Hij was de beste mentor die ik ooit heb gehad, de manier waarop hij niet alleen voor mij zorgde, maar voor zijn hele groep."

Ngoko Djiokap kwam slechts drie dagen na de verdediging van zijn proefschrift aan de Université catholique de Louvain vanuit België naar Nebraska. Hij herinnert zich de datum:4 februari, 2010. Hij was nog nooit in Nebraska geweest, Starace kende hij alleen van een videoconferentie-interview en de tientallen onderzoekspapers die hij tijdens zijn jonge carrière had doorgespit.

"Hij nam me op als zijn zoon, zegt Ngoko Djiokap. "Daarom heb ik nog steeds te maken met het rouwproces. Het zal tijd kosten, maar ik weet wie hij was."

Ngoko Djiokap vertelt hoe Starace hem bij hem thuis uitnodigde voor kerstdiners. hoe zijn geest zich onmiddellijk een geweldige maaltijd kon herinneren die tien jaar eerder in een restaurant was genomen, van hoe hij squash speelde met hetzelfde enthousiasme en toewijding die hij in de natuurkunde bracht.

Hij denkt hardop na over een ongeleefde toekomst waarin een gepensioneerde Starace de gastvrijheid zou hebben aanvaard die zijn mentor zo vaak schonk.

"Mijn enige spijt is dat hij me dit nooit zal zien doen, omdat ik denk dat dit is wat hij wilde - dat op een dag, Ik zou hem bij mij thuis uitnodigen om te zien hoe ik mijn eigen onderzoeksgroep kan leiden, " hij zegt.

En hij beschrijft de balans tussen empathie en autoriteit, van precisie en openheid, dat leverde Starace de bewondering op van degenen die met hem samenwerkten en hem kenden. Als Ngoko Djiokap dat kan evenaren, hij zegt, misschien zal hij bewijzen dat hij Starace's erfenis waardig is.

Maar dat werk blijft onvoltooid.

"Ik moet achter het stuur gaan zitten en hard werken en presteren, zodat hij trots op me kan zijn."