Una carriera di fama internazionale iniziata a New York, Chicago e Londra prima di prenderlo, finalmente e per sempre, a Lincoln, sarebbe finito al sesto piano dell'East Campus del Bryan Medical Center.

Solo giorni prima, il compianto Anthony Starace, la cui ricerca pionieristica nella fisica dei laser ultraveloci gli è valsa il grado di professore della George Holmes University presso l'Università del Nebraska-Lincoln, aveva saputo che uno dei suoi diari preferiti, Lettere di revisione fisica , avrebbe pubblicato un altro dei suoi documenti.

Poco dopo la notifica, Starace ha iniziato a provare dolori al petto legati all'improvvisa insorgenza di pancreatite che gli avrebbe tolto la vita il 5 settembre.

Ma non prima che avesse finito.

L'editore della rivista aveva chiesto a Starace di scrivere un riassunto di una pagina dei risultati e del significato dello studio. L'aveva fatto molte volte. Ma mai da un letto d'ospedale, tra le visite della sua famiglia e dei colleghi che lo conoscevano come un amico e, dopo 46 anni in Nebraska, un'istituzione virtuale a se stesso.

Il suo coautore e protetto di nove anni, Jean Marcel Ngoko Djiokap, inizialmente esortò Starace a dimenticare il riassunto. Eppure Ngoko Djiokap conosceva abbastanza bene il suo mentore da saperlo meglio.

"Anche quando sei malato, non pensi alla tua condizione, " ha detto della mentalità di Starace. "Sei sempre pronto a dare e dare, fornire. Penso che questo ti dica esattamente chi era Tony."

Così, insieme, Starace e Ngoko Djiokap hanno composto il riassunto, che descrive le scoperte finali di un gigante accademico che è salito alla ribalta indagando sull'infinitesimo.

Batti gli occhi come l'eternità

Verso la fine del millennio, Starace ha approfondito il regno emergente della scienza degli attosecondi:colpire atomi e molecole con intensi impulsi laser che durano per un tempo inconcepibilmente breve. Quanto inconcepibile? Il numero di attosecondi che passano entro un secondo è uguale al numero di secondi che passano entro 31 miliardi di anni, più del doppio dell'età stimata dell'universo.

Studiando come questi impulsi laser effimeri interagiscono con atomi e molecole, Starace e altri hanno scrutato ciò che un tempo era impenetrabile:i modi in cui gli elettroni lasciano le loro orbite attorno agli atomi quando vengono colpiti dalla luce, ad esempio. quella conoscenza, a sua volta, ha aiutato altri fisici a comprendere meglio le regole che governano le dinamiche atomiche o molecolari che scoprono e persino a controllare quel comportamento.

"Quando le cose accadono in tempi così rapidi, gli sperimentali non sempre sanno cosa hanno ottenuto, " Starace ha detto nel 2014. "Non possono 'vedere' come gli elettroni effettuano le transizioni atomiche e molecolari. Quindi hanno bisogno di mezzi per accertare, "Come abbiamo fatto?" o, "Cosa avevamo lì?'"

Starace e Ngoko Djiokap avevano passato gli ultimi anni a studiare un fenomeno chiamato dicroismo, in particolare, come le proprietà di un impulso laser cambiano il modo in cui la sua energia viene assorbita e la probabilità che espelle gli elettroni da atomi e molecole. Ma questo non era un dado di probabilità a sei facce; presentava così tante sfaccettature, con tanti bordi non lineari, che Starace e Ngoko Djiokap potevano iniziare a calcolare le probabilità solo con i supercomputer e la meccanica quantistica.

Tra queste proprietà di spostamento della probabilità c'erano l'orientamento e il comportamento del campo elettrico che circonda un raggio laser. In alcuni casi, il campo elettrico si estende solo verticalmente o orizzontalmente dal raggio. In altri, il campo elettrico ruota attorno al raggio come un'elica. Quando lo fa, può ruotare sia in senso orario che antiorario e può tracciare il percorso di un cerchio o di un'ellisse.

Già nel 2014, sparando impulsi laser su un atomo di elio, il team ha scoperto che la rotazione in senso orario contro antiorario di un percorso ellittico potrebbe influenzare gli angoli di lancio dei due elettroni dell'atomo. Nelle pagine di Physical Review Letters, il duo ha introdotto equazioni per caratterizzare tale influenza. Gli impulsi laser, hanno spiegato, aveva stimolato risposte elettroniche associate all'assorbimento di entrambe le particelle rispetto a due, o fotoni, di luce, con l'interferenza tra quelle dinamiche - e la scomparsa degli effetti a un fotone - che guidano l'insolito dicroismo.

Quest'anno, Starace e Ngoko Djiokap hanno condotto uno studio simile ma hanno spostato la loro attenzione da un atomo a una molecola:due atomi di idrogeno legati che condividono due elettroni. Quando si spara un impulso laser a un fotone parallelo all'asse della molecola di diidrogeno, hanno scoperto che gli effetti della rotazione in senso orario vs. antiorario sul lancio degli elettroni potrebbero essere descritti dalle stesse equazioni che hanno derivato per un atomo di elio.

Quando si gira anche leggermente la molecola, anche se, hanno spiato ulteriori fattori - una nuova forma di dicroismo - che emerge solo in alcune molecole. Nei loro sforzi per comprendere meglio i nuovi fattori, Starace e Ngoko Djiokap hanno scoperto come orientare l'impulso laser e l'asse molecolare, e come rilevare gli elettroni, in modo che le variabili di dicroismo di tipo atomico scoperte nel 2014 scomparissero. Ciò ha permesso loro di isolare e misurare solo le influenze specifiche della molecola, compreso il modo in cui i cambiamenti nell'energia e nell'orbita di un elettrone eccitato dal laser possono interagire con quelli dell'altro elettrone che condivide la sua molecola.

"Le regole di selezione che abbiamo trovato sono molto sensibili all'orientamento della molecola, " disse Ngoko Djiokap, ricercatore assistente di fisica e astronomia. "Quindi vediamo questo nuovo effetto molecolare correlato come uno strumento per (misurare) l'allineamento molecolare. Questo è molto importante per l'imaging molecolare ultrarapido".

Starace e Ngoko Djiokap hanno persino scoperto di poter controllare alcune delle risposte specifiche della molecola regolando il percorso ellittico del campo elettrico del laser. La capacità di prevedere e misurare tali risposte potrebbe efficacemente fungere da diagnostica per i laser stessi, ha detto Ngoko Djiokap.

In combinazione con lo studio precedente, le nuove scoperte potrebbero anche informare gli sforzi futuri per identificare meglio una caratteristica particolarmente importante delle molecole, ha detto Ngoko Djiokap. Sia un atomo di elio che una molecola di diidrogeno sono non chirali, il che significa che le loro immagini speculari sembrano identiche agli originali. Al contrario, le molecole chirali possono assumere due forme che, come la mano destra e sinistra, sono strutturalmente identiche ma distinguibili dalle loro controparti speculari.

E proprio come la maggior parte delle persone considera la manualità una distinzione importante, avendo una coordinazione molto maggiore con l'una rispetto all'altra, la manualità delle molecole chirali può avere enormi conseguenze. Considerando che una molecola mancina potrebbe aiutare a lenire una malattia, la sua mano destra potrebbe innescarne uno.

Poiché solo le molecole non chirali mostrano alcune delle firme di espulsione di elettroni che Starace, Ngoko Djiokap e i loro colleghi internazionali hanno scoperto, quelle firme potrebbero aiutare i ricercatori o altri a confermare con quale classe di molecole stanno lavorando.

"Devo farlo per lui"

Dalla morte di Starace, il Dipartimento di Fisica e Astronomia ha chiesto a Ngoko Djiokap di assumere la guida per la maggior parte dei progetti di ricerca del suo mentore.

Ngoko Djiokap ora lavora nell'ufficio che Starace chiamava suo, i diari e i libri si accumulavano mentre Ngoko Djiokap si sedeva dietro la scrivania alla quale si sedeva spesso di fronte durante l'incontro con Starace.

Nella distanza tra quei due sedili, solo quattro piedi, risiede il peso dell'aspettativa e dell'eredità. proprio mentore di Starace, Ugo Fano, una volta ricercato sotto i vincitori del Premio Nobel Enrico Fermi e Werner Heisenberg.

"C'è molta pressione, "Ammette Ngoko Djiokap. "Ma penso di doverlo fare per lui, per quello che rappresenta per me. È stato il miglior mentore che abbia mai avuto, il modo in cui si è preso cura non solo di me ma di tutto il suo gruppo".

Ngoko Djiokap è arrivato in Nebraska dal Belgio appena tre giorni dopo aver discusso la sua tesi all'Universite catholique de Louvain. Si ricorda la data:4 febbraio, 2010. Non era mai stato in Nebraska, conoscendo Starace solo da un'intervista in videoconferenza e dalle decine di articoli di ricerca che aveva esaminato attentamente durante la sua giovane carriera.

"Mi ha accolto come suo figlio, "Ngoko Djiokap dice. "Ecco perché devo ancora affrontare il processo di lutto. ci vorrà tempo, ma so chi era".

Ngoko Djiokap racconta come Starace lo abbia invitato a casa sua per le cene di Natale, di come la sua mente potesse ricordare all'istante un ottimo pasto consumato in un ristorante 10 anni prima, di come ha giocato a squash con lo stesso entusiasmo e impegno che ha portato alla fisica.

Pensa ad alta voce a un futuro non vissuto in cui uno Starace in pensione avrebbe accettato i gesti di ospitalità che il suo mentore così spesso gli elargiva.

"Il mio unico rimpianto è che non mi vedrà mai fare questo, perché penso che questo fosse ciò che voleva, che un giorno, Lo inviterei a casa mia e per vedere come gestisco il mio gruppo di ricerca, " lui dice.

E descrive l'equilibrio tra empatia e autorità, di precisione e apertura mentale, che ha guadagnato a Starace l'ammirazione di coloro che hanno lavorato con lui e lo hanno conosciuto. Se Ngoko Djiokap può emularlo, lui dice, forse si dimostrerà degno dell'eredità di Starace.

Ma quel lavoro rimane incompiuto.

"Devo prendere il posto di guida e lavorare sodo e consegnare, in modo che possa essere orgoglioso di me."