Una carrera de renombre internacional que comenzó en la ciudad de Nueva York y Chicago y Londres antes de llevarlo, finalmente y para siempre, a Lincoln, terminaría en el sexto piso del campus este del Bryan Medical Center.

Solo unos días antes el difunto Anthony Starace, cuya investigación pionera en física de láser ultrarrápido le valió el rango de profesor de la Universidad George Holmes en la Universidad de Nebraska – Lincoln, se había enterado de que uno de sus diarios favoritos, Cartas de revisión física , publicaría otro de sus trabajos.

Poco después de la notificación, Starace comenzó a experimentar dolores en el pecho relacionados con la aparición repentina de pancreatitis que le quitaría la vida el 5 de septiembre.

Pero no antes de que hubiera terminado.

El editor de la revista le había pedido a Starace que escribiera un resumen de una página de los hallazgos y la importancia del estudio. Lo había hecho muchas veces. Pero nunca desde una cama de hospital entre las visitas de su familia y los compañeros que lo conocían como amigo y, después de 46 años en Nebraska, una institución virtual en sí mismo.

Su coautor y protegido durante nueve años, Jean Marcel Ngoko Djiokap, Inicialmente instó a Starace a que se olvidara del resumen. Sin embargo, Ngoko Djiokap conocía a su mentor lo suficientemente bien como para saberlo mejor.

"Incluso cuando estás enfermo, no piensas en tu propia condición, ", dijo sobre la mentalidad de Starace." Siempre estás listo para dar y dar, Para proveer. Creo que esto te dice exactamente quién era Tony ".

Entonces, juntos, Starace y Ngoko Djiokap compusieron el resumen, uno que describe los avances finales de un gigante académico que saltó a la fama al investigar lo infinitesimal.

Parpadeo como la eternidad

Alrededor del cambio de milenio, Starace profundizó en el reino emergente de la ciencia del attosegundo:golpear átomos y moléculas con intensos pulsos de láser que duran un tiempo inconcebiblemente corto. ¿Qué tan inconcebible? El número de attosegundos que pasan en un segundo es igual al número de segundos que pasan en 31 mil millones de años, más del doble de la edad estimada del universo.

Al estudiar cómo esos pulsos láser efímeros interactúan con átomos y moléculas, Starace y otros han escudriñado lo que alguna vez fue impenetrable:las formas en que los electrones abandonan sus órbitas alrededor de los átomos cuando son golpeados por la luz, por ejemplo. Ese conocimiento Sucesivamente, ha ayudado a otros físicos a comprender mejor las reglas que gobiernan la dinámica atómica o molecular que descubren, e incluso a controlar ese comportamiento.

"Cuando suceden cosas en escalas de tiempo tan rápidas, los experimentalistas no siempre saben lo que han logrado, ", Dijo Starace en 2014." No pueden 'ver' cómo los electrones hacen transiciones atómicas y moleculares. Entonces necesitan medios para determinar, "¿Como hicimos eso?" o, "¿Qué teníamos allí?"

Starace y Ngoko Djiokap habían pasado los últimos años estudiando un fenómeno llamado dicroísmo, específicamente, cómo cambian las propiedades de un pulso láser, cómo se absorbe su energía y la probabilidad de que expulse electrones de átomos y moléculas. Pero no se trataba de una probabilidad de seis caras; tenía tantas facetas, con tantos bordes no lineales, que Starace y Ngoko Djiokap solo pudieron comenzar a calcular las probabilidades con supercomputadoras y mecánica cuántica.

Entre esas propiedades de cambio de probabilidad se encuentran la orientación y el comportamiento del campo eléctrico que rodea un rayo láser. En algunos casos, el campo eléctrico se extiende solo vertical u horizontalmente desde el haz. En otros, el campo eléctrico gira alrededor del rayo como una hélice. Cuando lo hace puede girar en sentido horario o antihorario y puede trazar la trayectoria de un círculo o una elipse.

En 2014, mientras dispara pulsos de láser a un átomo de helio, el equipo descubrió que la rotación en sentido horario versus antihorario de una trayectoria elíptica podría influir en los ángulos de lanzamiento de los dos electrones del átomo. En las páginas de Physical Review Letters, el dúo introdujo ecuaciones para caracterizar esa influencia. Los pulsos de láser ellos explicaron, había estimulado respuestas de electrones asociadas con la absorción de una o dos partículas, o fotones, de luz, con la interferencia entre esas dinámicas — y la desaparición de los efectos de un fotón — impulsando el dicroísmo inusual.

Este año, Starace y Ngoko Djiokap realizaron un estudio similar, pero cambiaron su atención de un átomo a una molécula:dos átomos de hidrógeno unidos que comparten dos electrones. Al disparar un pulso láser de un fotón paralelo al eje de la molécula de dihidrógeno, encontraron que los efectos de la rotación en el sentido de las agujas del reloj frente a la rotación en el sentido contrario a las agujas del reloj en el lanzamiento de los electrones podrían describirse mediante las mismas ecuaciones que obtuvieron para un átomo de helio.

Al girar la molécula aunque sea ligeramente, aunque, espiaron factores adicionales, una nueva forma de dicroísmo, que surge solo en ciertas moléculas. En sus esfuerzos por comprender mejor los factores recién descubiertos, Starace y Ngoko Djiokap descubrieron cómo orientar el pulso láser y el eje molecular, y cómo detectar los electrones, de modo que las variables de dicroísmo de tipo atómico que descubrieron en 2014 desaparecieran. Eso les permitió aislar y medir solo las influencias específicas de la molécula, incluyendo cómo los cambios en la energía y la órbita de un electrón excitado por láser pueden interactuar con los del otro electrón que comparte su molécula.

"Las reglas de selección que encontramos son muy sensibles a la orientación de la molécula, "dijo Ngoko Djiokap, profesor asistente de investigación de física y astronomía. "Así que vemos este nuevo efecto molecular correlacionado como una herramienta para (medir) la alineación molecular. Eso es muy importante para la obtención de imágenes moleculares ultrarrápidas".

Starace y Ngoko Djiokap incluso descubrieron que podían controlar algunas de las respuestas específicas de las moléculas ajustando la trayectoria elíptica del campo eléctrico del láser. La capacidad de predecir y medir esas respuestas podría actuar efectivamente como un diagnóstico para los propios láseres, Dijo Ngoko Djiokap.

Combinado con el estudio anterior, Los nuevos hallazgos también podrían informar los esfuerzos futuros para identificar mejor una característica especialmente importante de las moléculas, Dijo Ngoko Djiokap. Tanto un átomo de helio como una molécula de dihidrógeno no son quirales, lo que significa que sus imágenes en espejo se ven idénticas a las originales. Por el contrario, Las moléculas quirales pueden tomar dos formas que, como la mano derecha e izquierda, son estructuralmente idénticas pero distinguibles de sus contrapartes reflejadas.

Y así como la mayoría de la gente considera que el uso de las manos es una distinción importante (tener una coordinación mucho mayor con uno que con otro), el uso de las moléculas quirales puede tener consecuencias masivas. Mientras que una molécula para zurdos podría ayudar a aliviar una enfermedad, su mano derecha podría disparar uno.

Debido a que solo las moléculas no quirales exhiben algunas de las firmas de expulsión de electrones que Starace, Ngoko Djiokap y sus colegas internacionales descubrieron, esas firmas podrían ayudar a los investigadores u otras personas a confirmar con qué clase de molécula están trabajando.

"Tengo que hacerlo por él"

Desde la muerte de Starace, el Departamento de Física y Astronomía ha pedido a Ngoko Djiokap que asuma el liderazgo de la mayoría de los proyectos de investigación de su mentor.

Ngoko Djiokap ahora trabaja desde la oficina que Starace llamaba suya, las revistas y los libros se amontonan mientras Ngoko Djiokap toma asiento detrás del escritorio frente al que a menudo se sentaba mientras se reunía con Starace.

En la distancia entre esos dos asientos, apenas cuatro pies, reside la carga de las expectativas y el legado. El propio mentor de Starace, Ugo Fano, una vez investigó con los ganadores del Premio Nobel Enrico Fermi y Werner Heisenberg.

"Es mucha presión, "Ngoko Djiokap admite." Pero creo que tengo que hacerlo por él, por lo que él representa para mí. Fue el mejor mentor que he tenido la forma en que se ocupó no sólo de mí sino de todo su grupo ".

Ngoko Djiokap llegó a Nebraska desde Bélgica apenas tres días después de defender su disertación en la Universite catholique de Louvain. Recuerda la fecha:4 de febrero de 2010. Nunca había estado en Nebraska, conociendo a Starace solo por una entrevista por videoconferencia y por los montones de trabajos de investigación que había revisado durante su joven carrera.

"Me acogió como a su hijo, "Dice Ngoko Djiokap." Es por eso que todavía tengo que hacer frente al proceso de duelo. Va a tomar tiempo pero sé quién era ".

Ngoko Djiokap habla de cómo Starace lo invitó a su casa para las cenas navideñas, de cómo su mente podía recordar instantáneamente una gran comida tomada en un restaurante 10 años antes, de cómo jugaba al squash con el mismo entusiasmo y compromiso con la física.

Piensa en voz alta en un futuro no vivido en el que un Starace retirado habría aceptado los gestos de hospitalidad que su mentor le otorgaba con tanta frecuencia.

"Lo único que lamento es que nunca me verá haciendo esto, porque creo que esto es lo que quería, que un día, Lo invitaría a mi casa y vería cómo dirijo mi propio grupo de investigación, " él dice.

Y describe el equilibrio entre empatía y autoridad, de precisión y amplitud de miras, eso le valió a Starace la admiración de quienes trabajaron con él y lo conocieron. Si Ngoko Djiokap puede emular eso, él dice, tal vez demuestre que es digno del legado de Starace.

Pero ese trabajo queda inconcluso.

"Tengo que tomar el asiento del conductor y trabajar duro y cumplir, para que pueda estar orgulloso de mí ".