Uma carreira de renome internacional que começou na cidade de Nova York, Chicago e Londres antes de levá-lo, finalmente e para sempre, para Lincoln, terminaria no sexto andar do campus leste do Bryan Medical Center.

Poucos dias antes, o falecido Anthony Starace, cuja pesquisa pioneira em física de laser ultrarrápida lhe rendeu o posto de George Holmes University Professor na University of Nebraska – Lincoln, soube que um de seus jornais favoritos, Cartas de revisão física , publicaria outro de seus artigos.

Logo após a notificação, Starace começou a sentir dores no peito relacionadas ao início repentino de pancreatite que tiraria sua vida em 5 de setembro.

Mas não antes de terminar.

O editor da revista pediu a Starace para escrever um resumo de uma página das descobertas e significados do estudo. Ele tinha feito isso muitas vezes. Mas nunca de uma cama de hospital, entre as visitas de sua família e os colegas que o conheciam como amigo e, depois de 46 anos em Nebraska, uma instituição virtual para si mesmo.

Seu co-autor e pupilo de nove anos, Jean Marcel Ngoko Djiokap, inicialmente exortou Starace a esquecer o resumo. No entanto, Ngoko Djiokap conhecia seu mentor bem o suficiente para conhecê-lo melhor.

"Mesmo quando você está doente, você não pensa sobre sua própria condição, "ele disse sobre a mentalidade de Starace." Você está sempre pronto para dar e dar, fornecer. Acho que isso diz exatamente quem era Tony. "

Então, juntos, Starace e Ngoko Djiokap compuseram o resumo - um que descreve as descobertas finais de um gigante acadêmico que ganhou destaque investigando o infinitesimal.

Eyeblink como eternidade

Por volta da virada do milênio, Starace mergulhou no reino emergente da ciência attossegundo:átomos e moléculas impressionantes com pulsos de laser intensos que duram por um tempo inconcebivelmente curto. Quão inconcebível? O número de attossegundos que passam em um segundo é igual ao número de segundos que passam em 31 bilhões de anos - mais do que o dobro da idade estimada do universo.

Ao estudar como esses pulsos de laser efêmeros interagem com átomos e moléculas, Starace e outros perscrutaram o outrora impenetrável:as maneiras como os elétrons partem de suas órbitas em torno dos átomos quando atingidos pela luz, por exemplo. Esse conhecimento, por sua vez, ajudou outros físicos a entender melhor as regras que governam a dinâmica atômica ou molecular que descobrem - e até mesmo controlar esse comportamento.

"Quando as coisas acontecem em escalas de tempo tão rápidas, experimentalistas nem sempre sabem o que alcançaram, "Starace disse em 2014." Eles não podem 'ver' como os elétrons fazem transições atômicas e moleculares. Então, eles precisam de meios para verificar, "Como fizemos isso?" ou, "O que nós temos lá? '"

Starace e Ngoko Djiokap passaram os últimos anos estudando um fenômeno chamado dicroísmo - especificamente, como as propriedades de um pulso de laser mudam como sua energia é absorvida e a probabilidade de que ele ejete elétrons de átomos e moléculas. Mas este não era um dado de probabilidade com seis lados; apresentava tantas facetas, com tantas arestas não lineares, que Starace e Ngoko Djiokap só podiam começar a calcular as probabilidades com supercomputadores e mecânica quântica.

Entre essas propriedades de mudança de probabilidade estavam a orientação e o comportamento do campo elétrico que circunda um feixe de laser. Em alguns casos, o campo elétrico se estende apenas vertical ou horizontalmente a partir do feixe. Em outros, o campo elétrico gira em torno do feixe como uma hélice. Quando isso acontecer, ele pode girar no sentido horário ou anti-horário e pode traçar o caminho de um círculo ou elipse.

Em 2014, enquanto dispara pulsos de laser em um átomo de hélio, a equipe descobriu que a rotação no sentido horário vs. anti-horário de um caminho elíptico pode influenciar os ângulos de lançamento dos dois elétrons do átomo. Nas páginas de Physical Review Letters, a dupla introduziu equações para caracterizar essa influência. Os pulsos de laser, eles explicaram, tinha estimulado respostas de elétrons associadas com a absorção de uma e duas partículas, ou fótons, de luz, com a interferência entre essas dinâmicas - e o desaparecimento dos efeitos de um fóton - conduzindo o dicroísmo incomum.

Este ano, Starace e Ngoko Djiokap conduziram um estudo semelhante, mas mudaram sua atenção de um átomo para uma molécula:dois átomos de hidrogênio ligados que compartilham dois elétrons. Ao disparar um pulso de laser de um fóton paralelo ao eixo da molécula de dihidrogênio, eles descobriram que os efeitos da rotação no sentido horário vs. anti-horário no lançamento dos elétrons poderiam ser descritos pelas mesmas equações que eles derivaram para um átomo de hélio.

Ao girar a molécula, mesmo que ligeiramente, no entanto, eles identificaram fatores adicionais - uma nova forma de dicroísmo - que surge apenas em certas moléculas. Em seus esforços para entender melhor os fatores recém-descobertos, Starace e Ngoko Djiokap descobriram como orientar o pulso de laser e o eixo molecular - e como detectar os elétrons - para que as variáveis ​​de dicroísmo atômicas que descobriram em 2014 desaparecessem. Isso permitiu que eles isolassem e medissem apenas as influências específicas da molécula, incluindo como as mudanças na energia e na órbita de um elétron excitado por laser podem interagir com as do outro elétron que compartilha sua molécula.

"As regras de seleção que encontramos são muito sensíveis à orientação da molécula, "disse Ngoko Djiokap, professor assistente de pesquisa de física e astronomia. "Portanto, vemos esse novo efeito molecular correlacionado como uma ferramenta para (medir) o alinhamento molecular. Isso é muito importante para imagens moleculares ultrarrápidas."

Starace e Ngoko Djiokap até descobriram que podiam controlar algumas das respostas específicas da molécula ajustando o caminho elíptico do campo elétrico do laser. A capacidade de prever e medir essas respostas pode efetivamente atuar como um diagnóstico para os próprios lasers, Ngoko Djiokap disse.

Combinado com o estudo anterior, as novas descobertas também podem informar os esforços futuros para identificar melhor uma característica especialmente importante das moléculas, Ngoko Djiokap disse. Tanto um átomo de hélio quanto uma molécula de dihidrogênio são não quirais, o que significa que suas imagens no espelho parecem idênticas às originais. Por contraste, moléculas quirais podem assumir duas formas que, como as mãos direita e esquerda, são estruturalmente idênticos, mas distinguíveis de suas contrapartes espelhadas.

E assim como a maioria das pessoas considera a destreza uma distinção importante - ter uma coordenação muito maior com uma do que com a outra - a destreza das moléculas quirais pode ter consequências enormes. Considerando que uma molécula canhota pode ajudar a aliviar uma doença, sua mão direita pode disparar um.

Porque apenas moléculas não quirais exibem algumas das assinaturas de ejeção de elétrons que Starace, Ngoko Djiokap e seus colegas internacionais descobriram, essas assinaturas podem ajudar os pesquisadores ou outros a confirmar com qual classe de molécula estão trabalhando.

"Eu tenho que fazer isso por ele"

Desde a morte de Starace, o Departamento de Física e Astronomia pediu a Ngoko Djiokap para assumir a liderança da maioria dos projetos de pesquisa de seu mentor.

Ngoko Djiokap agora trabalha no escritório que Starace chamava de seu, os diários e livros se amontoam enquanto Ngoko Djiokap se senta atrás da mesa à qual ele costuma se sentar enquanto se encontra com Starace.

Na distância entre esses dois assentos, apenas quatro pés, reside o fardo da expectativa e do legado. O próprio mentor de Starace, Ugo Fano, uma vez pesquisado com os vencedores do Prêmio Nobel Enrico Fermi e Werner Heisenberg.

"É muita pressão, "Ngoko Djiokap admite." Mas acho que tenho que fazer isso por ele, pelo que ele representa para mim. Ele foi o melhor mentor que já tive, a maneira como ele cuidou não só de mim, mas de todo o seu grupo. "

Ngoko Djiokap veio da Bélgica para Nebraska apenas três dias depois de defender sua dissertação na Universite catholique de Louvain. Ele se lembra da data:4 de fevereiro, 2010. Ele nunca tinha estado em Nebraska, conhecendo Starace apenas por meio de uma entrevista por videoconferência e das dezenas de trabalhos de pesquisa que ele leu durante sua jovem carreira.

"Ele me acolheu como seu filho, "Ngoko Djiokap diz." É por isso que ainda tenho que lidar com o processo de luto. Vai levar tempo, mas eu sei quem ele era. "

Ngoko Djiokap fala de como Starace o convidou para ir a sua casa para os jantares de Natal, de como sua mente pode se lembrar instantaneamente de uma excelente refeição feita em um restaurante 10 anos antes, de como ele jogou squash com o mesmo entusiasmo e compromisso que trouxe para a física.

Ele pensa em voz alta sobre um futuro não vivido em que um Starace aposentado teria aceitado os gestos de hospitalidade que seu mentor tantas vezes concedeu.

"Meu único arrependimento é que ele nunca vai me ver fazendo isso, porque eu acho que isso é o que ele queria, que um dia, Eu o convidaria para minha casa e ver como dirijo meu próprio grupo de pesquisa, " ele diz.

E ele descreve o equilíbrio entre empatia e autoridade, de precisão e mente aberta, que ganhou Starace a admiração de todos aqueles que trabalharam com ele e o conheceram. Se Ngoko Djiokap pode emular isso, ele diz, talvez ele se prove digno do legado de Starace.

Mas esse trabalho continua inacabado.

"Eu tenho que tomar o assento do motorista e trabalhar duro e entregar, para que ele possa se orgulhar de mim. "