En internationellt känd karriär som började i New York City och Chicago och London innan han tog honom, slutligen och för gott, till Lincoln, skulle sluta på sjätte våningen på Bryan Medical Centers östra campus.

Bara dagar tidigare, den bortgångne Anthony Starace, vars banbrytande forskning inom ultrasnabb laserfysik gav honom rang som George Holmes University Professor vid University of Nebraska–Lincoln, hade fått reda på att en av hans favoritdagböcker, Fysiska granskningsbrev , skulle publicera en annan av hans tidningar.

Kort efter anmälan, Starace började uppleva bröstsmärtor relaterade till den plötsliga uppkomsten av pankreatit som skulle ta hans liv den 5 september.

Men inte innan han var klar.

Tidskriftens utgivare hade bett Starace att skriva en ensidig sammanfattning av studiens resultat och betydelse. Han hade gjort det många gånger. Men aldrig från en sjukhussäng, mellan besök från hans familj och de kollegor som kände honom som en vän och, efter 46 år i Nebraska, en virtuell institution för sig själv.

Hans medförfattare och skyddsling sedan nio år, Jean Marcel Ngoko Djiokap, uppmanade till en början Starace att glömma sammanfattningen. Ändå kände Ngoko Djiokap sin mentor tillräckligt väl för att veta bättre.

"Även när du är sjuk, du tänker inte på ditt eget tillstånd, " sa han om Staraces tankesätt. "Du är alltid redo att ge och ge, att förse. Jag tror att det här berättar exakt vem Tony var."

Så, tillsammans, Starace och Ngoko Djiokap komponerade sammanfattningen - en som beskriver de sista genombrotten för en akademisk jätte som tog sig fram genom att undersöka det oändliga.

Blinkar som en evighet

Runt millennieskiftet, Starace grävde in i den framväxande världen av attosecond-vetenskap:slående atomer och molekyler med intensiva laserpulser som varar en ofattbart kort tid. Hur ofattbart? Antalet attosekunder som passerar inom en sekund är lika med antalet sekunder som passerar inom 31 miljarder år – mer än dubbelt så mycket som universums beräknade ålder.

Genom att studera hur dessa efemära laserpulser interagerar med atomer och molekyler, Starace och andra har tittat in i det en gång ogenomträngliga:hur elektroner lämnar sina banor runt atomer när de träffas av ljus, till exempel. Den kunskapen, i tur och ordning, har hjälpt andra fysiker att bättre förstå reglerna som styr den atomära eller molekylära dynamiken de upptäcker – och till och med kontrollera det beteendet.

"När saker händer på så snabba tidsskalor, experimentalister vet inte alltid vad de har uppnått, " Starace sa 2014. "De kan inte "se" hur elektroner gör atomära och molekylära övergångar. Så de behöver medel för att fastställa, "Hur gjorde vi det?" eller, "Vad hade vi där?"

Starace och Ngoko Djiokap hade ägnat de senaste åren åt att studera ett fenomen som kallas dikroism - specifikt, hur egenskaperna hos en laserpuls förändrar hur dess energi absorberas och sannolikheten att den kommer att stöta ut elektroner från atomer och molekyler. Men detta var ingen sexsidig sannolikhetsdöd; den innehöll så många aspekter, med så många olinjära kanter, att Starace och Ngoko Djiokap bara kunde börja beräkna sannolikheterna med superdatorer och kvantmekanik.

Bland dessa sannolikhetsskiftande egenskaper var orienteringen och beteendet hos det elektriska fältet som omger en laserstråle. I vissa fall, det elektriska fältet sträcker sig endast vertikalt eller horisontellt från strålen. I andra, det elektriska fältet roterar runt strålen som en propeller. När det gör det, den kan rotera antingen medurs eller moturs och kan spåra banan för antingen en cirkel eller en ellips.

Tillbaka 2014, medan du avfyrar laserpulser mot en heliumatom, teamet upptäckte att rotation medurs kontra moturs av en elliptisk bana kunde påverka startvinklarna för atomens två elektroner. På sidorna i Physical Review Letters, duon introducerade ekvationer för att karakterisera det inflytandet. Lasern pulserar, de förklarade, hade stimulerade elektronsvar associerade med att absorbera både en mot två partiklar, eller fotoner, av ljus, med interferensen mellan dessa dynamik – och försvinnandet av enfotoneffekterna – som driver den ovanliga dikroismen.

Det här året, Starace och Ngoko Djiokap genomförde en liknande studie men flyttade deras uppmärksamhet från en atom till en molekyl:två bundna väteatomer som delar två elektroner. När en en-foton laserpuls avfyras parallellt med divätemolekylens axel, de fann att effekterna av medurs vs moturs rotation på elektronernas lansering kunde beskrivas med samma ekvationer som de härledde för en heliumatom.

När du vrider molekylen lite, fastän, de spionerade på ytterligare faktorer – en ny form av dikroism – som bara dyker upp i vissa molekyler. I sina ansträngningar att bättre förstå de nyfunna faktorerna, Starace och Ngoko Djiokap upptäckte hur man orienterade laserpulsen och molekylaxeln – och hur man detekterade elektronerna – så att de atomliknande dikroismvariablerna som de upptäckte 2014 försvann. Det gjorde det möjligt för dem att isolera och mäta bara de molekylspecifika influenserna, inklusive hur förändringar i energin och omloppsbanan för en laserexciterad elektron kan interagera med de för den andra elektronen som delar sin molekyl.

"De urvalsregler vi hittade är mycket känsliga för orienteringen av molekylen, sa Ngoko Djiokap, forskarassistent i fysik och astronomi. "Så vi ser denna nya korrelerade molekylära effekt som ett verktyg för att (mäta) molekylär inriktning. Det är mycket viktigt för ultrasnabb molekylär avbildning."

Starace och Ngoko Djiokap fann till och med att de kunde kontrollera några av de molekylspecifika svaren genom att justera den elliptiska banan för laserns elektriska fält. Förmågan att förutsäga och mäta dessa svar kan effektivt fungera som en diagnostik för själva lasrarna, sa Ngoko Djiokap.

I kombination med den tidigare studien, de nya rönen kan också informera framtida ansträngningar för att bättre identifiera en särskilt viktig egenskap hos molekyler, sa Ngoko Djiokap. Både en heliumatom och en divätemolekyl är icke-kirala, vilket innebär att deras spegelbilder ser identiska ut med originalen. Däremot kirala molekyler kan ta två former som, som höger och vänster hand, är strukturellt identiska men särskiljbara från sina spegelvända motsvarigheter.

Och precis som de flesta människor anser att handlighet är en viktig distinktion – att ha mycket större koordination med den ena än den andra – kan handenheten hos kirala molekyler få enorma konsekvenser. Medan en vänsterhänt molekyl kan hjälpa till att lindra en sjukdom, dess högra hand kan utlösa en.

Eftersom endast icke-kirala molekyler uppvisar några av de elektronutstötande signaturerna som Starace, Ngoko Djiokap och deras internationella kollegor upptäckte, dessa signaturer kan hjälpa forskare eller andra att bekräfta vilken klass av molekyler de arbetar med.

"Jag måste göra det för honom"

Sedan Starace gick bort, Institutionen för fysik och astronomi har bett Ngoko Djiokap att ta på sig ledarskapet för de flesta av hans mentors forskningsprojekt.

Ngoko Djiokap arbetar nu från det kontor som Starace kallade sitt eget, dagböckerna och böckerna staplade högt när Ngoko Djiokap tar plats bakom skrivbordet som han ofta satt mitt emot när han träffade Starace.

På avståndet mellan de två sätena, bara fyra fot, ligger bördan av förväntan och arv. Staraces egen mentor, Ugo Fano, en gång forskat under Nobelpristagarna Enrico Fermi och Werner Heisenberg.

"Det är mycket press, " Ngoko Djiokap medger. "Men jag tror att jag måste göra det för honom, för vad han representerar för mig. Han var den bästa mentor jag någonsin haft, hur han tog hand inte bara om mig utan om hela sin grupp."

Ngoko Djiokap kom till Nebraska från Belgien bara tre dagar efter att ha försvarat sin avhandling vid Universite catholique de Louvain. Han kommer ihåg datumet:4 februari, 2010. Han hade aldrig varit i Nebraska, kände Starace endast från en videokonferensintervju och mängden forskningsartiklar som han läst igenom under sin unga karriär.

"Han tog emot mig som sin son, " Ngoko Djiokap säger. "Det är därför jag fortfarande måste klara av sorgeprocessen. Det kommer att ta tid, men jag vet vem han var."

Ngoko Djiokap berättar om hur Starace bjöd in honom till sitt hem för julmiddagar, om hur hans sinne omedelbart kunde minnas en fantastisk måltid intagen på en restaurang 10 år tidigare, om hur han spelade squash med samma entusiasm och engagemang som han tillförde fysiken.

Han tänker högt på en olevd framtid där en pensionerad Starace skulle ha accepterat de gester av gästfrihet som hans mentor så ofta skänkte.

"Det enda jag ångrar är att han aldrig kommer att se mig göra det här, för jag tror att det här var vad han ville - att en dag, Jag skulle bjuda in honom till mitt hem och se hur jag driver min egen forskargrupp, " han säger.

Och han beskriver balansen mellan empati och auktoritet, av precision och öppenhet, som gav Starace beundran från dem som arbetade med och kände honom. Om Ngoko Djiokap kan efterlikna det, han säger, kanske kommer han att visa sig värdig Staraces arv.

Men det arbetet är fortfarande oavslutat.

"Jag måste ta förarsätet och jobba hårt och leverera, så att han kan vara stolt över mig."