Lo importante en la ciencia no es tanto obtener nuevos hechos como descubrir nuevas formas de pensar sobre ellos.
Sir William Lawrence Bragg fue un físico británico de nacimiento australiano y cristalógrafo de rayos X, descubridor en 1912 de la ley de Bragg de difracción de rayos X, que es fundamental para la determinación de la estructura cristalina. Fue co-receptor junto con su padre, William Henry Bragg, del Premio Nobel de Física en 1915, "Por sus servicios en el análisis de la estructura cristalina por medio de rayos X"; un paso importante en el desarrollo de la cristalografía de rayos X.
Bragg fue nombrado caballero en 1941. A partir de 2020, es el ganador más joven de un Premio Nobel en Física, habiendo recibido el premio a la edad de 25 años; el ganador más joven de un Premio Nobel en cualquier campo es Malala Yousafzai, que recibió el Premio Nobel de la Paz en 2014 a la edad de 17 años. Bragg fue director del Cavendish Laboratory, Cambridge, cuando se informó del descubrimiento de la estructura del ADN por James D. Watson y Francis Crick en febrero de 1953.
Biografía
Primeros años
Bragg nació en Adelaide, Australia del Sur, hijo de Sir William Henry Bragg 1862–1942, Profesor Titular de Matemáticas y Física en la Universidad de Adelaide, y Gwendoline 1869–1929, hija de Sir Charles Todd, astrónomo del gobierno de Australia del Sur.
Mostró un interés temprano en la ciencia y las matemáticas. Poco después de comenzar la escuela se cayó de su triciclo y se rompió el brazo. Su padre, quien había leído sobre los experimentos de Röntgen en Europa y estaba realizando sus propios experimentos, utilizó los rayos X recién descubiertos y su equipo experimental para examinar el brazo roto. Este es el primer uso quirúrgico registrado de rayos X en Australia.
En 1900, Bragg era estudiante en Queen's School, North Adelaide, seguido por cinco años en St Peter's College, Adelaide. Fue a la Universidad de Adelaide a los 16 años para estudiar matemáticas, química y física, graduándose en 1908. En el mismo año su padre aceptó la cátedra Cavendish de física en la Universidad de Leeds, y trasladó a la familia a Inglaterra. Bragg entró en Trinity College, Cambridge en el otoño de 1909 y recibió una beca importante en matemáticas, a pesar de tomar el examen mientras estaba en cama con neumonía. Después de destacar inicialmente en matemáticas, se pasó al curso de física en los últimos años de sus estudios, y se graduó con honores de primera clase en 1911. En 1914 Bragg fue elegido para una Fellowship en Trinity College – una Fellowship en un colegio de Cambridge implica la presentación y defensa de una tesis.
Entre otros intereses de Bragg estaba la colección de conchas; su colección personal ascendía a especímenes de alrededor de 500 especies; todos recolectados personalmente de Australia del Sur. Descubrió una nueva especie de sepia – Sepia braggi, nombrada en su honor por Joseph Verco.
Carrera
Rayos X y la ecuación de Bragg
La composición de los rayos X era desconocida; su padre argumentaba que los rayos X son corrientes de partículas, otros argumentaban que son ondas. Max von Laue dirigió un haz de rayos X a un cristal frente a una placa fotográfica; a un lado del punto donde el haz golpeó había puntos adicionales de rayos desviados – por lo tanto los rayos X son ondas. En 1912, como estudiante de investigación de primer año en Cambridge, W. L. Bragg, mientras paseaba junto al río, tuvo la idea de que los cristales hechos de láminas paralelas de átomos no difractarían haces de rayos X que golpearían su superficie en la mayoría de los ángulos porque los rayos X desviados por colisiones con átomos estarían fuera de fase, anulándose mutuamente. Sin embargo, cuando el haz de rayos X golpeaba en un ángulo en el cual las distancias que pasaba entre láminas atómicas en el cristal eran iguales a la longitud de onda del rayo X, entonces los rayos desviados estarían en fase y producirían un punto en una película cercana. A partir de esta idea escribió la simple ecuación de Bragg que relaciona la longitud de onda del rayo X y la distancia entre láminas atómicas en un cristal simple con los ángulos en los que un haz de rayos X incidente sería reflejado.
Su padre construyó un aparato en el cual un cristal podría ser rotado a ángulos precisos mientras se medía la energía de las reflexiones. Esto permitió a padre e hijo medir las distancias entre las láminas atómicas en varios cristales simples. Calcularon el espaciamiento de los átomos a partir del peso del cristal y la constante de Avogadro, lo que les permitió medir las longitudes de onda de los rayos X producidos por diferentes objetivos metálicos en los tubos de rayos X. W. H. Bragg informó sus resultados en reuniones y en un artículo, dando crédito a "su hijo" sin nombre por la ecuación, pero no como co-autor, lo que le causó a su hijo "algunos dolores de corazón", que nunca superó.
Trabajo en localización de sonido
Bragg fue comisionado al principio de la Primera Guerra Mundial en la Artillería a Caballo Real como teniente segundo de la batería de Leicestershire. En 1915 fue cedido a los Ingenieros Reales para desarrollar un método para localizar la artillería enemiga desde el estruendo de su disparo. El 2 de septiembre de 1915 su hermano fue asesinado durante la Campaña de Galípoli. Poco después, él y su padre fueron galardonados con el Premio Nobel de Física. Tenía 25 años y sigue siendo el ganador más joven en ciencias. El problema con la localización del sonido era que los cañones pesados tronaban a una frecuencia demasiado baja para ser detectada por un micrófono. Después de meses de fracaso frustrante, él y su grupo idearon un detector de ondas de aire de alambre caliente que resolvió el problema. En este trabajo fue ayudado por Charles Galton Darwin, William Sansome Tucker, Harold Roper Robinson y Henry Harold Hemming. La localización del sonido británica fue muy efectiva; había una unidad en cada Ejército Británico y su sistema fue adoptado por los estadounidenses cuando entraron en la guerra. Por su trabajo durante la guerra fue galardonado con la Cruz Militar y nombrado Oficial de la Orden del Imperio Británico. También fue Mencionado en Despachos el 16 de junio de 1916, 4 de enero de 1917 y 7 de julio de 1919.
La localización del sonido de alambre caliente se utilizó en la Segunda Guerra Mundial durante la cual se desempeñó como asesor civil.
Entre guerras, de 1919 a 1937, trabajó en la Universidad Victoria de Manchester como Profesor Langworthy de Física. Se convirtió en director del Laboratorio Nacional de Física en Teddington en 1937.
Después de la Segunda Guerra Mundial, Bragg regresó a Cambridge, dividiendo el Laboratorio Cavendish en grupos de investigación. Creía que "la unidad de investigación ideal es la de seis a doce científicos y algunos ayudantes".
Universidad de Manchester 1919–1937
Cuando fue desmovilizado regresó a la cristalografía en Cambridge. Habían acordado que el padre estudiaría cristales orgánicos, el hijo investigaría compuestos inorgánicos. En 1919, cuando Ernest Rutherford, un amigo de la familia de largo tiempo, se mudó a Cambridge, Lawrence Bragg lo reemplazó como Profesor Langworthy de Física en la Universidad Victoria de Manchester. Reclutó una excelente facultad, incluyendo antiguo sonidistas, pero creía que su conocimiento de física era débil y no tenía experiencia en el aula. Los estudiantes, muchos veteranos, eran críticos e indisciplinados. Fue profundamente sacudido pero con el apoyo de la familia se recuperó y prevaleció. Él y R. W. James midieron la energía absoluta de los rayos X reflejados, lo que validó una fórmula derivada por C. G. Darwin antes de la guerra. Ahora podían determinar el número de electrones en los objetivos reflectantes, y pudieron descifrar las estructuras de cristales más complicados como silicatos. Todavía era difícil: requería adivinación repetida y reintentos. A fines de la década de 1920 facilitaron el análisis utilizando transformadas de Fourier en los datos.
En 1930 se sintió profundamente preocupado mientras consideraba una oferta de trabajo del Imperial College, Londres. Su familia se unió y recuperó el equilibrio mientras pasaban 1931 en Munich, donde hizo investigación.
Laboratorio Nacional de Física 1937–1938
Se convirtió en director del Laboratorio Nacional de Física en Teddington en 1937, llevando consigo algunos colaboradores. Sin embargo, la administración y los comités le quitaron mucho tiempo del trabajo de laboratorio.
Universidad de Cambridge 1938–1954
Rutherford murió y el comité de búsqueda nombró a Lawrence Bragg como el siguiente en la línea de los Profesores Cavendish que dirigen el Laboratorio Cavendish. El Laboratorio tenía una historia eminente en física atómica y algunos miembros desconfiaban de un cristalógrafo, lo que Bragg superó con una administración ecuánime. Trabajó en mejorar la interpretación de patrones de difracción. En el pequeño grupo de cristalografía había un estudiante de investigación refugiado sin mentor: Max Perutz. Le mostró a Bragg datos de difracción de rayos X de hemoglobina, lo que sugería que la estructura de moléculas biológicas gigantes podría ser descifrada. Bragg nombró a Perutz como su asistente de investigación y dentro de unos pocos meses obtuvo apoyo adicional con una beca de la Fundación Rockefeller. El trabajo fue suspendido durante la Segunda Guerra Mundial cuando Perutz fue internado como enemigo extranjero y luego trabajó en investigación militar.
Durante la guerra el Cavendish ofreció un curso de posgrado acelerado que enfatizaba la electrónica necesaria para el radar. Bragg trabajó en la estructura de metales y consultó sobre sonar y localización de sonido, todavía utilizaban el micrófono Tucker. Se convirtió en Sir Lawrence en 1941. Su padre murió en 1942, durante el cual Bragg se desempeñó durante seis meses como Oficial de Enlace Científico en Canadá. Organizó conferencias periódicas sobre análisis de rayos X, que se utilizaron ampliamente en la investigación militar.
Después de la guerra lideró la formación de la Unión Internacional de Cristalografía y fue elegido su primer presidente. Reorganizó el Cavendish en unidades para reflejar su convicción de que "la unidad de investigación ideal es la de seis a doce científicos y algunos ayudantes, ayudados por uno o más mecánicos de instrumentos de primera clase y un taller en el cual se puede construir el aparato general". Los miembros senior del personal ahora tenían oficinas, teléfonos y apoyo secretarial. El alcance del departamento fue ampliado con una nueva unidad sobre radioastronomía. Su propio trabajo se enfocó en la estructura de los metales, utilizando tanto rayos X como el microscopio electrónico. En 1947 persuadió al Consejo de Investigación Médica MRC para apoyar lo que describió como el "intento valiente" de determinar la estructura de proteínas como el Laboratorio de Biología Molecular, inicialmente consistente en Perutz, John Kendrew y dos asistentes. Bragg trabajó con ellos, para 1960 habían resuelto la estructura de la mioglobina al nivel atómico. Después de esto fue menos involucrado; su análisis de hemoglobina fue más fácil después de incorporar dos átomos de mercurio como marcadores en cada molécula. El primer triunfo monumental del MRC fue decodificar la estructura del ADN por James Watson y Francis Crick. Bragg anunció el descubrimiento en una conferencia Solvay sobre proteínas en Bélgica el 8 de abril de 1953, no fue reportado por la prensa. Luego dio una conferencia en Guy's Hospital Medical School en Londres el jueves 14 de mayo de 1953, lo que resultó en un artículo de Ritchie Calder en el News Chronicle de Londres el viernes 15 de mayo de 1953, titulado "Why You Are You. Nearer Secret of Life". Bragg nominó a Crick, Watson y Maurice Wilkins para el Premio Nobel de Fisiología o Medicina de 1962; la participación de Wilkins reconoció la contribución de cristalógrafos de rayos X en King's College Londres. Entre ellos estaba Rosalind Franklin, cuya "fotografía 51" mostró que el ADN era una doble hélice, no la triple hélice que Linus Pauling había propuesto. Franklin murió antes de que se otorgara el premio, que solo va a personas vivas.
La Institución Real 1954–1971
En 1953 los Braggs se mudaron al elegante apartamento para el Profesor Residente en la Institución Real en Londres, posición que su padre había ocupado cuando murió. En 1934 y 1961 Lawrence había impartido la Conferencia de Navidad de la Institución Real y desde 1938 había sido Profesor de Filosofía Natural en la Institución, impartiendo una conferencia anual. Los sucesores de su padre habían debilitado la Institución, así que Bragg tuvo que reconstruirla. Fortaleció las finanzas reclutando patrocinadores corporativos, los tradicionales Discursos de Noche de Viernes fueron seguidos por una cena para el orador y patrones potenciales cuidadosamente seleccionados, más de 120 de ellos cada año. "Dos de estos Discursos en 1965 le dieron un placer particular. El 7 de mayo, Lady Bragg, quien había sido miembro de la Comisión Real sobre Matrimonio y Divorcio 1951–55 y fue Presidenta del Consejo Nacional de Orientación Matrimonial, ofreció una conferencia sobre 'Cambios en patrones en matrimonio y divorcio'; y el 15 de noviembre, Bragg escuchó con evidente orgullo el Discurso sobre 'Oscilaciones y ruido en motores a reacción' impartido por su hijo ingeniero Stephen, quien era entonces Científico Jefe en Rolls Royce Ltd y luego se convirtió en Vicerrector de la Universidad Brunel." También introdujo un programa de Conferencias Escolares muy respetadas, animadas por las demostraciones elaboradas que eran un sello distintivo de la Institución. Impartió tres de estas conferencias sobre "electricidad".
Continuó la investigación en la Institución reclutando un pequeño grupo para trabajar en el Laboratorio Davy-Faraday en el sótano y en la casa adyacente, apoyados por subvenciones que obtuvo. Un visitante al laboratorio logró insertar metales pesados en la enzima lisozima; la estructura de su cristal fue resuelta en 1965 en la Institución Real por D. C. Phillips y sus colaboradores, con los cálculos de los 9.040 reflejos realizados en la computadora digital en la Universidad de L
