La cosa importante nella scienza non è tanto ottenere nuovi fatti quanto scoprire nuovi modi di pensarli.
Sir William Lawrence Bragg era un fisico britannico di origine australiana e cristallografo a raggi X, scopritore nel 1912 della legge di Bragg sulla diffrazione dei raggi X, che è fondamentale per la determinazione della struttura cristallina. È stato co-destinatario insieme a suo padre, William Henry Bragg, del Premio Nobel per la Fisica nel 1915, "Per i loro servizi nell'analisi della struttura cristallina mediante raggi X"; un passo importante nello sviluppo della cristallografia a raggi X.
Bragg fu nominato cavaliere nel 1941. A partire dal 2020, è il più giovane premio Nobel per la fisica di sempre, avendo ricevuto il premio all'età di 25 anni; il più giovane premio Nobel in qualsiasi campo è Malala Yousafzai, che ha ricevuto il Premio Nobel per la Pace nel 2014 all'età di 17 anni. Bragg era il direttore del Laboratorio Cavendish di Cambridge quando la scoperta della struttura del DNA è stata annunciata da James D. Watson e Francis Crick nel febbraio 1953.
Biografia
Primi anni
Bragg è nato ad Adelaide, South Australia da Sir William Henry Bragg 1862–1942, professore anziano di Matematica e Fisica presso l'Università di Adelaide, e Gwendoline 1869–1929, figlia di Sir Charles Todd, astronomo governativo del South Australia.
Ha mostrato un interesse iniziale per la scienza e la matematica. Poco dopo aver iniziato la scuola è caduto dal suo triciclo e si è rotto il braccio. Suo padre, che aveva letto gli esperimenti di Röntgen in Europa e stava conducendo i suoi esperimenti, ha utilizzato i raggi X appena scoperti e la sua attrezzatura sperimentale per esaminare il braccio rotto. Questo è il primo uso chirurgico registrato dei raggi X in Australia.
Nel 1900, Bragg era uno studente presso la Queen's School di North Adelaide, seguito da cinque anni presso il St Peter's College di Adelaide. È andato all'Università di Adelaide all'età di 16 anni per studiare matematica, chimica e fisica, conseguendo la laurea nel 1908. Nello stesso anno suo padre ha accettato la cattedra Cavendish di fisica presso l'Università di Leeds e ha portato la famiglia in Inghilterra. Bragg è entrato al Trinity College di Cambridge nell'autunno del 1909 e ha ricevuto una borsa di studio importante in matematica, nonostante ha sostenuto l'esame da letto con la polmonite. Dopo aver inizialmente eccelluto in matematica, si è trasferito al corso di fisica negli ultimi anni dei suoi studi e si è laureato con lode di primo livello nel 1911. Nel 1914 Bragg è stato eletto Fellow al Trinity College – un Fellowship presso un college di Cambridge comporta la presentazione e la difesa di una tesi.
Tra gli altri interessi di Bragg c'era la raccolta di conchiglie; la sua collezione personale ammontava a esemplari di circa 500 specie; tutte raccolte personalmente dal South Australia. Ha scoperto una nuova specie di seppia – Sepia braggi, nominata per lui da Joseph Verco.
Carriera
Raggi X e l'equazione di Bragg
La composizione dei raggi X era sconosciuta; suo padre sosteneva che i raggi X sono flussi di particelle, altri sostenevano che sono onde. Max von Laue ha indirizzato un fascio di raggi X su un cristallo davanti a una lastra fotografica; accanto al punto in cui il fascio ha colpito c'erano macchie aggiuntive dai raggi deflessi – quindi i raggi X sono onde. Nel 1912, come studente ricercatore del primo anno a Cambridge, W. L. Bragg, mentre passeggiava lungo il fiume, ha avuto l'intuizione che i cristalli formati da fogli paralleli di atomi non diffrangerebbero i fasci di raggi X che colpissero la loro superficie nella maggior parte degli angoli perché i raggi X deflessi dalle collisioni con gli atomi sarebbero fuori fase, annullandosi a vicenda. Tuttavia, quando il fascio di raggi X è colpito ad un angolo in cui le distanze che ha percorso tra i fogli atomici nel cristallo uguagliano la lunghezza d'onda dei raggi X, allora quelli deflessi sarebbero in fase e produrrebbero una macchia su una pellicola vicina. Da questa intuizione ha scritto la semplice equazione di Bragg che mette in relazione la lunghezza d'onda dei raggi X e la distanza tra i fogli atomici in un cristallo semplice con gli angoli ai quali un fascio di raggi X incidente sarebbe riflesso.
Suo padre ha costruito un apparato in cui un cristallo poteva essere ruotato su angoli precisi mentre misurava l'energia dei riflessi. Ciò ha consentito al padre e al figlio di misurare le distanze tra i fogli atomici in un numero di cristalli semplici. Hanno calcolato la spaziatura degli atomi dal peso del cristallo e dalla costante di Avogadro, il che ha consentito loro di misurare le lunghezze d'onda dei raggi X prodotti da diversi bersagli metallici nei tubi a raggi X. W. H. Bragg ha riferito i loro risultati alle riunioni e in un articolo, dando credito a "suo figlio" senza nome per l'equazione, ma non come co-autore, il che ha causato a suo figlio "alcuni dolori", che non ha mai superato.
Lavoro sulla localizzazione del suono
Bragg è stato commissionato all'inizio della Prima Guerra Mondiale nella Royal Horse Artillery come secondo tenente della batteria Leicestershire. Nel 1915 è stato inviato ai Royal Engineers per sviluppare un metodo per localizzare l'artiglieria nemica dal boom del loro fuoco. Il 2 settembre 1915 suo fratello è stato ucciso durante la Campagna di Gallipoli. Poco dopo, lui e suo padre hanno ricevuto il Premio Nobel per la Fisica. Aveva 25 anni e rimane il più giovane premio Nobel scientifico. Il problema con la localizzazione del suono era che i cannoni pesanti rombavano a una frequenza troppo bassa per essere rilevata da un microfono. Dopo mesi di fallimenti frustranti, lui e il suo gruppo hanno escogitato un rilevatore di onde aeree a filo caldo che ha risolto il problema. In questo lavoro è stato aiutato da Charles Galton Darwin, William Sansome Tucker, Harold Roper Robinson e Henry Harold Hemming. La localizzazione del suono britannica è stata molto efficace; c'era un'unità in ogni esercito britannico e il loro sistema è stato adottato dagli americani quando sono entrati in guerra. Per il suo lavoro durante la guerra è stato premiato con la Military Cross e nominato Officer dell'Order of the British Empire. È stato anche Mentioned in Despatches il 16 giugno 1916, il 4 gennaio 1917 e il 7 luglio 1919.
La localizzazione del suono con filo caldo è stata utilizzata nella Seconda Guerra Mondiale durante la quale ha prestato servizio come consulente civile.
Tra le due guerre, dal 1919 al 1937, ha lavorato presso la Victoria University of Manchester come Langworthy Professor of Physics. È diventato direttore del National Physical Laboratory di Teddington nel 1937.
Dopo la Seconda Guerra Mondiale, Bragg è tornato a Cambridge, dividendo il Laboratorio Cavendish in gruppi di ricerca. Credeva che "l'unità di ricerca ideale sia composta da sei a dodici scienziati e pochi assistenti".
Università di Manchester 1919–1937
Quando è stato congedato è tornato alla cristallografia a Cambridge. Avevano concordato che il padre avrebbe studiato cristalli organici, il figlio avrebbe investigato composti inorganici. Nel 1919, quando Ernest Rutherford, un amico di famiglia di lunga data, si è trasferito a Cambridge, Lawrence Bragg lo ha sostituito come Langworthy Professor of Physics presso la Victoria University of Manchester. Ha reclutato un'ottima facoltà, inclusi ex ranger del suono, ma credeva che la sua conoscenza della fisica fosse debole e non aveva esperienza in classe. Gli studenti, molti veterani, erano critici e turbolenti. È stato profondamente scosso ma con il supporto della famiglia si è rimesso insieme e ha prevalso. Lui e R. W. James hanno misurato l'energia assoluta dei raggi X riflessi, il che ha validato una formula derivata da C. G. Darwin prima della guerra. Ora potevano determinare il numero di elettroni negli bersagli riflettenti e sono stati in grado di decifrare le strutture di cristalli più complicati come i silicati. Era ancora difficile: richiedeva tentativi ripetuti. Alla fine degli anni Venti hanno facilitato l'analisi utilizzando le trasformate di Fourier sui dati.
Nel 1930 è diventato profondamente turbato mentre considerava un'offerta di lavoro dall'Imperial College di Londra. La sua famiglia si è riunita attorno a lui e ha ripreso l'equilibrio mentre hanno trascorso il 1931 a Monaco, dove ha svolto ricerche.
National Physical Laboratory 1937–1938
È diventato direttore del National Physical Laboratory a Teddington nel 1937, portando con sé alcuni collaboratori. Tuttavia, l'amministrazione e i comitati gli hanno tolto molto tempo dal banco di lavoro.
Università di Cambridge 1938–1954
Rutherford è morto e il comitato di ricerca ha nominato Lawrence Bragg come prossimo nella linea dei Professori Cavendish che dirigono il Laboratorio Cavendish. Il Laboratorio aveva una storia eminente in fisica atomica e alcuni membri erano diffidenti nei confronti di un cristallografo, cosa che Bragg ha superato con un'amministrazione imparziale. Ha lavorato per migliorare l'interpretazione dei modelli di diffrazione. Nel piccolo gruppo di cristallografia c'era uno studente ricercatore rifugiato senza mentore: Max Perutz. Ha mostrato a Bragg i dati di diffrazione dei raggi X dell'emoglobina, che suggerivano che la struttura di molecole biologiche giganti potrebbe essere decifrata. Bragg ha nominato Perutz come suo assistente di ricerca e entro pochi mesi ha ottenuto ulteriore supporto con una sovvenzione della Rockefeller Foundation. Il lavoro è stato sospeso durante la Seconda Guerra Mondiale quando Perutz è stato internato come nemico straniero e poi ha lavorato nella ricerca militare.
Durante la guerra il Cavendish ha offerto un corso di laurea abbreviato che ha enfatizzato l'elettronica necessaria per il radar. Bragg ha lavorato sulla struttura dei metalli e ha consulenza su sonar e localizzazione del suono, utilizzavano ancora il microfono Tucker. È diventato Sir Lawrence nel 1941. Suo padre è morto nel 1942, durante il quale Bragg ha prestato servizio per sei mesi come Scientific Liaison Officer per il Canada. Ha organizzato conferenze periodiche sull'analisi ai raggi X, che era ampiamente utilizzata nella ricerca militare.
Dopo la guerra ha guidato la formazione dell'International Union of Crystallography ed è stato eletto suo primo presidente. Ha riorganizzato il Cavendish in unità per riflettere la sua convinzione che "l'unità di ricerca ideale sia composta da sei a dodici scienziati e pochi assistenti, aiutati da uno o più meccanici di strumenti di prima classe e un laboratorio in cui la generale gamma di apparecchiature può essere costruita." I membri senior del personale ora avevano uffici, telefoni e supporto segretariale. L'ambito del dipartimento è stato ampliato con una nuova unità di radioastronomia. Il suo lavoro si è concentrato sulla struttura dei metalli, utilizzando sia i raggi X che il microscopio elettronico. Nel 1947 ha persuaso il Medical Research Council MRC a supportare quello che ha descritto come il "coraggioso tentativo" di determinare la struttura proteica come il Laboratorio di Biologia Molecolare, inizialmente composto da Perutz, John Kendrew e due assistenti. Bragg ha lavorato con loro, entro il 1960 avevano risolto la struttura della mioglobina a livello atomico. Dopo ciò è stato meno coinvolto; la loro analisi dell'emoglobina è stata più facile dopo aver incorporato due atomi di mercurio come marcatori in ogni molecola. Il primo trionfo monumentale dell'MRC è stato decifrare la struttura del DNA da parte di James Watson e Francis Crick. Bragg ha annunciato la scoperta a una conferenza Solvay sulle proteine in Belgio l'8 aprile 1953, è rimasta senza segnalazione da parte della stampa. Ha poi tenuto un discorso presso la Guy's Hospital Medical School di Londra giovedì 14 maggio 1953, il che ha portato a un articolo di Ritchie Calder nel News Chronicle di Londra venerdì 15 maggio 1953, intitolato "Why You Are You. Nearer Secret of Life". Bragg ha nominato Crick, Watson e Maurice Wilkins per il Premio Nobel per la Fisiologia o la Medicina del 1962; la quota di Wilkins ha riconosciuto il contributo dei cristallografi a raggi X presso il King's College di Londra. Tra loro c'era Rosalind Franklin, la cui "fotografia 51" ha mostrato che il DNA era un'elica doppia, non l'elica tripla che Linus Pauling aveva proposto. Franklin è morta prima che il premio, che va solo alle persone viventi, fosse assegnato.
The Royal Institution 1954–1971
Nel 1953 i Bragg si trasferirono nell'elegante appartamento per il Professore residente presso la Royal Institution di Londra, la posizione che suo padre occupava quando è morto. Nel 1934 e nel 1961 Lawrence aveva tenuto la Royal Institution Christmas Lecture e dal 1938 era Professore di Natural Philosophy all'Istituzione, tenendo una conferenza annuale. I successori di suo padre avevano indebolito l'Istituzione, quindi Bragg ha dovuto ricostruirla. Ha rafforzato le finanze reclutando sponsor aziendali, i tradizionali Friday Evening Discourses erano seguiti da una cena per l'oratore e possibili mecenati accuratamente selezionati, più di 120 di loro ogni anno. "Due di questi Discourses nel 1965 gli hanno dato un particolare piacere. Il 7 maggio, Lady Bragg, che era stata membro della Royal Commission on Marriage and Divorce 1951–55 e era Presidente del National Marriage Guidance Council, ha tenuto una conferenza su 'Changing patterns in marriage and divorce'; e il 15 novembre, Bragg ha ascoltato con evidente orgoglio il Discourse su 'Oscillations and noise in jet engines' tenuto da suo figlio ingegnere Stephen, che era allora Chief Scientist presso Rolls Royce Ltd e in seguito è diventato Vice-Chancellor della Brunel University." Ha anche introdotto un programma di Schools' Lectures molto apprezzate, animate dalle dimostrazioni elaborate che erano un marchio dell'Istituzione. Ha tenuto tre di queste lezioni su "elettricità".
Ha continuato la ricerca presso l'Istituzione reclutando un piccolo gruppo per lavorare nel Laboratorio Davy-Faraday nel seminterrato e nella casa adiacente, supportati da sovvenzioni che ha ottenuto. Un visitatore del laboratorio è riuscito a inserire metalli pesanti nell'enzima lisozima; la struttura del suo cristallo è stata risolta nel 1965 presso la Royal Institution da D. C. Phillips e i suoi collaboratori, con i calcoli sui 9.040 riflessi eseguiti sul computer digitale presso l'Università di L
