Sir William Lawrence Bragg , CH , OBE , MC , FRS [1] (31 de marzo de 1890 - 1 de julio de 1971) fue un físico y cristalógrafo de rayos X británico nacido en Australia , descubridor (1912) de la ley de difracción de rayos X de Bragg . que es básico para la determinación de la estructura cristalina . Recibió conjuntamente (con su padre, William Henry Bragg ) el Premio Nobel de Física en 1915, "por sus servicios en el análisis de la estructura cristalina mediante rayos X "; [4] un paso importante en el desarrollo de la cristalografía de rayos X. [5]
Bragg fue nombrado caballero en 1941. [4] A partir de 2023, es el premio Nobel de física más joven, ya que recibió el premio a la edad de 25 años. [6] Bragg era el director del Laboratorio Cavendish , Cambridge, cuando James D. Watson y Francis Crick informaron del descubrimiento de la estructura del ADN en febrero de 1953.
Bragg nació en Adelaida , Australia del Sur, hijo de Sir William Henry Bragg (1862-1942), [7] profesor anciano de Matemáticas y Física en la Universidad de Adelaida , y Gwendoline (1869-1929), hija de Sir Charles Todd , astrónomo del gobierno. de Australia del Sur
En 1900, Bragg era estudiante en Queen's School, North Adelaide , seguido de cinco años en St Peter's College, Adelaide . Fue a la Universidad de Adelaida a la edad de 16 años para estudiar matemáticas, química y física, graduándose en 1908. Ese mismo año, su padre aceptó la cátedra Cavendish de física en la Universidad de Leeds y trajo a la familia a Inglaterra. Bragg ingresó al Trinity College de Cambridge en el otoño de 1909 y recibió una importante beca en matemáticas, a pesar de realizar el examen mientras estaba en cama con neumonía . Después de sobresalir inicialmente en matemáticas, se transfirió 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 beca en el Trinity College; una beca en una universidad de Cambridge implica la presentación y defensa de una tesis. [8] [9]
Entre los otros intereses de Bragg estaba la recolección de conchas ; su colección personal ascendía a especímenes de unas 500 especies; todo recogido personalmente en Australia del Sur. Descubrió una nueva especie de sepia : Sepia braggi , que lleva su nombre Joseph Verco . [10]
Se desconocía la composición de los rayos X, 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 situado delante de una placa fotográfica; Junto al lugar donde impactó el rayo, había puntos adicionales de rayos desviados; por lo tanto, los rayos X son ondas. [11] En 1912, cuando era estudiante de investigación de primer año en Cambridge, WL Bragg, mientras paseaba junto al río, tuvo la idea de que los cristales formados a partir de láminas paralelas de átomos no difractarían los rayos X que inciden en su superficie en la mayoría de los ángulos. porque los rayos X desviados por las colisiones con átomos estarían desfasados, anulándose entre sí. Sin embargo, cuando el haz de rayos X incidía en un ángulo en el que las distancias que pasaba entre las láminas atómicas del cristal igualaban la longitud de onda de los rayos X, entonces los desviados estarían en fase y producirían una mancha en una película cercana. A partir de esta idea, escribió la sencilla ecuación de Bragg que relaciona la longitud de onda de los rayos X y la distancia entre las láminas atómicas en un cristal simple con los ángulos en los que se reflejaría un haz de rayos X incidente.
Su padre construyó un aparato en el que se podía girar un cristal en ángulos precisos mientras se medía la energía de los reflejos. Esto permitió a padre e hijo medir las distancias entre las láminas atómicas en varios cristales simples. Calcularon la separación 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. WH Bragg informó sus resultados en reuniones y en un artículo, dando crédito a "su hijo" (sin nombre) por la ecuación, pero no como coautor, lo que le dio a su hijo "algunos dolores de cabeza", que nunca superó. [12]
Bragg fue comisionado a principios de la Primera Guerra Mundial en la Artillería Real a Caballo como segundo teniente de la batería de Leicestershire . [13] En 1915 fue adscrito a los Ingenieros Reales para desarrollar un método para localizar la artillería enemiga a partir del boom de sus disparos. [14] [15] El 2 de septiembre de 1915, su hermano fue asesinado durante la campaña de Gallipoli . [16] Poco después, él y su padre recibieron el Premio Nobel de Física. Tenía 25 años y sigue siendo el galardonado en ciencias más joven. El problema con el alcance del sonido era que los cañones pesados retumbaban a una frecuencia demasiado baja para ser detectados por un micrófono. Después de meses de frustrantes fracasos, él y su grupo idearon un detector de ondas de aire de alambre caliente que resolvió el problema. En este trabajo contó con la ayuda de Charles Galton Darwin , William Sansome Tucker , Harold Roper Robinson , Edward Andrade [17] y Henry Harold Hemming. La amplitud del sonido británico 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 labor durante la guerra fue condecorado con la Cruz Militar [18] y nombrado Oficial de la Orden del Imperio Británico . [19] También fue mencionado en Despatches el 16 de junio de 1916, el 4 de enero de 1917 y el 7 de julio de 1919. [20] [21] [22]
El alcance del sonido de alambre caliente se utilizó en la Segunda Guerra Mundial, durante la cual se desempeñó como asesor civil. [23]
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. [24]
Después de la Segunda Guerra Mundial, Bragg regresó a Cambridge y dividió el Laboratorio Cavendish en grupos de investigación. Consideró que "la unidad de investigación ideal es una de seis a doce científicos y algunos asistentes".
Cuando se desmovilizó, volvió a la cristalografía en Cambridge. Habían acordado que el padre estudiaría los cristales orgánicos y el hijo investigaría los compuestos inorgánicos. [1] [4] En 1919, cuando Ernest Rutherford , un viejo amigo de la familia, se mudó a Cambridge, Lawrence Bragg lo reemplazó como profesor Langworthy de Física en la Universidad Victoria de Manchester . Reclutó a un profesorado excelente, incluidos ex guardabosques del sonido, pero creía que sus conocimientos de física eran débiles y no tenía experiencia en el aula. Los estudiantes, muchos de ellos veteranos, se mostraron críticos y alborotadores. Estaba profundamente conmocionado, pero con el apoyo de su familia se recompuso y prevaleció. Él y RW James midieron la energía absoluta de los rayos X reflejados, lo que validó una fórmula derivada por CG Darwin antes de la guerra. [25] Ahora pudieron determinar el número de electrones en los objetivos reflectantes y pudieron descifrar las estructuras de cristales más complicados como los silicatos. Todavía era difícil: requería adivinar y volver a intentar repetidamente. A finales de la década de 1920 facilitaron el análisis utilizando transformadas de Fourier en los datos.
En 1930, se sintió profundamente perturbado mientras sopesaba una oferta de trabajo del Imperial College de Londres. Su familia se recuperó y él recuperó el equilibrio mientras pasaban 1931 en Munich, donde investigaba.
Se convirtió en director del Laboratorio Nacional de Física en Teddington en 1937, [24] acompañado de algunos compañeros de trabajo. Sin embargo, la administración y los comités le quitaron gran parte de su tiempo fuera del banco de trabajo.
Rutherford murió y el comité de búsqueda nombró a Lawrence Bragg como el siguiente en la línea de profesores Cavendish que dirigen el Laboratorio Cavendish . El Laboratorio tenía una historia eminente en física atómica y algunos miembros desconfiaban de un cristalógrafo, que Bragg superó con una administración imparcial. Trabajó para mejorar la interpretación de los patrones de difracción. En el pequeño grupo de cristalografía estaba un estudiante de investigación refugiado y sin mentor: Max Perutz . Mostró a Bragg datos de difracción de rayos X de la hemoglobina , lo que sugería que se podría descifrar la estructura de moléculas biológicas gigantes. Bragg nombró a Perutz como su asistente de investigación y a los pocos meses obtuvo apoyo adicional con una subvención de la Fundación Rockefeller . El trabajo fue suspendido durante la Segunda Guerra Mundial cuando Perutz fue internado como enemigo alienígena y luego trabajó en investigaciones militares.
Durante la guerra, Cavendish ofreció un curso de posgrado abreviado que enfatizaba la electrónica necesaria para el radar . Bragg trabajó en la estructura de los metales y consultó sobre sonar y rango de sonido, para lo cual todavía se usaba el micrófono Tucker. Bragg fue nombrado caballero y se convirtió en Sir Lawrence en 1941. Después de la muerte de su padre en 1942, Bragg sirvió durante seis meses como Oficial de Enlace Científico en Canadá. También organizó conferencias periódicas sobre análisis de rayos X, que se utilizaron ampliamente en la investigación militar.
Después de la guerra, Bragg 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 una de seis a doce científicos y unos pocos asistentes, ayudados por uno o más mecánicos de instrumentos de primera clase y un taller en el que se pueda analizar el funcionamiento general de los aparatos". construido." [26] Los miembros superiores del personal ahora tenían oficinas, teléfonos y apoyo de secretaría. El alcance del departamento se amplió con una nueva unidad de radioastronomía. El propio trabajo de Bragg se centró en la estructura de los metales, utilizando tanto rayos X como el microscopio electrónico . En 1947 persuadió al Consejo de Investigación Médica (MRC) para que apoyara lo que describió como el "intento valiente" [27] de determinar la estructura de las proteínas como Laboratorio de Biología Molecular , inicialmente formado por Perutz, John Kendrew y dos asistentes. Bragg trabajó con ellos y en 1960 habían resuelto la estructura de la mioglobina al nivel atómico. [28] Después de esto, Bragg estuvo menos involucrado; su análisis de la hemoglobina fue más fácil después de que incorporaron dos átomos de mercurio como marcadores en cada molécula. El primer triunfo monumental del MRC fue la decodificación de la estructura del ADN por parte de James Watson y Francis Crick . Bragg anunció el descubrimiento en una conferencia de Solvay sobre proteínas en Bélgica el 8 de abril de 1953, aunque la prensa no informó sobre él. Luego dio una charla en la Facultad de Medicina del Guy's Hospital de Londres el jueves 14 de mayo de 1953, que dio lugar a 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 Vida". 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 los cristalógrafos de rayos X del King's College de Londres . [29] Entre ellos estaba Rosalind Franklin , cuya " fotografía 51 " mostraba 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 se otorga a personas vivas).
En 1953, los Bragg se mudaron al elegante apartamento de profesor residente de la Royal Institution de Londres, el puesto que ocupaba su padre cuando murió. En 1934 y 1961, Lawrence había pronunciado la Conferencia de Navidad de la Royal Institution 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, por lo que Bragg tuvo que reconstruirla. Reforzó las finanzas consiguiendo patrocinadores corporativos, los tradicionales discursos de los viernes por la noche fueron seguidos por una cena para el orador y seleccionó cuidadosamente a posibles patrocinadores, más de 120 de ellos cada año. "Dos de estos discursos pronunciados en 1965 le produjeron un placer especial. El 7 de mayo, Lady Bragg, que había sido miembro de la Comisión Real sobre Matrimonio y Divorcio (1951-1955) y presidenta del Consejo Nacional de Orientación Matrimonial , dio una conferencia sobre ' Cambiando los patrones en el matrimonio y el divorcio"; y el 15 de noviembre, Bragg escuchó con evidente orgullo el Discurso sobre "Oscilaciones y ruido en los motores a reacción" pronunciado por su hijo, el ingeniero Stephen , que entonces era jefe científico de Rolls-Royce Ltd y más tarde se convirtió en vicerrector de la Universidad Brunel ". [30] También presentó un programa de conferencias escolares de gran prestigio, amenizadas por las elaboradas demostraciones que eran un sello distintivo de la institución. Dio tres de estas conferencias sobre "electricidad". [31]
Continuó la investigación en la Institución reclutando un pequeño grupo para trabajar en el Laboratorio Davy-Faraday en el sótano y en la casa contigua, apoyado por las subvenciones que obtuvo. Un visitante del laboratorio logró insertar metales pesados en la enzima lisozima ; La estructura de su cristal fue resuelta en 1965 en la Royal Institution por DC Phillips y sus colaboradores, con los cálculos de las 9.040 reflexiones realizados en la computadora digital de la Universidad de Londres, lo que facilitó enormemente el trabajo. [32] Dos de las ilustraciones del posicionamiento de los aminoácidos en la cadena fueron dibujadas por Bragg. A diferencia de la mioglobina, en la que casi el 80 por ciento de los residuos de aminoácidos están en la conformación de hélice alfa , en la lisozima el contenido de hélice alfa es sólo alrededor del 40 por ciento de los residuos de aminoácidos que se encuentran en cuatro tramos principales. Otros tramos son de hélice 3 10 , conformación que habían propuesto anteriormente. [33] En esta conformación, uno de cada tres péptidos está unido por puentes de hidrógeno al primer péptido, formando así un anillo que contiene diez átomos. Tenían la estructura completa de una enzima a tiempo para el cumpleaños número 75 de Bragg. Se convirtió en profesor emérito en 1966.
El análisis por rayos X de la estructura de las proteínas floreció en los años siguientes, determinando las estructuras de decenas de proteínas en laboratorios de todo el mundo. Se han otorgado veintiocho premios Nobel por trabajos que utilizan análisis de rayos X. La desventaja del método es que debe realizarse en cristales, lo que impide ver cambios de forma cuando las enzimas se unen a sustratos y similares. Este problema se resolvió mediante el desarrollo de otra línea que había iniciado Bragg, utilizando microscopios electrónicos modificados para obtener imágenes de moléculas congeladas individuales: la microscopía crioelectrónica . [34]
En su larga asociación con la Royal Institution fue:
En 1921 se casó con Alice Hopkinson (1899-1989), prima de un amigo que había muerto en la guerra. Tuvieron cuatro hijos, el ingeniero Stephen Lawrence (1923-2014), David William (1926-2005), Margaret Alice (1931-2022) (que se casó con el diplomático Mark Heath ) y Patience Mary (1935-2020). Alice formó parte del personal de Withington Girls' School hasta que Bragg fue nombrado director del Laboratorio Nacional de Física en 1937. [24] Participó activamente en varios organismos públicos y se desempeñó como alcaldesa de Cambridge de 1945 a 1946.
Los pasatiempos de Bragg incluían el dibujo (las cartas familiares estaban ilustradas con bocetos animados), la pintura, la literatura y un interés de toda la vida por la jardinería. [35] Cuando se mudó a Londres, extrañaba tener un jardín y por eso trabajó como jardinero a tiempo parcial, sin ser reconocido por su empleador, hasta que un huésped en la casa expresó su sorpresa al verlo allí. [36] Murió en un hospital cerca de su casa en Waldringfield , Ipswich , Suffolk. Fue enterrado en el Trinity College de Cambridge ; su hijo David está enterrado en la parroquia del Cementerio de la Ascensión en Cambridge, donde también está enterrado el amigo de Bragg, que de haber sobrevivido habría sido su cuñado, Rudolph Cecil Hopkinson.
En agosto de 2013, un pariente de Bragg, el locutor Melvyn Bragg , presentó un programa de BBC Radio 4 ("Bragg on the Braggs") sobre los ganadores del Premio Nobel de Física de 1915. [37] [38]
Bragg fue elegido miembro de la Royal Society (FRS) en 1921 [1] , "una calificación que hace que las demás sean irrelevantes". [39] Fue nombrado caballero por el rey Jorge VI en los Honores de Año Nuevo de 1941, [40] y recibió tanto la Medalla Copley como la Medalla Real de la Royal Society . Aunque Graeme Hunter, en su libro sobre Bragg Light is a Messenger , argumentó que era más un cristalógrafo que un físico, la actividad de toda su vida de Bragg demostró lo contrario: era más físico que cualquier otra cosa. Así, de 1939 a 1943, ocupó el cargo de presidente del Instituto de Física de Londres. [8] En los Honores de Año Nuevo de 1967 fue nombrado Miembro de la Orden de los Compañeros de Honor por la Reina Isabel II. [41]
Desde 1967, el Instituto de Física otorga la Medalla y el Premio Lawrence Bragg . Además, desde 1992, el Instituto Australiano de Física ha otorgado la Medalla de Oro Bragg a la Excelencia en Física [42] para conmemorar a Lawrence Bragg (al frente de la medalla) y su padre, William Bragg, por la mejor tesis doctoral de un estudiante de una universidad australiana .
El distrito electoral de Bragg , en la Cámara de la Asamblea de Australia del Sur , fue creado en 1970 y lleva el nombre de William y Lawrence Bragg.
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