Lawrence Bragg

Años tempranosEditar

Bragg nació en Adelaida, Australia del Sur, hijo de Sir William Henry Bragg (1862-1942), profesor mayor de matemáticas y física en la Universidad de Adelaida, y de Gwendoline (1869-1929), hija de Sir Charles Todd, astrónomo del gobierno de Australia del Sur.

Mostró un temprano interés por la ciencia y las matemáticas. Poco después de empezar la escuela se cayó de su triciclo y se rompió el brazo. Su padre, que había leído sobre los experimentos de Röntgen en Europa y estaba realizando sus propios experimentos, utilizó los recién descubiertos rayos X y su equipo experimental para examinar el brazo roto. Este es el primer uso quirúrgico de los rayos X del que se tiene constancia en Australia.

En 1900, Bragg estudiaba en el Queen’s School, en el norte de Adelaida, y luego estuvo cinco años en el St Peter’s College, en Adelaida. A los 16 años fue a la Universidad de Adelaida 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 llevó a la familia a Inglaterra. Bragg ingresó en el Trinity College de Cambridge en otoño de 1909 y recibió una importante beca en matemáticas, a pesar de presentarse al examen mientras estaba en cama con una neumonía. Tras destacar inicialmente en matemáticas, se cambió 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 un colegio de Cambridge implica la presentación y defensa de una tesis.

Entre los otros intereses de Bragg estaba el coleccionismo de conchas; su colección personal ascendía a especímenes de unas 500 especies; todas recogidas personalmente en el sur de Australia. Descubrió una nueva especie de sepia, la Sepia braggi, bautizada en su honor por Joseph Verco.

CarreraEditar

Los rayos X y la ecuación de BraggEditar

La composición de los rayos X era desconocida, su padre sostenía que los rayos X son corrientes de partículas, otros sostenían que son ondas. Max von Laue dirigió un haz de rayos X a un cristal frente a una placa fotográfica; junto al punto en el que incidía el haz había otros puntos de rayos desviados, por lo que los rayos X son ondas. En 1912, siendo estudiante de primer año de investigación en Cambridge, W. L. Bragg, mientras paseaba por el río, tuvo la idea de que los cristales formados por láminas paralelas de átomos no difractarían los haces de rayos X que incidieran en su superficie en la mayoría de los ángulos, porque los rayos X desviados por las colisiones con los átomos estarían desfasados, anulándose unos a otros. 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 eran iguales a 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 de un cristal simple con los ángulos en los que se reflejaría un haz de rayos X.

Su padre construyó un aparato en el que se podía girar un cristal en ángulos precisos mientras se medía la energía de las reflexiones. Esto permitió a padre e hijo medir las distancias entre las láminas atómicas en una serie de cristales simples. Calcularon el espaciado 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 blancos metálicos en los tubos de rayos X. W. H. Bragg informó de sus resultados en reuniones y en un documento, dando crédito a «su hijo» (sin nombre) por la ecuación, pero no como coautor, lo que dio a su hijo «algunos dolores de cabeza», que nunca superó.

Trabajo sobre el alcance del sonidoEditar

Bragg fue comisionado a principios de la Primera Guerra Mundial en la Real Artillería de Caballería como segundo teniente de la batería de Leicestershire. En 1915 fue destinado a los Reales Ingenieros para desarrollar un método de localización de la artillería enemiga a partir del estampido de sus disparos. El 2 de septiembre de 1915, su hermano murió durante la campaña de Gallipoli. Poco después, él y su padre recibieron el Premio Nobel de Física. Tenía 25 años y sigue siendo el galardonado científico más joven. El problema de la medición del sonido era que los cañones pesados retumbaban a una frecuencia demasiado baja para ser detectada por un micrófono. Tras meses de fracasos frustrantes, él y su grupo idearon un detector de ondas de aire de hilo caliente que resolvía el problema. En este trabajo contó con la ayuda de Charles Galton Darwin, William Sansome Tucker, Harold Roper Robinson y Henry Harold Hemming. El alcance sonoro británico fue muy eficaz; 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, el 4 de enero de 1917 y el 7 de julio de 1919.

La medición de sonido por hilo caliente se utilizó en la Segunda Guerra Mundial, durante la cual sirvió como asesor civil.

Entre las guerras, de 1919 a 1937, trabajó en la Universidad Victoria de Manchester como Profesor Langworthy de Física. Se convirtió en el 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 una de seis a doce científicos y unos pocos asistentes».

Universidad de Manchester (1919-1937)Editar

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. En 1919, cuando Ernest Rutherford, un viejo amigo de la familia, se trasladó a Cambridge, Lawrence Bragg le sustituyó como profesor de física Langworthy en la Universidad Victoria de Manchester. Contrató a un excelente profesorado, entre los que se encontraban antiguos guardianes del sonido, pero consideraba que sus conocimientos de física eran escasos y no tenía experiencia en el aula. Los estudiantes, muchos veteranos, eran críticos y revoltosos. Se sintió muy afectado, pero con el apoyo de su familia se recompuso y se impuso. 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 blancos reflectantes, y eran capaces de descifrar las estructuras de cristales más complicados, como los silicatos. Pero seguía siendo difícil: había que adivinar y reintentar repetidamente. A finales de la década de 1920 facilitaron el análisis mediante el uso de transformadas de Fourier en los datos.

En 1930 se vio profundamente perturbado mientras sopesaba una oferta de trabajo del Imperial College de Londres. Su familia se unió y recuperó el equilibrio mientras pasaban 1931 en Múnich, donde investigó.

Laboratorio Nacional de Física (1937-1938)Editar

Se convirtió en director del Laboratorio Nacional de Física en Teddington en 1937, llevando a algunos colaboradores. Sin embargo, la administración y los comités le quitaron mucho tiempo del banco de trabajo.

Universidad de Cambridge (1938-1954)Edit

Rutherford murió y el comité de búsqueda nombró a Lawrence Bragg como siguiente en la línea de los profesores Cavendish que dirigen el Laboratorio Cavendish. El Laboratorio tenía un historial eminente en física atómica y algunos miembros recelaban de un cristalógrafo, lo que Bragg superó con una administración ecuánime. Trabajó en la mejora de la interpretación de los patrones de difracción. En el pequeño grupo de cristalografía había un estudiante de investigación refugiado sin mentor: Max Perutz. Éste le mostró a Bragg datos de difracción de rayos X de la hemoglobina, que sugerían que la estructura de las moléculas biológicas gigantes podría ser descifrada. Bragg nombró a Perutz como su ayudante de investigación y en pocos meses obtuvo apoyo adicional con una beca de la Fundación Rockefeller. El trabajo se suspendió durante la Segunda Guerra Mundial, cuando Perutz fue internado como extranjero enemigo y luego trabajó en la investigación militar.

Durante la guerra, el Cavendish ofreció un curso de posgrado abreviado que hacía hincapié en la electrónica necesaria para el radar. Bragg trabajó en la estructura de los metales y fue consultor en materia de sonar y de alcance sonoro, todavía utilizaban el micrófono Tucker. Se convirtió en Sir Lawrence en 1941. Su padre murió en 1942, durante el cual Bragg sirvió durante seis meses como Oficial de Enlace Científico con Canadá. Organizó conferencias periódicas sobre el análisis de rayos X, que se utilizó 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 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 construir el funcionamiento general de los aparatos». El personal superior disponía ahora de oficinas, teléfonos y apoyo de secretaría. El ámbito del departamento se amplió con una nueva unidad de radioastronomía. Su propio trabajo se centró en la estructura de los metales, utilizando tanto los rayos X como el microscopio electrónico. En 1947 convenció al Consejo de Investigación Médica (MRC) para que apoyara lo que describió como el «gallardo intento» de determinar la estructura de las proteínas como el Laboratorio de Biología Molecular, formado inicialmente por Perutz, John Kendrew y dos ayudantes. Bragg trabajó con ellos y en 1960 habían resuelto la estructura de la mioglobina a nivel atómico. Después estuvo menos involucrado; su análisis de la hemoglobina fue más fácil después de incorporar dos átomos de mercurio como marcadores en cada molécula. El primer triunfo monumental del MRC fue la decodificación de la estructura del ADN por James Watson y Francis Crick. Bragg anunció el descubrimiento en una conferencia de Solvay sobre proteínas celebrada en Bélgica el 8 de abril de 1953, y la prensa no se hizo eco de él. A continuación, dio una charla en la Facultad de Medicina del Hospital Guy 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. El secreto más cercano de la vida». Bragg propuso a Crick, Watson y Maurice Wilkins para el Premio Nobel de Fisiología o Medicina de 1962; la parte de Wilkins reconocía la contribución de los cristalógrafos de rayos X del King’s College de Londres. Entre ellos estaba Rosalind Franklin, cuya «fotografía 51» demostró que el ADN era una doble hélice, y no la triple hélice que había propuesto Linus Pauling. Franklin murió antes de que se le concediera el premio (que sólo se otorga a personas vivas).

La Royal Institution (1954-1971)Editar

En 1953 los Braggs se mudaron al elegante piso para el profesor residente en la Royal Institution de Londres, el puesto que había ocupado su padre al morir. 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, pronunciando 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 iban seguidos de una cena para el orador y posibles patrocinadores cuidadosamente seleccionados, más de 120 cada año. «Dos de estos discursos, en 1965, le causaron un especial placer. El 7 de mayo, Lady Bragg, que había sido miembro de la Comisión Real sobre el Matrimonio y el Divorcio (1951-55) y presidía el Consejo Nacional de Orientación Matrimonial, disertó sobre «Los cambios en las pautas del matrimonio y el divorcio»; y el 15 de noviembre, Bragg escuchó con evidente orgullo el discurso sobre «Las oscilaciones y el ruido en los motores a reacción», pronunciado por su hijo ingeniero Stephen, que entonces era jefe científico de Rolls Royce Ltd y que más tarde fue vicerrector de la Universidad de Brunel». También introdujo un programa de conferencias escolares de gran prestigio, animadas por las elaboradas demostraciones que eran un sello distintivo de la institución. Dio 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, con el apoyo de subvenciones que obtuvo. Un visitante del laboratorio consiguió insertar metales pesados en la enzima lisozima; la estructura de su cristal fue resuelta en 1965 en la Royal Institution por D. C. Phillips y sus colaboradores, con los cálculos de las 9.040 reflexiones realizados en el ordenador digital de la Universidad de Londres, que facilitó enormemente el trabajo. 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% de los residuos de aminoácidos se encuentran en la conformación de la hélice alfa, en la lisozima el contenido de la hélice alfa es sólo de alrededor del 40% de los residuos de aminoácidos que se encuentran en cuatro tramos principales. Otros tramos son de la hélice 310, una conformación que habían propuesto anteriormente. En esta conformación, uno de cada tres péptidos está unido por hidrógeno al primer péptido, formando así un anillo de diez átomos. Tuvieron la estructura completa de una enzima a tiempo para el 75º cumpleaños de Bragg. Se convirtió en profesor emérito en 1966.

El análisis de 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 concedido veintiocho premios Nobel por trabajos realizados con análisis de rayos X. El inconveniente del método es que debe realizarse en cristales, lo que impide ver los cambios de forma cuando las enzimas se unen a sustratos y similares. Este problema se resolvió con el desarrollo de otra línea que había iniciado Bragg, utilizando microscopios electrónicos modificados para obtener imágenes de moléculas individuales congeladas: la criomicroscopía electrónica.

En su larga asociación con la Royal Institution fue:

• Profesor de Filosofía Natural, 1938-1953
• Profesor Fulleriano de Química, 1954-1966
• Superintendente de la Casa, 1954-1966
• Director del Laboratorio de Investigación Davy-Faraday, 1954-1966
• Director de la Royal Institution, 1965-1966
• Profesor emérito, 1966-1971

Vida personalEditar

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, nacida en 1931, (que se casó con el diplomático Mark Heath) y Patience Mary, nacida en 1935. Alice formó parte del personal del Withington Girls’ School hasta que Bragg fue nombrado director del National Physical Laboratory en 1937. Participó activamente en varios organismos públicos y fue alcaldesa de Cambridge entre 1945 y 46.

Las aficiones de Bragg incluían el dibujo -las cartas familiares estaban ilustradas con animados bocetos-, la pintura, la literatura y un interés de toda la vida por la jardinería. Cuando se trasladó a Londres, echaba de menos tener un jardín, por lo que trabajó como jardinero a tiempo parcial, sin ser reconocido por su empleador, hasta que un huésped de la casa expresó su sorpresa al verlo allí. Murió en un hospital cercano a su casa en Waldringfield, Ipswich, Suffolk. Fue enterrado en el Trinity College de Cambridge; su hijo David está enterrado en el Cementerio de la Parroquia de la Ascensión de Cambridge, donde también está enterrado el amigo de Bragg, que de haber sobrevivido habría sido su cuñado, Rudolph Cecil Hopkinson.

En agosto de 2013, el familiar de Bragg, el locutor Melvyn Bragg, presentó un programa de la BBC Radio 4 («Bragg on the Braggs») sobre los ganadores del Premio Nobel de Física de 1915.