Primi anniModifica
Bragg nacque ad Adelaide, Australia del Sud, da Sir William Henry Bragg (1862-1942), anziano professore di matematica e fisica all’Università di Adelaide, e Gwendoline (1869-1929), figlia di Sir Charles Todd, astronomo governativo dell’Australia del Sud.
Mostrò un precoce interesse per la scienza e la matematica. Poco dopo aver iniziato la scuola, cadde dal suo triciclo e si ruppe un braccio. Suo padre, che aveva letto degli esperimenti di Röntgen in Europa e stava facendo i suoi stessi esperimenti, usò 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 alla Queen’s School, North Adelaide, seguito da cinque anni al St Peter’s College, Adelaide. Andò all’Università di Adelaide all’età di 16 anni per studiare matematica, chimica e fisica, laureandosi nel 1908. Nello stesso anno suo padre accettò la cattedra Cavendish di fisica all’Università di Leeds, e portò la famiglia in Inghilterra. Bragg entrò al Trinity College di Cambridge nell’autunno del 1909 e ricevette un’importante borsa di studio in matematica, nonostante avesse sostenuto l’esame mentre era a letto con una polmonite. Dopo aver inizialmente eccelso in matematica, si trasferì al corso di fisica negli ultimi anni dei suoi studi, e si laureò con la prima classe a pieni voti nel 1911. Nel 1914 Bragg fu eletto per una Fellowship al Trinity College – una Fellowship in 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 ad esemplari di circa 500 specie; tutte raccolte personalmente nell’Australia meridionale. Scoprì una nuova specie di seppia – Sepia braggi, chiamata per lui da Joseph Verco.
CarrieraModifica
Raggi X e l’equazione di BraggModifica
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 diresse un fascio di raggi X su un cristallo di fronte a una lastra fotografica; accanto al punto in cui il fascio colpiva c’erano altri punti di raggi deflessi – quindi i raggi X sono onde. Nel 1912, quando era al primo anno di ricerca a Cambridge, W. L. Bragg, mentre passeggiava lungo il fiume, ebbe l’intuizione che i cristalli fatti da fogli paralleli di atomi non diffrangevano i raggi X che colpivano la loro superficie con la maggior parte degli angoli, perché i raggi X deflessi dalle collisioni con gli atomi erano fuori fase e si annullavano a vicenda. Tuttavia, quando il fascio di raggi X si incastrava ad un angolo in cui le distanze che passava tra i fogli atomici nel cristallo eguagliavano la lunghezza d’onda dei raggi X, allora quelli deflessi sarebbero stati in fase e avrebbero prodotto una macchia su una pellicola vicina. Da questa intuizione scrisse 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 semplice cristallo con gli angoli in cui un raggio di raggi X impattante verrebbe riflesso.
Suo padre costruì un apparecchio in cui un cristallo poteva essere ruotato ad angoli precisi mentre si misurava l’energia delle riflessioni. Questo permise a padre e figlio di misurare le distanze tra i fogli atomici in un certo numero di cristalli semplici. Calcolarono la distanza degli atomi dal peso del cristallo e dalla costante di Avogadro, il che permise loro di misurare le lunghezze d’onda dei raggi X prodotti da diversi bersagli metallici nei tubi a raggi X. W. H. Bragg riportò i loro risultati alle riunioni e in un documento, dando credito a “suo figlio” (senza nome) per l’equazione, ma non come coautore, il che diede a suo figlio “alcune pene d’amore”, che non superò mai.
Lavoro sul sound rangingEdit
Bragg fu commissionato all’inizio della prima guerra mondiale nella Royal Horse Artillery come sottotenente della batteria del Leicestershire. Nel 1915 fu distaccato al Royal Engineers per sviluppare un metodo per localizzare l’artiglieria nemica dal boom del loro sparo. Il 2 settembre 1915 suo fratello fu ucciso durante la Campagna di Gallipoli. Poco dopo, lui e suo padre ricevettero il premio Nobel per la fisica. Aveva 25 anni e rimane il più giovane vincitore di premi scientifici. Il problema con la misurazione del suono era che i cannoni pesanti rimbombavano ad una frequenza troppo bassa per essere rilevata da un microfono. Dopo mesi di frustranti fallimenti, lui e il suo gruppo idearono un rilevatore di onde d’aria a filo caldo che risolse il problema. In questo lavoro fu aiutato da Charles Galton Darwin, William Sansome Tucker, Harold Roper Robinson e Henry Harold Hemming. Il sound ranging britannico fu molto efficace; c’era un’unità in ogni esercito britannico e il loro sistema fu adottato dagli americani quando entrarono in guerra. Per il suo lavoro durante la guerra fu premiato con la Croce Militare e nominato Ufficiale dell’Ordine dell’Impero Britannico. Fu anche menzionato in Despatches il 16 giugno 1916, il 4 gennaio 1917 e il 7 luglio 1919.
Il raggio sonoro a filo caldo fu usato nella seconda guerra mondiale durante la quale servì come consigliere civile.
Tra le due guerre, dal 1919 al 1937, lavorò alla Victoria University di Manchester come professore di fisica Langworthy. Divenne direttore del National Physical Laboratory a Teddington nel 1937.
Dopo la seconda guerra mondiale, Bragg tornò a Cambridge, dividendo il Cavendish Laboratory in gruppi di ricerca. Credeva che “l’unità di ricerca ideale è quella composta da sei a dodici scienziati e pochi assistenti”.
Università di Manchester (1919-1937)Edit
Quando fu smobilitato tornò alla cristallografia a Cambridge. Avevano concordato che il padre avrebbe studiato i cristalli organici, il figlio avrebbe studiato i composti inorganici. Nel 1919, quando Ernest Rutherford, un amico di famiglia di lunga data, si trasferì a Cambridge, Lawrence Bragg lo sostituì come professore di fisica Langworthy alla Victoria University di Manchester. Reclutò un’eccellente facoltà, tra cui ex ranger del suono, ma riteneva che la sua conoscenza della fisica fosse debole e che non avesse esperienza in classe. Gli studenti, molti veterani, erano critici e chiassosi. Era profondamente scosso, ma con l’appoggio della famiglia si tirò su e prevalse. Lui e R. W. James misurarono l’energia assoluta dei raggi X riflessi, il che confermò una formula derivata da C. G. Darwin prima della guerra. Ora potevano determinare il numero di elettroni nei bersagli riflettenti, ed erano in grado di decifrare le strutture di cristalli più complicati come i silicati. Era ancora difficile: richiedeva ripetuti tentativi di indovinare e riprovare. Alla fine degli anni ’20 facilitarono l’analisi usando le trasformate di Fourier sui dati.
Nel 1930 divenne profondamente turbato mentre soppesava un’offerta di lavoro dell’Imperial College di Londra. La sua famiglia si riunì ed egli recuperò il suo equilibrio mentre trascorsero il 1931 a Monaco, dove fece ricerca.
National Physical Laboratory (1937-1938)Edit
Divenne direttore del National Physical Laboratory a Teddington nel 1937, portando con sé alcuni collaboratori. Tuttavia, l’amministrazione e i comitati presero gran parte del suo tempo lontano dal banco di lavoro.
Università di Cambridge (1938-1954)Edit
Rutherford morì e il comitato di ricerca nominò Lawrence Bragg come prossimo nella linea dei Cavendish Professors che dirigono il Cavendish Laboratory. Il Laboratorio aveva una storia eminente nella fisica atomica e alcuni membri erano diffidenti nei confronti di un cristallografo, cosa che Bragg superò con un’amministrazione imparziale. Lavorò per migliorare l’interpretazione dei modelli di diffrazione. Nel piccolo gruppo di cristallografia c’era un ricercatore rifugiato senza un mentore: Max Perutz. Egli mostrò a Bragg i dati di diffrazione dei raggi X dell’emoglobina, che suggerirono che la struttura delle molecole biologiche giganti poteva essere decifrata. Bragg nominò Perutz come suo assistente di ricerca e nel giro di pochi mesi ottenne un ulteriore sostegno con una sovvenzione della Fondazione Rockefeller. Il lavoro fu sospeso durante la seconda guerra mondiale quando Perutz fu internato come straniero nemico e poi lavorò nella ricerca militare.
Durante la guerra il Cavendish offrì un corso di laurea abbreviato che enfatizzava l’elettronica necessaria al radar. Bragg lavorò sulla struttura dei metalli e fece consulenze sul sonar e sul sound ranging, si usava ancora il microfono Tucker. Divenne Sir Lawrence nel 1941. Suo padre morì nel 1942, durante il quale Bragg servì per sei mesi come ufficiale di collegamento scientifico con il Canada. Organizzò conferenze periodiche sull’analisi a raggi X, che fu ampiamente utilizzata nella ricerca militare.
Dopo la guerra guidò la formazione dell’Unione Internazionale di Cristallografia e ne fu eletto primo presidente. Riorganizzò il Cavendish in unità per riflettere la sua convinzione che “l’unità di ricerca ideale è composta da sei a dodici scienziati e alcuni assistenti, aiutati da uno o più meccanici di prima classe e da un’officina in cui si può costruire l’apparato generale”. I membri più anziani del personale ora avevano uffici, telefoni e supporto di segreteria. Lo scopo del dipartimento fu ampliato con una nuova unità di radioastronomia. Il suo lavoro si concentrò sulla struttura dei metalli, usando sia i raggi X che il microscopio elettronico. Nel 1947 convinse il Medical Research Council (MRC) a sostenere quello che descrisse come il “tentativo galante” di determinare la struttura delle proteine come il Laboratorio di Biologia Molecolare, inizialmente composto da Perutz, John Kendrew e due assistenti. Bragg lavorò con loro, nel 1960 avevano risolto la struttura della mioglobina a livello atomico. Dopo questo fu meno coinvolto; la loro analisi dell’emoglobina fu più facile dopo aver incorporato due atomi di mercurio come marcatori in ogni molecola. Il primo monumentale trionfo del MRC fu la decodifica della struttura del DNA da parte di James Watson e Francis Crick. Bragg annunciò la scoperta ad una conferenza Solvay sulle proteine in Belgio l’8 aprile 1953, non fu riportata dalla stampa. Poi tenne una conferenza alla Guy’s Hospital Medical School di Londra giovedì 14 maggio 1953, che portò ad un articolo di Ritchie Calder nel News Chronicle di Londra di venerdì 15 maggio 1953, intitolato “Why You Are You. Il segreto più vicino alla vita”. Bragg nominò Crick, Watson e Maurice Wilkins per il premio Nobel in fisiologia o medicina del 1962; la quota di Wilkins riconobbe il contributo dei cristallografi a raggi X del King’s College di Londra. Tra loro c’era Rosalind Franklin, la cui “fotografia 51” dimostrò che il DNA era una doppia elica, non la tripla elica che aveva proposto Linus Pauling. Franklin morì prima che il premio (che va solo a persone viventi) fosse assegnato.
La Royal Institution (1954-1971)Edit
Nel 1953 i Bragg si trasferirono nell’elegante appartamento per il professore residente della Royal Institution di Londra, la posizione che suo padre aveva occupato alla sua morte. Nel 1934 e nel 1961 Lawrence aveva tenuto la Christmas Lecture della Royal Institution e dal 1938 era stato professore di filosofia naturale presso l’istituzione, tenendo una conferenza annuale. I successori di suo padre avevano indebolito l’istituzione, così Bragg dovette ricostruirla. Ha sostenuto le finanze arruolando sponsor aziendali, i discorsi tradizionali del venerdì sera sono stati seguiti da una cena per l’oratore e i possibili patroni accuratamente selezionati, più di 120 ogni anno. “Due di questi discorsi nel 1965 gli diedero un piacere particolare. Il 7 maggio, Lady Bragg, che era stata membro della Commissione Reale su Matrimonio e Divorzio (1951-55) ed era presidente del Consiglio Nazionale di Orientamento Matrimoniale, tenne una conferenza su ‘Cambiamenti nei modelli di matrimonio e divorzio’; e il 15 novembre, Bragg ascoltò con evidente orgoglio il discorso su ‘Oscillazioni e rumore nei motori a reazione’ tenuto da suo figlio ingegnere Stephen, che era allora Chief Scientist alla Rolls Royce Ltd e più tardi divenne vice rettore della Brunel University”. Introdusse anche un programma di conferenze per le scuole molto apprezzate, animate dalle elaborate dimostrazioni che erano un segno distintivo dell’istituzione. Fece tre di queste conferenze sull'”elettricità”.
Proseguì la ricerca nell’istituto reclutando un piccolo gruppo per lavorare nel laboratorio Davy-Faraday nel seminterrato e nella casa adiacente, sostenuto da sovvenzioni che ottenne. Un visitatore del laboratorio riuscì a inserire metalli pesanti nell’enzima lisozima; la struttura del suo cristallo fu risolta nel 1965 alla Royal Institution da D. C. Phillips e i suoi collaboratori, con i calcoli sulle 9.040 riflessioni eseguiti sul computer digitale dell’Università di Londra, che facilitò molto il lavoro. Due delle illustrazioni del posizionamento degli aminoacidi nella catena sono state disegnate da Bragg. A differenza della mioglobina, in cui quasi l’80 per cento dei residui aminoacidici sono in conformazione alfa-elica, nel lisozima il contenuto di alfa-elica è solo circa il 40 per cento dei residui aminoacidici presenti in quattro tratti principali. Altri tratti sono dell’elica 310, una conformazione che avevano proposto in precedenza. In questa conformazione, ogni terzo peptide è legato a idrogeno al primo peptide, formando così un anello contenente dieci atomi. Avevano la struttura completa di un enzima in tempo per il 75° compleanno di Bragg. Divenne professore emerito nel 1966.
L’analisi a raggi X della struttura delle proteine fiorì negli anni successivi, determinando le strutture di decine di proteine nei laboratori di tutto il mondo. Ventotto premi Nobel sono stati assegnati per lavori che utilizzano l’analisi a raggi X. Lo svantaggio del metodo è che deve essere fatto su cristalli, il che impedisce di vedere i cambiamenti di forma quando gli enzimi legano substrati e simili. Questo problema è stato risolto dallo sviluppo di un’altra linea che Bragg aveva iniziato, utilizzando microscopi elettronici modificati per l’immagine di singole molecole congelate: la microscopia crioelettronica.
Nella sua lunga associazione con la Royal Institution fu:
- Professore di Filosofia Naturale, 1938-1953
- Professore Fulleriano di Chimica, 1954-1966
- Soprintendente della Casa, 1954-1966
- Direttore del Davy-Faraday Research Laboratory, 1954-1966
- Direttore della Royal Institution, 1965-1966
- Professore emerito, 1966-1971
Vita personaleModifica
Nel 1921 sposò Alice Hopkinson (1899-1989), cugina di un amico che era stato ucciso in guerra. Ebbero quattro figli, l’ingegnere Stephen Lawrence (1923-2014), David William (1926-2005), Margaret Alice, nata nel 1931, (che sposò il diplomatico Mark Heath) e Patience Mary, nata nel 1935. Alice era nello staff della Withington Girls’ School fino a quando Bragg fu nominato direttore del National Physical Laboratory nel 1937. Fu attiva in un certo numero di enti pubblici e servì come sindaco di Cambridge dal 1945-46.
Gli hobby di Bragg includevano il disegno – le lettere di famiglia erano illustrate con vivaci schizzi – la pittura, la letteratura e un interesse per il giardinaggio che durò tutta la vita. Quando si trasferì a Londra, gli mancava avere un giardino e così lavorò come giardiniere part-time, non riconosciuto dal suo datore di lavoro, finché un ospite della casa espresse sorpresa nel vederlo lì. Morì in un ospedale vicino alla sua casa di Waldringfield, Ipswich, Suffolk. Fu sepolto al Trinity College di Cambridge; suo figlio David è sepolto nella Parish of the Ascension Burial Ground di Cambridge, dove è sepolto anche l’amico di Bragg, che se fosse sopravvissuto sarebbe stato suo cognato, Rudolph Cecil Hopkinson.
Nell’agosto 2013, il parente di Bragg, l’emittente Melvyn Bragg, ha presentato un programma della BBC Radio 4 (“Bragg on the Braggs”) sui vincitori del premio Nobel per la fisica del 1915.