Уильям Лоренс Брэгг

Уильям Лоренс Брэгг (англ. William Lawrence Bragg; 31 марта 1890, Аделаида, Австралия — 1 июля 1971, Уолмер, Великобритания) — австралийский и британский физик, лауреат Нобелевской премии по физике (1915). Совместно с отцом, Уильямом Генри Брэггом, заложил основы рентгеноструктурного анализа — метода определения атомной структуры кристаллов с помощью дифракции рентгеновских лучей. На момент присуждения премии Брэггу-младшему было 25 лет, что делает его самым молодым нобелевским лауреатом в истории (рекорд не побит по сей день).

Биография

Ранние годы и образование

Уильям Лоренс Брэгг родился в Аделаиде (Южная Австралия) в семье физика Уильяма Генри Брэгга и Гвендолин Тодд. С детства проявлял способности к математике и физике. В 1905 году, в возрасте 15 лет, поступил в Университет Аделаиды, где изучал математику, физику и химию. В 1908 году, после смерти матери, семья переехала в Великобританию. Брэгг продолжил обучение в Тринити-колледже Кембриджского университета, где в 1912 году получил степень бакалавра с отличием по естественным наукам.

Научная карьера

В 1912 году, работая в Кавендишской лаборатории под руководством Дж. Дж. Томсона, Брэгг заинтересовался недавно открытым явлением дифракции рентгеновских лучей на кристаллах (опыт Макса фон Лауэ). В 1913 году он сформулировал закон Брэгга, описывающий условия возникновения дифракционных максимумов. В том же году совместно с отцом разработал первый рентгеновский спектрометр и начал систематическое определение кристаллических структур. В 1915 году, за «заслуги в исследовании кристаллов с помощью рентгеновских лучей», Уильям Лоренс Брэгг и Уильям Генри Брэгг были удостоены Нобелевской премии по физике.

После Первой мировой войны, в ходе которой Брэгг служил в британской армии (разрабатывал методы звуковой локации артиллерии), он вернулся к научной работе. В 1919 году стал профессором физики в Манчестерском университете, где основал одну из ведущих мировых школ рентгеноструктурного анализа. В 1937 году был назначен директором Национальной физической лаборатории, а в 1938 году — профессором физики в Кембриджском университете и директором Кавендишской лаборатории (сменил на этом посту Эрнеста Резерфорда). Под его руководством Кавендишская лаборатория стала центром исследований в области молекулярной биологии и физики твёрдого тела.

Поздние годы

В 1954 году Брэгг перешёл в Королевский институт Великобритании, где занял пост профессора естественной философии. Он активно занимался популяризацией науки, читал лекции для школьников и широкой публики. Умер 1 июля 1971 года в Уолмере (графство Кент) в возрасте 81 года.

Научные достижения

Закон Брэгга

Основной вклад Брэгга в науку — формулировка закона, описывающего дифракцию рентгеновских лучей на кристаллической решётке. Закон Брэгга имеет вид:

\[ n\lambda = 2d \sin\theta \]

где:

• \(n\) — порядок дифракционного максимума (целое число),
• \(\lambda\) — длина волны рентгеновского излучения,
• \(d\) — расстояние между кристаллографическими плоскостями,
• \(\theta\) — угол скольжения (угол между падающим лучом и плоскостью).

Этот закон позволяет по углам дифракционных максимумов определять межплоскостные расстояния в кристалле и, следовательно, его атомную структуру.

Рентгеноструктурный анализ

Совместно с отцом Брэгг разработал первый рентгеновский спектрометр — прибор для измерения углов дифракции. В 1913 году они определили структуру хлорида натрия (NaCl), показав, что ионы натрия и хлора чередуются в кубической решётке. Это была первая успешная расшифровка кристаллической структуры. В последующие годы Брэгг и его ученики определили структуры множества неорганических соединений, включая алмаз, цинковую обманку (ZnS), кальцит (CaCO₃) и другие.

Вклад в молекулярную биологию

В 1930-х годах Брэгг заинтересовался применением рентгеноструктурного анализа к биологическим молекулам. Под его руководством в Кавендишской лаборатории начались исследования структуры белков и нуклеиновых кислот. В 1953 году сотрудники лаборатории Джеймс Уотсон и Фрэнсис Крик, используя данные рентгеноструктурных исследований (включая работы Розалинд Франклин), расшифровали структуру ДНК. Брэгг активно поддерживал эту работу и способствовал её публикации.

Награды и признание

• Нобелевская премия по физике (1915) — совместно с У. Г. Брэггом.
• Медаль Хьюза (1931) — за вклад в развитие рентгеноструктурного анализа.
• Королевская медаль (1946) — Лондонское королевское общество.
• Медаль Копли (1966) — высшая награда Лондонского королевского общества.
• Рыцарь-бакалавр (1941) — посвящён в рыцари за научные заслуги.
• Член Лондонского королевского общества (1921).
• Иностранный член Академии наук СССР (1958).

Память

В честь Уильяма Лоренса Брэгга названы:

• Кратер Брэгга на Луне (совместно с отцом).
• Минерал брэггит (Ba₂Na(Nb,Ti)₂O₆(OH,F)₂).
• Здание Брэгга в Университете Аделаиды.
• Премия Брэгга (Австралийский институт физики) — за выдающиеся достижения в области физики.
• Ежегодная лекция Брэгга в Королевском институте Великобритании.

Интересные факты

• Уильям Лоренс Брэгг остаётся самым молодым нобелевским лауреатом в истории (25 лет). Рекорд не побит более 100 лет.
• Брэгг был не только физиком, но и талантливым педагогом: его лекции для школьников собирали полные залы.
• Во время Первой мировой войны он разработал систему звуковой локации, позволявшую определять положение вражеской артиллерии по звуку выстрела.
• Брэгг отказался от участия в Манхэттенском проекте, считая создание атомной бомбы неэтичным.

Источники

• Bragg W. L. The Development of X-ray Analysis. — London: G. Bell and Sons, 1975.
• Hunter G. K. Light Is a Messenger: The Life and Science of William Lawrence Bragg. — Oxford: Oxford University Press, 2004.
• Нобелевская лекция У. Л. Брэгга (1915) // Nobelprize.org.
• Кембриджский архив: Papers of Sir William Lawrence Bragg.
• Уильям Лоренс Брэгг // Большая советская энциклопедия. — 3-е изд. — М.: Советская энциклопедия, 1970.