William Henry Bragg de Praga
Después de que se descubrieron los rayos X en 1895, muchos físicos pensaron que eran un tipo especial de luz (se podían usar rayos X para clavar clavos en la madera o en los huesos de las palmas) y que sus propiedades deberían ser similar a Las ondas son consistentes. Pero nadie puede estar seguro, porque nadie puede demostrar claramente que los rayos X tengan propiedades como la difracción. La cuestión clave es que al realizar pruebas de difracción, el tamaño del espacio de la rejilla debe ser comparable a la longitud de onda del objeto de prueba. Las rejillas con 20.000 líneas por pulgada son adecuadas para luz visible. Pero la energía de los rayos X es mucho mayor que la de la luz visible, lo que significa que, según la interpretación de la física clásica, su longitud de onda es mucho más corta, quizás sólo una milésima parte de la longitud de onda de la luz visible. Es absolutamente imposible hacer rejillas tan finas.
El físico alemán von Laue cree que si tales rejillas no se pueden hacer a mano, la creación natural puede funcionar. Se cree que los cristales en la naturaleza están compuestos de átomos dispuestos según ciertas reglas, con cada capa de sólo unos pocos átomos de espesor. Laue pensó que los espacios entre estas capas atómicas podrían ser adecuados y podrían usarse como rejillas de difracción de rayos X. Pero como los átomos son sólidos formados por capas de átomos, el patrón formado en el otro extremo será muy complejo, como varias rejillas apiladas una encima de otra. El jefe de Laue, Arnold Sommerfeld, profesor de la Universidad de Múnich, consideró la idea ridícula y le aconsejó que no perdiera el tiempo con ella. Pero en 1912, dos compañeros de clase confirmaron la predicción de Laue. Dispararon un haz de rayos X a un cristal de sulfuro de zinc y capturaron la dispersión en una placa fotográfica, que se conoció como la fotografía de Laue. Después de revelar la placa, descubrieron una disposición circular de puntos brillantes y oscuros: un patrón de difracción. Laue demostró que los rayos X tienen propiedades ondulatorias. La revista Nature calificó el descubrimiento como "el descubrimiento más grande y profundo de nuestro tiempo". Dos años más tarde, este descubrimiento le valió a Laue el Premio Nobel.
Este descubrimiento tiene dos implicaciones importantes. En primer lugar, demostró que los rayos X son ondas, lo que permitió a los científicos determinar sus longitudes de onda y construir instrumentos para distinguir entre diferentes longitudes de onda. Al igual que la luz visible, los rayos X vienen en diferentes longitudes de onda. Pero la segunda área que Laue defendió produjo resultados más fructíferos. Una vez obtenido un haz de una determinada longitud de onda, los investigadores pueden utilizar rayos X para estudiar la disposición espacial de las rejillas de cristal: la cristalografía de rayos X se ha convertido en el primer detector que estudia la estructura de la materia tridimensional a nivel atómico.
Humphry Davy, uno de los fundadores de la química moderna, dijo un siglo antes de que Pauling ingresara en Caltech: "En el proceso de adquisición de conocimientos, el uso de nuevas herramientas es crucial. El factor clave en los diferentes logros de las personas en diferentes épocas no es su nivel de inteligencia natural, sino los diversos medios y recursos artificiales a su disposición "la cristalografía de rayos X se convertirá en un poderoso recurso artificial".
La teoría detrás de esto es simple. Los investigadores se enfrentan a tres factores: rayos X de una determinada longitud de onda, una red cristalina de una determinada estructura y un patrón de difracción, y existe una relación matemática simple entre ellos. Conociendo el mapa y el otro factor, podemos deducir el tercer factor. Muchas de las primeras habilidades matemáticas y prácticas fueron desarrolladas por Bragg y sus hijos. Sus laboratorios en Cambridge y Manchester se han convertido en los centros de investigación de cristalografía de rayos X más famosos del mundo. En 1912, después de que se publicara el artículo de Laue sobre rayos X, atrajo la atención de los Bragg y sus hijos.
En ese momento, Henry Bragg era profesor de física en la Universidad de Leeds. Lawrence Bragg acababa de graduarse del Laboratorio Cavendish de la Universidad de Cambridge y se quedó en el laboratorio para dedicarse a la investigación científica.
Teóricamente no es complicado, pero en la práctica, debido a que el patrón de difracción es bastante complejo, el proceso de reconstruir la estructura cristalina requiere mucho tiempo y energía. Los primeros instrumentos eran todos caseros y su calidad era muy inestable. Los cristales suelen ser muy grandes y requieren un cuidadoso refinamiento, corte en ciertos ángulos y colocación precisa para obtener un patrón de difracción satisfactorio. Si se obtiene con éxito una fotografía de Laue, se debe medir cuidadosamente la ubicación y distribución de cada punto. Luego vienen las matemáticas. Incluso para cristales simples, en la era anterior a las computadoras, se habrían necesitado meses para calcular la estructura de cada cristal. Si el cristal es demasiado complejo, con más de diez átomos en la celda unitaria de la estructura cristalina básica, el patrón de difracción de rayos X será extremadamente complejo y difícil de descifrar. Todo el proceso es un poco como disparar hierro forjado decorativo con una escopeta casera y luego inferir la forma del hierro analizando la trayectoria del rebote.
Por estos motivos, los objetos de investigación sólo pueden limitarse a cristales muy simples. Sin embargo, los estudios de estos cristales simples arrojaron resultados sorprendentes. Por primera vez, los investigadores pueden utilizar herramientas para comprender la disposición de los átomos individuales en los cristales y medir con precisión las distancias y los ángulos entre los átomos. La primera estructura cristalina que resolvió Braggs fue la sal gema y los resultados fueron inesperados. Todo el cristal forma una enorme rejilla, con cada ión de sodio rodeado por seis iones de cloruro equidistantes y cada ión de cloruro rodeado por seis iones de sodio equidistantes. No existe una única "molécula" de cloruro de sodio. El descubrimiento conmocionó el campo de la química teórica e inmediatamente generó nuevas ideas sobre el comportamiento de las sales en solución. Otro de los primeros éxitos del laboratorio de Praga fue el descubrimiento de la estructura del diamante, que confirmó las teorías de los primeros químicos. Es puramente un tetraedro hecho de átomos de carbono. Bragg y su hijo resolvieron las estructuras de varios otros cristales y compartieron el Premio Nobel un año después de Laue.
Cuando hablamos de la contribución de los Braggs y sus hijos a la ciencia, no podemos dejar de mencionar el papel clave de la tecnología de difracción de rayos X en el desarrollo de la biología molecular moderna. La llamada "tecnología de difracción de rayos X" consiste en determinar con precisión la posición espacial de los átomos en el cristal mediante la relación de conversión mutua entre el patrón de difracción de rayos X del cristal y la disposición de los átomos del cristal (transformada mutua de Fourier). A principios de la década de 1950, Watson y Crick del Laboratorio Cavendish de la Universidad de Cambridge utilizaron esta tecnología para proponer el modelo de doble hélice del ADN. Hasta ahora, esta tecnología sigue siendo el método principal para estudiar la estructura de macromoléculas biológicas.
El viejo Bragg es un científico, por un lado, insiste en la "neutralidad de valores" de la ciencia y, por otro, cree firmemente que la ciencia beneficiará a la humanidad. No sólo eso, como activista social, "cómo la ciencia puede beneficiar a la sociedad" ha sido el tema de la acción de su vida. Debido a los efectos negativos de la ciencia y la tecnología, algunas personas pueden dudar de su creencia, pero esta tradición humanista tiene su valor eterno, especialmente la alianza ciencia-tecnología-empresa seguirá dominando la vida humana, al menos en el futuro previsible.
En la vida, trata al mundo con amabilidad, acepta llevarse bien con él y luego sigue su propio camino de forma independiente. Quizás por timidez, no parece buscar amistades cercanas. En su estrecha correspondencia con Rutherford de 1904 a 1907, algunas de las cuales tienen hasta 34 páginas, sólo vemos discusiones sobre investigación científica. A menudo leía el diario de su predecesor Faraday, como si leyera cartas de amigos, y lo respetaba y admiraba mucho en su corazón. Es una "intimidad espiritual".
Su humildad y caridad se reflejan especialmente en su actitud hacia los niños. Su punto básico era: "¡Los niños deben ser libres, absolutamente libres!" Cada vez que los niños le pedían su opinión sobre temas importantes, él parecía muy incómodo, "caminaba de un lado a otro en su silla, murmuraba con simpatía y luego se levantaba". la silla, intentando cambiar la conversación hasta que finalmente me sentí exhausto.
"Decía: "Déjame pensar en ello", y luego, uno o dos días después, enviaba una carta detallada de sugerencias en la que "todas las objeciones han sido cuidadosamente consideradas"; a veces incluso presentaba algunas sugerencias extrañas en Para mostrar su neutralidad, el consejo es tratar de dejar que el niño "juzgue por sí mismo" y "no se deje ligar por sus opiniones". Quizás lo más legendario es que el viejo Bragg es un científico que inició sus actividades de investigación en la mediana edad. En sus primeros años, trabajó en una universidad desconocida en Australia. "Trabajó diligentemente como profesor hasta los 42 años" y "se convirtió en portavoz científico" después de regresar al Reino Unido. : "La respuesta puede estar en el largo viaje". Y en una feliz vida errante. "Quizás los 20 años ocupados y felices pasados en Australia sean tan valiosos para un profeta como los años en el desierto, dándole tiempo para prepararse con calma". "Tuvo tiempo de descubrir los principios que guiaron su vida y organizar sus pensamientos", y una vez "con principios claros, su vida fue tan reflexiva como su manuscrito, ¡casi sin tachaduras"!
Su "Pragmático View of Religion" es muy interesante: "Tienes una buena idea y trabajas duro para realizarla; si los resultados confirman tu idea, entonces puedes utilizar esta conclusión como base adicional. Esto es cierto en el laboratorio, en cualquier formación en educación, literatura y cocina, en religión. "Para él, la fe religiosa le hizo estar dispuesto a arriesgar su vida para asumir que Cristo tenía razón y probarlo a través de toda una vida de experimentos en la caridad."