Laurent Bragg - Lawrence Bragg

Professeur Monsieur Laurent Bragg Kt CH OBE MC FRS
Laurent Bragg en 1915
Née	William Lawrence Bragg ( 1890-03-31 )31 mars 1890 Adélaïde , Australie du Sud
Décédés	1er juillet 1971 (1971-07-01)(81 ans) Waldringfield , Ipswich , Suffolk, Angleterre
Éducation	Collège Saint-Pierre, Adélaïde
mère nourricière
Connu pour	Diffraction des rayons X Spectroscopie des rayons X Microscopie aux rayons X Radeau à bulles Loi de Bragg Théorie de la cavité de Bragg-Gray Approximation de Bragg-Williams
Conjoint(s)	Alice Hopkinson (1899-1989)
Récompenses
Carrière scientifique
Des champs	La physique
Établissements
Conseillers académiques
Doctorants
Remarques
Il était le fils de WH Bragg . Le doctorat n'existait pas à Cambridge jusqu'en 1919, et donc JJ Thomson et WH Bragg étaient ses mentors équivalents.

Portrait de William Lawrence Bragg réalisé vers l'âge de 40 ans.

Sir William Lawrence Bragg , Kt , CH , OBE , MC , FRS (31 mars 1890 - 1er juillet 1971) était un physicien britannique d'origine australienne et cristallographe aux rayons X , découvreur (1912) de la loi de Bragg sur la diffraction des rayons X , qui est fondamental pour la détermination de la structure cristalline . Il a été co-récipiendaire (avec son père, William Henry Bragg ) du prix Nobel de physique en 1915, « Pour leurs services dans l'analyse de la structure cristalline au moyen des rayons X » ; une étape importante dans le développement de la cristallographie aux rayons X.

Bragg a été fait chevalier en 1941. En 2020, il est le plus jeune lauréat du prix Nobel de physique, ayant reçu le prix à l'âge de 25 ans. Bragg était le directeur du Cavendish Laboratory , à Cambridge, lorsque la découverte de la structure de l'ADN a été rapportée par James D. Watson et Francis Crick en février 1953.

Biographie

Les premières années

Bragg est né à Adélaïde , en Australie-Méridionale, de Sir William Henry Bragg (1862-1942), professeur aîné de mathématiques et de physique à l' Université d'Adélaïde , et de Gwendoline (1869-1929), fille de Sir Charles Todd , astronome du gouvernement d'Australie-Méridionale. .

Il montra très tôt un intérêt pour les sciences et les mathématiques. Peu de temps après avoir commencé l'école, il est tombé de son tricycle et s'est cassé le bras. Son père, qui avait lu sur les expériences de Röntgen en Europe et effectuait ses propres expériences, a utilisé les rayons X nouvellement découverts et son équipement expérimental pour examiner le bras cassé. Il s'agit de la première utilisation chirurgicale enregistrée des rayons X en Australie.

En 1900, Bragg était étudiant à la Queen's School, North Adelaide , suivi de cinq ans au St Peter's College, Adelaide . Il est allé à l'Université d'Adélaïde à l'âge de 16 ans pour étudier les mathématiques, la chimie et la physique, et a obtenu son diplôme en 1908. La même année, son père a accepté la chaire Cavendish de physique à l' Université de Leeds et a amené la famille en Angleterre. Bragg est entré au Trinity College de Cambridge à l'automne 1909 et a reçu une bourse d'études majeure en mathématiques, malgré l'examen passé au lit avec une pneumonie . Après avoir excellé initialement en mathématiques, il est passé au cours de physique dans les dernières années de ses études et a obtenu son diplôme avec les honneurs de première classe en 1911. En 1914, Bragg a été élu à une bourse au Trinity College - une bourse dans un collège de Cambridge implique la soumission et soutenance d'une thèse.

Parmi les autres intérêts de Bragg figurait la collecte de coquillages ; sa collection personnelle s'élevait à des spécimens de quelque 500 espèces ; tous personnellement collectés en Australie du Sud. Il a découvert une nouvelle espèce de seiche - Sepia braggi , nommé pour lui par Joseph Verco .

Carrière

Les rayons X et l'équation de Bragg

La composition des rayons X était inconnue, son père soutenait que les rayons X étaient des flux de particules, d'autres soutenaient qu'ils étaient des ondes. Max von Laue a dirigé un faisceau de rayons X sur un cristal devant une plaque photographique ; à côté de l'endroit où le faisceau a frappé, il y avait des taches supplémentaires de rayons déviés - par conséquent, les rayons X sont des ondes. En 1912, alors qu'il était étudiant en première année de recherche à Cambridge, WL Bragg, alors qu'il se promenait au bord de la rivière, a compris que les cristaux fabriqués à partir de feuilles d'atomes parallèles ne diffracteraient pas les faisceaux de rayons X qui frappaient leur surface à la plupart des angles parce que X- les rayons déviés par les collisions avec les atomes seraient déphasés, s'annulant les uns les autres. Cependant, lorsque le faisceau de rayons X collé à un angle auquel les distances qu'il passait entre les feuilles atomiques dans le cristal équivalaient à la longueur d'onde des rayons X, alors ceux déviés seraient en phase et produisaient une tache sur un film voisin. À partir de cette idée, il a écrit la simple équation de Bragg qui relie la longueur d'onde du rayon X et la distance entre les feuilles atomiques dans un simple cristal aux angles auxquels un faisceau de rayons X incident serait réfléchi.

Son père a construit un appareil dans lequel un cristal pouvait être tourné à des angles précis tout en mesurant l'énergie des réflexions. Cela a permis au père et au fils de mesurer les distances entre les feuillets atomiques dans un certain nombre de cristaux simples. Ils ont calculé l'espacement des atomes à partir du poids du cristal et de la constante d'Avogadro , ce qui leur a permis de mesurer les longueurs d'onde des rayons X produits par différentes cibles métalliques dans les tubes à rayons X. WH Bragg a rapporté leurs résultats lors de réunions et dans un article, donnant crédit à « son fils » (sans nom) pour l'équation, mais pas en tant que co-auteur, ce qui a donné à son fils « quelques chagrins d'amour », qu'il n'a jamais surmontés.

Travail sur la gamme sonore

Bragg a été commissionné au début de la Première Guerre mondiale dans la Royal Horse Artillery en tant que sous-lieutenant de la batterie du Leicestershire . En 1915, il fut détaché auprès des Royal Engineers pour développer une méthode permettant de localiser l'artillerie ennemie à partir du boom de leurs tirs. Le 2 septembre 1915, son frère est tué pendant la campagne de Gallipoli . Peu de temps après, lui et son père ont reçu le prix Nobel de physique. Il avait 25 ans et reste le plus jeune lauréat scientifique. Le problème avec la télémétrie sonore était que les canons lourds explosaient à une fréquence trop basse pour être détectés par un microphone. Après des mois d'échec frustrant, lui et son groupe ont conçu un détecteur d'ondes à fil chaud qui a résolu le problème. Dans ce travail, il a été aidé par Charles Galton Darwin , William Sansome Tucker , Harold Roper Robinson , Edward Andrade et Henry Harold Hemming. La télémétrie britannique était très efficace; il y avait une unité dans chaque armée britannique et leur système a été adopté par les Américains lorsqu'ils sont entrés en guerre. Pour son travail pendant la guerre , il a reçu la Croix militaire et nommé Officier de l' Ordre de l' Empire britannique . Il a également été mentionné dans les dépêches le 16 juin 1916, le 4 janvier 1917 et le 7 juillet 1919.

La télémétrie par fil chaud a été utilisée pendant la Seconde Guerre mondiale au cours de laquelle il a servi en tant que conseiller civil.

Entre les deux guerres, de 1919 à 1937, il a travaillé à l' Université Victoria de Manchester en tant que professeur de physique Langworthy . Il devient directeur du National Physical Laboratory de Teddington en 1937.

Après la Seconde Guerre mondiale, Bragg est retourné à Cambridge, divisant le laboratoire Cavendish en groupes de recherche. Il a estimé que "l'unité de recherche idéale est celle de six à douze scientifiques et de quelques assistants".

Université de Manchester (1919-1937)

Une fois démobilisé, il retourna à la cristallographie à Cambridge. Ils avaient convenu que le père étudierait les cristaux organiques, le fils étudierait les composés inorganiques. En 1919, lorsqu'Ernest Rutherford , un ami de longue date de la famille, s'installa à Cambridge, Lawrence Bragg le remplaça en tant que professeur Langworthy de physique à l' Université Victoria de Manchester . Il a recruté un excellent corps professoral, y compris d'anciens rangers du son, mais il croyait que ses connaissances en physique étaient faibles et qu'il n'avait aucune expérience en classe. Les étudiants, de nombreux vétérans, étaient critiques et chahuteurs. Il a été profondément ébranlé mais avec le soutien de sa famille, il s'est ressaisi et l'a emporté. Lui et RW James ont mesuré l'énergie absolue des rayons X réfléchis, ce qui a validé une formule dérivée par CG Darwin avant la guerre. Maintenant, ils pouvaient déterminer le nombre d'électrons dans les cibles réfléchissantes et ils étaient capables de déchiffrer les structures de cristaux plus complexes comme les silicates. C'était toujours difficile : il fallait deviner et réessayer à plusieurs reprises. À la fin des années 1920, ils ont facilité l'analyse en utilisant des transformées de Fourier sur les données.

En 1930, il est devenu profondément perturbé en pesant une offre d'emploi de l'Imperial College de Londres. Sa famille s'est ralliée et il a récupéré son équilibre pendant qu'ils ont passé 1931 à Munich, où il a fait des recherches.

Laboratoire national de physique (1937-1938)

Il devint directeur du National Physical Laboratory à Teddington en 1937, emmenant quelques collègues avec lui. Cependant, l'administration et les comités ont pris une grande partie de son temps loin de l'établi.

Université de Cambridge (1938-1954)

Rutherford mourut et le comité de recherche nomma Lawrence Bragg comme le suivant dans la lignée des professeurs Cavendish qui dirigent le Laboratoire Cavendish . Le Laboratoire avait une histoire éminente en physique atomique et certains membres se méfiaient d'un cristallographe, que Bragg surmontait par une administration impartiale. Il a travaillé sur l'amélioration de l'interprétation des schémas de diffraction. Dans le petit groupe de cristallographie se trouvait un étudiant en recherche réfugié sans mentor : Max Perutz . Il a montré les données de diffraction des rayons X de Bragg à partir de l' hémoglobine , ce qui a suggéré que la structure de molécules biologiques géantes pourrait être déchiffrée. Bragg a nommé Perutz comme son assistant de recherche et en quelques mois a obtenu un soutien supplémentaire avec une subvention de la Fondation Rockefeller . Le travail a été suspendu pendant la Seconde Guerre mondiale lorsque Perutz a été interné en tant qu'étranger ennemi et a ensuite travaillé dans la recherche militaire.

Pendant la guerre, le Cavendish a offert un cours d'études supérieures abrégé qui mettait l'accent sur l'électronique nécessaire au radar . Bragg a travaillé sur la structure des métaux et a consulté sur le sonar et la télémétrie, ils utilisaient toujours le microphone Tucker. Il est devenu Sir Lawrence en 1941. Son père est décédé en 1942, période au cours de laquelle Bragg a servi pendant six mois comme agent de liaison scientifique au Canada. Il a organisé des conférences périodiques sur l'analyse aux rayons X, qui a été largement utilisée dans la recherche militaire.

Après la guerre, il a dirigé la formation de l' Union internationale de cristallographie et a été élu son premier président. Il a réorganisé le Cavendish en unités pour refléter sa conviction que « l'unité de recherche idéale est l'une de six à douze scientifiques et quelques assistants, aidés par un ou plusieurs mécaniciens d'instruments de première classe et un atelier dans lequel l'ensemble des appareils peut être construit." Les cadres supérieurs disposaient désormais de bureaux, de téléphones et d'un secrétariat. Le champ d'action du département a été élargi avec une nouvelle unité sur la radioastronomie. Ses propres travaux se sont concentrés sur la structure des métaux, en utilisant à la fois les rayons X et le microscope électronique . En 1947, il a persuadé le Medical Research Council (MRC) de soutenir ce qu'il a décrit comme la « tentative galante » pour déterminer la structure des protéines en tant que Laboratoire de biologie moléculaire , initialement composé de Perutz, John Kendrew et de deux assistants. Bragg a travaillé avec eux, en 1960, ils avaient résolu la structure de la myoglobine au niveau atomique. Après cela, il était moins impliqué; leur analyse de l' hémoglobine était plus facile après avoir incorporé deux atomes de mercure comme marqueurs dans chaque molécule. Le premier triomphe monumental du MRC a été le décodage de la structure de l'ADN par James Watson et Francis Crick . Bragg a annoncé la découverte lors d'une conférence Solvay sur les protéines en Belgique le 8 avril 1953, elle n'a pas été signalée par la presse. Il a ensuite donné une conférence à la Guy's Hospital Medical School de Londres le jeudi 14 mai 1953, qui a donné lieu à un article de Ritchie Calder dans le News Chronicle de Londres le vendredi 15 mai 1953, intitulé "Why You Are You. Nearer Secret of Life" . Bragg a nommé Crick, Watson et Maurice Wilkins pour le prix Nobel 1962 de physiologie ou médecine; La part de Wilkins a reconnu la contribution des cristallographes aux rayons X du King's College de Londres . Parmi eux se trouvait Rosalind Franklin , dont la « photographie 51 » montrait que l'ADN était une double hélice , et non la triple hélice que Linus Pauling avait proposée. Franklin est décédé avant que le prix (qui n'est décerné qu'aux personnes vivantes) ne soit décerné.

L'Institution royale (1954-1971)

En 1953, les Bragg emménagèrent dans l'élégant appartement du professeur résident de la Royal Institution de Londres, le poste que son père occupait à sa mort. En 1934 et 1961, Lawrence avait prononcé la Conférence de Noël de la Royal Institution et, depuis 1938, il était professeur de philosophie naturelle à l'Institution, donnant une conférence annuelle. Les successeurs de son père ayant affaibli l'Institution, Bragg a dû la reconstruire. Il a renforcé les finances en faisant appel à des entreprises sponsors, les traditionnels discours du vendredi soir ont été suivis d'un dîner pour le conférencier et des clients potentiels soigneusement sélectionnés, plus de 120 d'entre eux chaque année. "Deux de ces discours en 1965 lui firent particulièrement plaisir. Le 7 mai, Lady Bragg, qui avait été membre de la Commission royale sur le mariage et le divorce (1951-1955) et présidente du Conseil national d'orientation du mariage , donna une conférence sur ' L'évolution des schémas de mariage et de divorce » ; et le 15 novembre, Bragg a écouté avec une fierté évidente le discours sur « Les oscillations et le bruit dans les moteurs à réaction » donné par son fils ingénieur Stephen , qui était alors scientifique en chef chez Rolls Royce Ltd et est devenu plus tard Vice-chancelier de l'Université Brunel ." Il a également introduit un programme de conférences très appréciées dans les écoles, animé par les démonstrations élaborées qui étaient une caractéristique de l'institution. Il a donné trois de ces conférences sur "l'électricité".

Il poursuit ses recherches dans l'Institution en recrutant un petit groupe pour travailler au Laboratoire Davy-Faraday au sous-sol et dans la maison attenante, soutenu par des subventions qu'il obtient. Un visiteur du laboratoire a réussi à insérer des métaux lourds dans l'enzyme lysozyme ; la structure de son cristal a été résolue en 1965 à la Royal Institution par DC Phillips et ses collaborateurs, avec les calculs sur les 9 040 réflexions effectués sur l'ordinateur numérique de l'Université de Londres, ce qui a grandement facilité le travail. Deux des illustrations du positionnement des acides aminés dans la chaîne ont été dessinées par Bragg. Contrairement à la myoglobine, dans laquelle près de 80 pour cent des résidus d'acides aminés sont dans la conformation en hélice alpha , dans le lysozyme, la teneur en hélice alpha n'est que d'environ 40 pour cent des résidus d'acides aminés trouvés dans quatre tronçons principaux. D'autres tronçons sont de l' hélice 3 ₁₀ , une conformation qu'ils avaient proposée plus tôt. Dans cette conformation, un peptide sur trois est lié par une liaison hydrogène au premier peptide, formant ainsi un cycle contenant dix atomes. Ils avaient la structure complète d'une enzyme à temps pour le 75e anniversaire de Bragg. Il devient professeur émérite en 1966.

L'analyse par rayons X de la structure des protéines a prospéré au cours des années suivantes, déterminant les structures de dizaines de protéines dans les laboratoires du monde entier. Vingt-huit prix Nobel ont été décernés pour des travaux utilisant l'analyse aux rayons X. L'inconvénient de la méthode est qu'elle doit être effectuée sur des cristaux, ce qui empêche de voir des changements de forme lorsque les enzymes se lient à des substrats et autres. Ce problème a été résolu par le développement d'une autre ligne initiée par Bragg, utilisant des microscopes électroniques modifiés pour imager des molécules congelées uniques : la cryo-microscopie électronique .

Dans sa longue association avec l' Institution royale, il était :

• Professeur de philosophie naturelle, 1938-1953
• Professeur fullerien de chimie , 1954-1966
• Surintendant de la Chambre, 1954-1966
• Directeur du Laboratoire de recherche Davy-Faraday, 1954-1966
• Directeur de l'Institution royale , 1965-1966
• Professeur émérite, 1966-1971

Vie privée

En 1921, il épousa Alice Hopkinson (1899-1989), cousine d'un ami tué à la guerre. Ils eurent quatre enfants, l'ingénieur Stephen Lawrence (1923-2014), David William (1926-2005), Margaret Alice, née en 1931, (qui épousa le diplomate Mark Heath ) et Patience Mary, née en 1935. Alice faisait partie du personnel de Withington Girls' School jusqu'à ce que Bragg soit nommée directrice du National Physical Laboratory en 1937. Elle a été active dans un certain nombre d'organismes publics et a été maire de Cambridge de 1945 à 1946.

Les passe-temps de Bragg comprenaient le dessin – les lettres de famille étaient illustrées de croquis animés – la peinture, la littérature et un intérêt de longue date pour le jardinage. Lorsqu'il a déménagé à Londres, avoir un jardin lui a manqué et a donc travaillé comme jardinier à temps partiel, non reconnu par son employeur, jusqu'à ce qu'un invité de la maison exprime sa surprise de le voir là-bas. Il est décédé dans un hôpital près de son domicile à Waldringfield , Ipswich , Suffolk. Il fut enterré au Trinity College, Cambridge ; son fils David est enterré dans la paroisse de l'Ascension Burial Ground à Cambridge, où l'ami de Bragg, qui s'il avait survécu aurait été son beau-frère, Rudolph Cecil Hopkinson est également enterré.

En août 2013, le parent de Bragg, le diffuseur Melvyn Bragg , a présenté une émission de BBC Radio 4 ("Bragg on the Braggs") sur les lauréats du prix Nobel de physique de 1915.

Honneurs et récompenses

Bragg Family Blue Plaque Leeds

Bragg a été élu membre de la Royal Society (FRS) en 1921 - « une qualification qui rend les autres sans importance ». Il a été fait chevalier par le roi George VI lors des honneurs du Nouvel An 1941 et a reçu à la fois la médaille Copley et la médaille royale de la Royal Society . Bien que Graeme Hunter, dans son livre sur Bragg Light is a Messenger , ait soutenu qu'il était plus un cristallographe qu'un physicien, l'activité de toute une vie de Bragg a montré le contraire : il était plus un physicien qu'autre chose. Ainsi, de 1939 à 1943, il est président de l' Institute of Physics de Londres. Lors des honneurs du Nouvel An de 1967, il a été nommé compagnon d'honneur par la reine Elizabeth II.

Depuis 1967, l' Institut de physique décerne la médaille et le prix Lawrence Bragg . De plus, depuis 1992, l' Australian Institute of Physics a décerné la médaille d'or Bragg pour l'excellence en physique pour commémorer Lawrence Bragg (devant la médaille) et son père, William Bragg, pour la meilleure thèse de doctorat d'un étudiant d'une université australienne .

• Prix ​​Nobel (1915)
• Médaille Matteucci (1915)
• Médaille Hughes (1931)
• Médaille royale (1946)
• Conférence Guthrie (1952)
• Médaille Copley (1966)

Voir également

• Liste des lauréats du prix Nobel de physique
• Termes d'artillerie tactique de la Première Guerre mondiale
• Alliages de tubes

Les références

Lectures complémentaires

• Hunter, Graeme (2004). La lumière est un messager, la vie et la science de William Lawrence Bragg . Oxford : Oxford University Press. ISBN 0-19-852921-X.
• Finch, John (2008). Un prix Nobel à chaque étage . Conseil de recherches médicales. ISBN 978-1-84046-940-0. (Ce livre concerne le MRC Laboratory of Molecular Biology, Cambridge.)
• Ridley, Matt (2006). Francis Crick : découvreur du code génétique . Vies éminentes. HarperCollins. ISBN 0-06-082333-X.
• Jenkin, John (2008). William et Lawrence Bragg, Père et fils : la collaboration la plus extraordinaire en science . Oxford : Oxford University Press.

Liens externes

• Médias liés à William Lawrence Bragg sur Wikimedia Commons
• Premiers articles de presse sur l'ADN
• Nobelprize.org – Le prix Nobel de physique en 1915
• Lawrence Bragg sur Nobelprize.org, y compris la conférence Nobel, 6 septembre 1922 La diffraction des rayons X par les cristaux
• Une collection de documents numérisés liés à la recherche en chimie structurale de Bragg et Linus Pauling .
• Participants clés : Sir William Lawrence Bragg – Linus Pauling et la course à l'ADN : une histoire documentaire
• NOVA épisode sur la photographie 51
• Transcription de l'entretien d'histoire orale avec William Lawrence Bragg 20 juin 1969, American Institute of Physics, Niels Bohr Library and Archives
• Bragg, Lawrence (Sir) (1890-1971) Bibliothèque nationale d'Australie, enregistrement Trove, People and Organization pour William Lawrence Bragg
• La nature des choses : huile, savon et détergent , vidéo Ri Channel, novembre 1959
• The Nature of Things: Atoms and Molecules , vidéo Ri Channel, octobre 1959
• La nature des choses : solides, liquides et gaz , vidéo Ri Channel, novembre 1959