ויליאם לורנס בראג

ויליאם לורנס בראג
William Lawrence Bragg

ויליאם לורנס בראג בשנות העשרים לחייו
ויליאם לורנס בראג בשנות העשרים לחייו
לידה	31 במרץ 1890
פטירה	1 ביולי 1971 (בגיל 81)
ענף מדעי	פיזיקה
מקום מגורים	אנגליה
פרסים והוקרה	פרס נובל לפיזיקה בשנת 1915
הערות	בנו של ויליאם הנרי בראג, עמו זכה בפרס נובל
תרומות עיקריות
איתור מיקומם של האטומים בגביש ומרחקם זה מזה באמצעות עקיפה של קרני רנטגן והנחת הבסיס לקריסטלוגרפיה באמצעות קרני רנטגן.

סר וִילְיִאם לוֹרֶנְס בְּרַאג FRS, CH‏ (באנגלית: Sir William Lawrence Bragg‏; 31 במרץ 1890 - 1 ביולי 1971) היה פיזיקאי אנגלי יליד אוסטרליה, שזכה יחד עם אביו, ויליאם הנרי בראג, בפרס נובל לפיזיקה לשנת 1915, על המחקר שערכו על המבנה הגבישי של החומר באמצעות עקיפה של קרני רנטגן. ויליאם לורנס בראג היה מנהל מעבדת קוונדיש באוניברסיטת קיימברידג' בתקופה שבה גילו ג'יימס ווטסון ופרנסיס קריק שעבדו בה את התגלית ההיסטורית של מבנה ה-DNA.

ביוגרפיה

נעורים ולימודים

ויליאם לורנס בראג, בנם של גוונדולין וויליאם הנרי בראג, נולד בשנת 1890 בשכונת נורת' אדלייד שבעיר אדלייד באוסטרליה הדרומית. האב, יליד אנגליה, היה פרופסור למתמטיקה ופיזיקה באוניברסיטת אדלייד. הוא עסק בעיקר בחקר הרדיואקטיביות, אם כי כשלמד על תגליתו של וילהלם רנטגן - קרני רנטגן - בנה בעצמו שפופרת ריק, והצליח לייצר בעצמו קרינה זו. זמן קצר לאחר שהחל ללמוד בבית הספר נפל הבן, ויליאם לורנס, אז בן שש, מתלת-אופן ושבר את מרפקו. בראג האב השתמש בקרני רנטגן לצילום השבר על מנת לבחון את המרפק השבור. אירוע זה הוא השימוש הרפואי המתועד הראשון בקרני רנטגן באוסטרליה.

"בילי" תואר כילד שקט וחולמני שהעדיף להתבודד ולאסוף צדפים, תחביב שבו עסק בחופשות כשמשפחתו נהגה לנפוש ליד חוף הים. באחד מטיולים אלה מצא סוג חדש של דיונון הרוקחים הקרוי על שמו - Sepia Braggi (באנגלית: slender cuttlefish).

ויליאם לורנס בראג הראה עניין מוקדם במדע ובמתמטיקה והיה תלמיד מצטיין, אבל מסוגר מבחינה חברתית. בגיל 11 החל את לימודיו בקולג' סנט פיטר באדלייד בכיתה של נערים מבוגרים ממנו שהתייחסו אליו כאל ילד חריג ומשעשע. הוא עבר ב-1904, בהיותו בן 14 בלבד, ללמוד מתמטיקה, כימיה ופיזיקה באוניברסיטת אדלייד וסיים את לימודיו בהצטיינות ב-1908 בהיותו בן 18. באותה שנה קיבל אביו משרה באוניברסיטת לידס, והעביר את משפחתו בחזרה לאנגליה. בראג הצטרף לטריניטי קולג' באוניברסיטת קיימברידג' בסתיו 1909, וקיבל מלגה ללימודי מתמטיקה, על אף שאת הבחינה ערך במיטתו כשהוא חולה בדלקת ריאות. הוא סיים בהצטיינות את החלק הראשון במסלול מתמטיקה. בהמלצת אביו עבר בראג למסלול פיזיקה חלק שני, וסיים ב-1911 בהצטיינות יתרה במבחנים במדעי הטבע, המכונים בטרמינולוגיה הייחודית לקיימברידג' "טְרִיפּוֹס" (Tripos). על פי הצעתו של ג'יי. ג'יי. תומסון, מגלה האלקטרון וחתן פרס נובל לפיזיקה, החל בראג לעבוד במעבדת קוונדיש שבאוניברסיטת קיימברידג' במחקר על מהירותם של יונים בגזים שונים.

כשהגיע לורנס בראג לאוניברסיטת קיימברידג' הוא חיפש דרך ליצור קשרים חברתיים עם בני גילו, ולכן התגייס בנובמבר 1909 ליחידת הפרשים הקרויה "סוסו של המלך אדוארד" (King Edward’s Horse). הייתה זו יחידת מילואים המורכבת מגברים שהגיעו כמוהו מהמושבות של בריטניה, שהתאמנה בזמן החופשות באוניברסיטה ברכיבה על סוסים ובירי. בסופו של דבר, רכש לורנס בראג חברים רבים דווקא באוניברסיטה, שהחשוב מביניהם היה ססיל הופקינסון (Cecil Hopkinson) שהצליח לעניין את בראג בסקי ובשיט. עם זאת, מצא לורנס בראג את השירות ביחידה מעניין דיו כדי להמליץ עליה לאחיו הצעיר ממנו בשנה, רוברט ("בוב") צ'ארלס, שהגיע ללמוד בטריניטי קולג' ב-1912, ואף הוא התגייס ליחידה. לורנס בראג סיים את שירותו ביחידה והשתחרר בנובמבר 1913.

גילוי חוק בראג

בשנה שבה החל ויליאם לורנס בראג לעבוד במעבדת קוונדיש שבקיימברידג', הצליחו שני אסיסטנטים מאוניברסיטת מינכן, ולטר פרידריך (Walter Friedrich) ופאול קְניפּינג (Paul Knipping), להדגים עקיפה של קרני רנטגן במעברם דרך גבישים של נחושת גופרתית, שמאחוריהם הונחו לוחות צילום. על הרעיון לניסוי, ועל ניסוחו המתמטי היה אחראי פרופסור מקס פון לאואה שזכה שנתיים אחר כך בפרס נובל לפיזיקה על תגלית זו. התגלית הראתה בצורה ברורה כי קרינת רנטגן היא סוג של קרינה אלקטרומגנטית.

חוק בראג: על פי הסטייה של 2θ הפרש המופע יגרום להתאבכות בונה (תמונה שמאלית) או להתאבכות הורסת (תמונה ימנית)

לורנס בראג סיפר אחר כך כי חשב רבות בקיץ 1912 על ניסוי העקיפה של פון לאואה, ובשעה ששוטט על גדות הנהר קיים (cam), נחה עליו ההשראה. הוא הגיע למסקנה כי החזרת קרני הרנטגן ממישורי הגביש חייבת להיות דומה להחזרת אור ממראה. על סמך רעיון זה פיתח בראג תאוריה אותה אימת בעזרת ניסיונות. בתאוריה קשר בראג בין אורך הגל של קרינת הרנטגן, למרחק שבין מישורי האטומים בגביש ולזווית שבין הכיוון המקורי של הקרניים המוקרנות לכיוונן של הקרניים המוחזרות, באמצעות נוסחה הקרויה כיום על שמו - חוק בראג ($n\lambda =2d\cdot \sin \theta \,$). המשמעות של חוק זה הייתה שניתן להשתמש בתבניות העקיפה על מנת לאתר את מקומם של האטומים בגביש, ואת מרחקם זה מזה. תגלית זו פתחה תחום חדש לחלוטין במחקר המבנה הפנימי של החומר, הקרוי קריסטלוגרפיה באמצעות קרני רנטגן. התגלית הבולטת ביותר שנעזרה בשיטה זו אירעה ארבעים שנה אחר כך - גילוי המבנה הפנימי של ה-DNA. לורנס בראג היה קשור גם לתגלית זו.

בראג סיפר על הרעיון לאביו וחשף את תגליתו בהרצאה ב-11 בנובמבר 1912 בכנס פנימי של החברה הפילוסופית של קיימברידג' (Cambridge Philosophical Society), והיא מופיעה בסיכומי הכנס. העולם המדעי שמחוץ לקיימברידג' שמע על כך לראשונה דווקא מאביו, ויליאם הנרי בראג, שכתב בתחילת דצמבר באותה שנה מכתב לכתב העת Nature, ובו התייחס לתגלית שגילה "בני" (My son) מבלי לציין את שמו המלא. מאוחר יותר פרסם לורנס בראג עצמו מאמר בנושא באותו כתב עת.

בראג שוחח על רעיונותיו עם אביו, שבאותה תקופה המציא את הספקטרומטר של קרני רנטגן, שאיפשר מדידות מדויקות יותר של קרני הרנטגן. מכשיר זה איפשר לנתח סוגים שונים של גבישים, והוכיח כי לכל יסוד יש ספקטרום קרני רנטגן אופייני. בשנים 1913-1912 עבדו השניים יחד והצליחו למצוא את סידור האטומים במלח בישול (NaCl) ובאשלגן כלורי (KCl). השניים נחשבים כיום כמייסדי המדע החדש של ניתוח מבנה גבישים באמצעות קרני רנטגן. יחד סיכמו השניים את תוצאות מחקריהם בספר שיצא בפברואר 1915 "קרני רנטגן ומבנה הגביש" (W. H. Bragg and W.L. Bragg, X-rays and crystal structure, הוצאת G. Bell & Sons Ltd, לונדון 1915). עם זאת, שיתוף הפעולה בין האב לבנו הוביל רבים להאמין כי המחקר היה ביוזמת האב. אף על פי שבראג האב דאג לתת קרדיט לבנו בכנסים או במאמרים שכתב, נראה הדבר לרבים כנדיבות לב אבהית. שנים לאחר מכן סיפר לורנס בראג כי "הוא עדיין זוכר בכאב 60 שנה אחרי" את המכתב שכתב אביו ל-Nature שבו סיפר על התגלית של "בני", ואת העובדה שהפיזיקאים הידועים מאותה תקופה, שכללו את אלברט איינשטיין, ארנסט רתרפורד ומקס פון לאואה, שמעו על תגליתו של לורנס בראג לראשונה דווקא מאביו בכנס סולווה לפיזיקה שנערך בהרלם שבהולנד ב-1913. הענקת קרדיט מלא ואישי לאנשים היה עיקרון שבו דבק בשנים שבהן כבר לא עסק במחקר אלא ניהל צוות חוקרים.

ב-1914 התמנה בראג לעמית ולמרצה במדעי הטבע בטריניטי קולג' שבקיימברידג', אבל באוגוסט של אותה שנה פרצה מלחמת העולם הראשונה, ולורנס בראג נאלץ להפסיק את מחקריו בתחום הקריסטלוגרפיה, ולעסוק במשך ארבע השנים הבאות בתחום שונה לחלוטין.

מלחמת העולם הראשונה

ב-26 באוגוסט 1914, כשלושה שבועות אחרי שפרצה מלחמת העולם הראשונה, גויס לורנס בראג לצבא הבריטי. על סמך ניסיונו ביחידה "סוסו של המלך אדוארד", הוא הוצב ביחידת התותחנים הקרויה "ארטילריית הפרשים המלכותית של לסטרשייר" (Leicestershire Royal Horse Artillery) בדרגת סגן משנה. בראג לא מצא את מקומו בין קציני היחידה, שעניינם העיקרי בחיים היה סוסים וציד, והאימונים החוזרים ונשנים של גרירת התותחים וירי באמצעות כוונות הטילו עליו שעמום. היחידה לא נקראה להילחם בחזית, ובראג התענה בה קרוב לשנה.

ביולי 1915 נקרא בראג במפתיע לראיון במפקדת הצבא בלונדון. קולונל הדלי, ראש חטיבת הגאוגרפיה במפקדה הכללית, סיפר לו כי הבריטים גילו שבני בריתם הצרפתים מצליחים לאכן את מקומם של תותחי האויב הגרמני באמצעות הקול שמפיק התותח בעת הירי. השיטה שבה השתמשו הצרפתים הייתה מבוססת על פיזור של כמה מיקרופונים וחיבורם לגלוונומטר. במפקדת הצבא הבריטי בפלנדריה שבבלגיה הוחלט להקים יחידה שתשתמש בשיטה זו, אבל הם היו זקוקים לקצין המבין בקול ובחשמל. הסיבה לבחירה בבראג אינה ידועה. במאי 1915 קיבלו בראג ואביו את מדליית ברנארד, פרס יוקרתי שחילקה אוניברסיטת קולומביה שבניו יורק עבור תגליתם בתחום פענוח מבנה הגבישים באמצעי קרני רנטגן. ייתכן כי הפרסום על כך, בעיתון הטיימס של לונדון, שיחק תפקיד בהחלטה לפנות אל בראג.

בראג גייס קצין נוסף ליחידה המוקמת, הרולד רובינסון (Harold Roper Robinson), שהיה חבר בצוות החוקרים של ארנסט רתרפורד באוניברסיטת מנצ'סטר. היחידה, שכללה קשר ונהגים עבור הקצינים ועבור המשאית שנועדה להסיע את מתקן הגלוונומטר המסיבי, סופחה לחטיבה הטופוגרפית במפקדת הצבא הבריטי בפלנדריה המכונה "Maps GHQ". חטיבה זו עסקה בעיקר בהכנת מפות לצבא הבריטי, אבל הוטל עליה גם לאתר תותחי אויב. השיטה שבה השתמשו הייתה איתור באמצעות הרשף שנפלט מלוע התותח בעת הירי. עם הגעתו של בראג, נוספה הטכניקה של איכון באמצעות קול המכונה באנגלית "sound-ranging".

בספטמבר 1915 קיבל בראג את הידיעה המרה על מות אחיו הצעיר, רוברט צ'ארלס בראג, קצין ארטילריה מהדיוויזיה ה-11 שנהרג במפרץ סובלה, אחת החזיתות של קרב גליפולי. מאוחר יותר הגיעה אליו הידיעה על פציעתו הקשה של חברו הקרוב ססיל הופקינסון (הופקינסון מת מפצעיו שנתיים אחר כך). לאחר מכן הגיעה ידיעה משמחת: ב-15 בנובמבר 1915 החליטה ועדת פרס נובל להעניק לו ולאביו במשותף את פרס נובל לפיזיקה, "עבור שירותיהם באנליזה של מבנה הגביש על ידי קרני רנטגן". בזכייה זו נקבעו שני תקדימים: זהו המקרה היחיד שבו זכו אב ובנו במשותף בפרס נובל כלשהו, וכמו כן ויליאם לורנס בראג, שהיה אז בן 25 שנים, היה הזוכה הצעיר ביותר בפרס נובל (עד 2014). ספרם המשותף "קרני רנטגן ומבנה הגביש" (X-Rays and Crystal Structure), שיצא לאור באותה שנה, הודפס בחמש מהדורות תוך עשר שנים.

בינתיים המשיך לורנס בראג במשימה שהצבא הבריטי הטיל עליו, איכון תותחים באמצעות הקול. לבראג ועמיתיו התברר כי אף על פי שהשיטה של הצרפתים להשוות בין הזמנים שבהם מגיע קול התותח למספר מיקרופונים ולחשב את מיקום התותח על פי מהירות הקול נכונה בתאוריה, יישום השיטה נתקל בקשיים טכניים. ראשית, למרות האנרגיה הניכרת של קול התותח (בראג סיפר כי ביושבו בשירותים הצליח קול ירי תותח בריטי מסוללה קרובה להרים אותו ממושבו), הרי התדירות של קול התותח נמוכה מאוד, בין 25 הרץ בתותח שדה ל-10 הרץ בתותחים הכבדים. המיקרופונים ידעו לקלוט תדרים גבוהים בהרבה - ירי רובה, זמזום חרקים ואפילו צעקות אדם, אבל התקשו בקליטת התדרים הנמוכים. יותר מכך, תותח יורה מפיק שני צלילים - צליל הירי עצמו ובום על-קולי בשעה שהפגז שובר את מהירות הקול, צליל שמגיע למיקרופונים קודם. מיקומו של הבום העל-קולי היה חסר משמעות, אבל המיקרופונים לא היו מסוגלים לקלוט גם אותו וגם את קול ירי התותח שהגיע זמן קצר אחריו. למרות זאת החליט המפקד האחראי, לויטננט קולונל יואן ג'ק, כי התוצאות שהושגו מהוות הצלחה, והורה לבראג להכשיר מחלקות בשימוש בציוד איכון התותחים בעזרת קול.

כל מחלקה כללה 18 איש (מתוכם שלושה קצינים) שבראג אימן תחילה באופן אישי ואחר כך הוא הקים בסיס אימונים לשיטה בעיירה מרלימון (Merlimont-Plage)‏, 30 קילומטרים דרומית לבולון במחוז פה-דה-קאלה. המחלקות שאימן שולבו בפלוגות סקרי השדה שהיו צמודות לכל ארמייה, ועסקו בשרטוט מפות, ובאיתור תותחי אויב באמצעות זיהוי מקור רשף הירי, ובאיכון בעזרת קול. בסוף המלחמה היו בפלוגות אלו כ-5,000 איש, והן פעלו בחזיתות צרפת, איטליה, סלוניקי וארץ ישראל. ב-20 ביוני 1916 קודם בראג לדרגת סגן וב-3 בספטמבר אותה שנה לדרגת סרן.

את בעיית המיקרופונים הרגישים פתר רב-טוראי מהיחידה של בראג בשם טאקר (W. S. Tucker). הוא הציע לבנות סוג חדש של מיקרופון שהיה רגיש לרוח שנוצרה מירי התותח. היה עדיין צורך להתגבר על בעיות טכניות שונות, אבל לקראת סוף המלחמה היו הקצינים המנוסים ביותר ביחידות שהקים בראג מסוגלים לאתר בעזרת המיקרופונים לא רק את מיקום התותח בדיוק של מטרים בודדים, אלא גם את קוטר הקנה. במקרים שבהם הצליח הצבא הבריטי להשתלט על אזור גרמני התברר שהמאכנים באמצעות קול איתרו 95% מהתותחים. ב-14 ביוני 1918 קודם בראג לדרגת רב-סרן. ב-8 באוגוסט אותה שנה קצרו הבריטים בקרב אמיין את ההצלחה הגדולה ביותר המבוססת על איכון באמצעות קול. הבריטים תקפו לאחר שבוע של ערפל שבו לא ניתן היה לערוך סיורים אוויריים, ושבמהלכו הזיזו הגרמנים את תותחיהם מבלי לדעת שמאכני הקול איתרו אותם בקלות מחדש. סוללות התותחים הבריטיות השמידו את הסוללות הגרמניות, ולגרמנים לא נותרה תשובה מול הנשק החדש שהעמידו הבריטים מולם - הטנק. אריך לודנדורף שהיה אז ראש המטה של פאול פון הינדנבורג (מפקד הצבא הגרמני), ושליט גרמניה בפועל, כינה מתקפה זו "היום השחור של הצבא הגרמני".

את המלחמה סיים בראג בדרגת רב-סרן. בשל שירותיו בזמן המלחמה זכה לעיטור הצלב הצבאי (Military Cross) וצורף כחבר בדרגת קצין למסדר האימפריה הבריטית (המוכר בראשי התיבות OBE).

אוניברסיטת מנצ'סטר (1919 – 1937)

כנס סולווה בנושא מכניקת הקוונטים, בלגיה 1927. בראג יושב בשורה השנייה, שלישי משמאל

בתחילת שנת 1919 חזר בראג לטריניטי קולג' לזמן קצר על מנת להשלים את חובותיו. בתקופה זו פגש והתאהב באליס גרייס ג'ני הופקינסון (Alice Grace Jenny Hopkinson), בת דודו של ססיל הופקינסון, חברו הטוב של בראג שנהרג במלחמה, שלמדה היסטוריה בקיימברידג'. אז נעתר להחליף את ארנסט רתרפורד כפרופסור לפיזיקה על שם לנגוורת'י באוניברסיטת ויקטוריה של מנצ'סטר (כיום אוניברסיטת מנצ'סטר).

התקופה הראשונה במנצ'סטר הייתה לא קלה. לבראג לא היה כל ניסיון קודם בהדרכת סטודנטים, הידע שלו בפיזיקה היה מוגבל יחסית, והסטודנטים, שרובם חזרו משירות בצבא בזמן המלחמה, חשו בחולשות אלו והרבו להפריע. הוא גם לא הסתדר עם צוות המרצים הבכירים האחרים שהיו מבוגרים, והיו רגילים לתהילה שסיפקה מחלקת הפיזיקה בתקופת רתרפורד. מנצ'סטר באותה תקופה הייתה עיר תעשייתית שסבלה מזיהום אוויר קשה, ובראג זכר ימים שבהם הערפל היה כה כבד שהוא לא ראה מהקתדרה את השורות האחרונות באולם.

ב-21 במאי 1921 התקבל בראג כעמית בחברה המלכותית. בין מכתבי הברכה שקיבל היה מכתב מאליס הופקינסון, שאותה לא ראה מאז עבר למנצ'סטר. המכתב גרם לחידוש הקשר בין השניים והם נישאו בדצמבר של אותה שנה. אליס בראג, אז בת 22, הייתה ילידת מנצ'סטר, והיא עזרה לבראג ליצור קשרים חברתיים עם תושבי העיר ועם חברי האוניברסיטה. בסתיו 1922 נסעו לורנס ואליס בראג לסטוקהולם על מנת לקבל את פרס נובל, שנבצר מבראג לקבלו במועד המקורי עקב המלחמה, ובמעמד קבלת הפרס נשא בראג את נאום חתן הפרס המסורתי. נישואיו עם אליס היו מאושרים ונולדו להם ארבעה ילדים, שני בנים ושתי בנות. הבכור, סטיבן לורנס (נולד ב-1923), המשיך את המסורת לבית בראג ולמד מתמטיקה בקיימברידג' ואחר כך התמנה למדען הראשי של חברת רולס רויס. אחריו באו דייוויד ויליאם (נולד ב-1926), מרגרט אליס (נולדה ב-1931) ופאשיינס מרי (נולדה ב-1935).

בזמן ששהה באוניברסיטת מנצ'סטר המשיך בראג את מחקריו בקריסטלוגרפיה. בראג ואביו הסכימו לחלק ביניהם את התחום - ויליאם הנרי בראג יחקור את המבנה הפנימי של תרכובות אורגניות, בעוד שלורנס בראג יחקור את המבנה הפנימי של תרכובות אי-אורגניות. בראג, שהתקשה לערוך בעצמו ניסויים במעבדה, השתמש בשירותי המעבדה הגדולה של האוניברסיטה, ובאסיסטנטים שהועמדו לרשותו כדי לחקור את המבנה הפנימי של המינרלים הסיליקטיים והמתכות. בין השאר חקר את המבנה הפנימי של הארגוניט, האוליבין, הבריל והדיופסיד. הוא גם חקר את השפעת המבנה הפנימי של גבישים על תכונותיהם הפיזיקליות. בעקיפין סייע בראג לפתח את התחום של חקר המבנה הפנימי באמצעות עקיפה של קרני רנטגן המוקרנים על אבקה (בניגוד לעקיפה של גביש), כששימש כזרז לעבודתם של אחרים, בייחוד א. ג' ברדלי (A. J. Bradley).

במקביל המשיך בראג את קשריו עם הפיזיקאים הנודעים של התקופה באמצעות מכתבים ומפגשים. בראג נכח בכנס סולווה (Conseil Solvay) החמישי ב-1927 שבו נידונה לראשונה תורת הקוונטים. הוא היה חבר ב"חברה הספרותית והפילוסופית של מנצ'סטר" (Manchester Literary and Philosophical Society), נשיא החברה בשנים 1928-1927 וקיבל ממנה ב-1941 את "מדליית דלטון". בשנים 1932-1928 עבד במקביל לעבודתו באוניברסיטה עבור חברת המתכות "מטרופוליטן ויקרס", במטרה לפתור בעיות בסגסוגות שהחברה ייצרה.

ב-1930 סבל מהתמוטטות עצבים שנבעה כנראה משילוב בין הלחץ בעבודה, מות אמו, וחרטה על סירובו להצעה לעבור לעבוד בלונדון. בראג התאושש לאחר חופשה ארוכה והולדת בתו הראשונה.

ב-1931 קיבל את מדליית יוז מהחברה המלכותית "על עבודתו החלוצית בהבהרת מבנה הגביש באמצעות אנליזה של קרני רנטגן". בין השנים 1931 ל-1934 שירת כחבר במועצה של החברה המלכותית.

בתקופה זו המשיך לכתוב ספרים בצוותא עם אביו. ב-1934 יצא לאור ספרם "המצב הגבישי" (The Crystalline State), ב-1936 הספר "חשמל" (Electricity), וב-1937 "המבנה האטומי של המינרלים" (Atomic Structure of Minerals).

המעבדה הלאומית לפיזיקה (1937 – 1938)

ב-1937 קיבל בראג הצעה לנהל את המעבדה הלאומית לפיזיקה בלונדון ששכנה בבית בושי (Bushy House) שבטדינגטון (Teddington). אביו עודד אותו לעבור, אבל בראג לא מצא את מקומו בעבודת הוועדות שהייתה נהוגה במעבדה, ובחודשים המעטים שהיה בה השתתף בכתיבת מאמר אחד בלבד. כשפנו אליו מקיימברידג' בהצעה לנהל את מעבדת קוונדיש במקומו של ארנסט רתרפורד שמת באוקטובר 1937, הוא קיבל את ההצעה בשמחה. כתב העת Nature כתב על מינוי זה: "מעבדת קוונדיש היא כיום כה גדולה עד שאין בכוחו של אדם אחד לפקח עליה באורח צמוד, והטאקט של בראג ומתת המנהיגות שלו מהווים את הערובה הטובה ביותר לשיתוף פעולה מאושר בין הקבוצות הרבות של עובדי המחקר שלה". 15 השנים שבאו אחר כך הוכיחו את צדקת נבואה זו.

מעבדת קוונדיש, קיימברידג' (1938 – 1953)

בראג עבר עם משפחתו לקיימברידג' באוקטובר 1938. בתקופה הראשונה לשהותו במעבדת קוונדיש היה עליו להתמודד עם העזיבה ההמונית של חוקרים שהעדיפו משרות באוניברסיטאות שונות על פני השירות תחת מנהל חדש. בראג הביא למעבדת קוונדיש קבוצת חוקרים שחלקם ליוו אותו החל מתקופת אוניברסיטת מנצ'סטר, והצליח לשכנע אחרים להצטרף אל המחלקות השונות במעבדה. בראג החל שוב לבצע מחקרים בקריסטלוגרפיה, כשהפעם תחום העניין העיקרי היו החלבונים. את עניינו המחודש בנושא עורר מקס פרוץ, ביולוג יליד אוסטריה, שחקר את מבנה ההמוגלובין בעזרת עקיפה של קרני רנטגן. בתקופת מלחמת העולם השנייה הושבת המחקר במעבדת קוונדיש, לאחר שחלק מהחוקרים גויסו וחלק התנדבו לעזור במחקר עבור המאמץ המלחמתי. בתחילת המלחמה עבד בראג שוב על איכון תותחים בעזרת קול ועל שיפור סוג של סונאר. בתחילת 1941 קיבל בראג תואר אבירות והתואר "סר" נוסף לשמו. על מנת שלא לטעות בינו לבין אביו סר ויליאם בראג, נקרא תוארו "סר לורנס בראג". באותה שנה שימש למשך שישה חודשים כקצין קישור לענייני מדע בקנדה.

בראג המשיך לבצע מחקרים בקריסטלוגרפיה. הוא עזר לפתח מכשור המסתמך על מבנה הגביש שלו קרא "מיקרוסקופ של קרני רנטגן" ובמכשיר זה עשה שימוש צ'. ו. באן (C. w. Bunn) כדי לפענח את מבנה הפניצילין. באפריל 1942, כשמלחמת העולם בעיצומה, הוחלט לקיים בקיימברידג' כנס בנושא שעל פניו תרם למלחמה - "אנליזה בעזרת קרני רנטגן בתעשייה". הכנס היה הצלחה גדולה והמשתתפים החליטו להקים ארגון שיהיה אחראי על ארגון הכנס באופן שנתי, ועל שיתוף פעולה בנושא בין האוניברסיטאות השונות. הארגון, "קבוצת האנליזה של קרני רנטגן" המוכרת בראשי התיבות של שמה באנגלית XRAG (ראשי התיבות של X-Ray Analysis Group), הוקם ביולי 1943 ובראג מונה ליושב ראש שלו (הכנסים שלו מתקיימים עד היום). ב-1947 עבר בראג להיות סגן היושב ראש, מינוי שנשאר עד מותו.

בכנס XRAG שנערך במרץ 1944 הציע הפיזיקאי והקריסטלוגרף הגרמני פאול פטר אוואלד, שגלה מגרמניה הנאצית מרצונו והרצה אז באוניברסיטת בלפסט, להקים איגוד בינלאומי לקריסטלוגרפיה כאמצעי להוצאה לאור של ביטאון בינלאומי לקריסטלוגרפיה. ויליאם לורנס בראג קיבל את הרעיון בהתלהבות. ב-11 ביולי 1946 התקיים בחסות XRAG כנס בינלאומי מיוחד בנושא "אנליזה של קרני רנטגן בשנות המלחמה". לכנס זה זומנו קריסטלוגרפים מרחבי העולם, ובהם גם מקס פון לאואה. בראג העלה בכנס זה את ההצעה להקים ארגון בינלאומי שיאגד את כל הקריסטלוגרפים ומחקר הקריסטלוגרפיה בעולם, ויהיה אחראי על הוצאה לאור של מאמרים מקצועיים בנושא קריסטלוגרפיה. באי הכנס קיבלו החלטה להקים ועדה זמנית שתבחן הוצאת ביטאון בנושא הקריסטלוגרפיה, וזו קבעה גם את קווי היסוד של הארגון. כנס הייסוד של האיגוד הבינלאומי לקריסטלוגרפיה נערך ב-1948 באוניברסיטת הרווארד בקיימברידג' שבמסצ'וסטס. בראג אמנם לא נכח בכנס, אבל נבחר בהיעדרו ליושב ראש הארגון. בראג היה גם בצוות העורכים של הביטאון של הארגון, "אקטה קריסטלוגרפיקה", ודאג להשיג את עיקר המימון להשקתו.

אחרי מלחמת העולם השנייה החליט בראג לפצל את מעבדת קוונדיש לקבוצות מחקר אוטונומיות. הוא האמין ש"יחידת המחקר האידאלית היא בת שישה עד שנים עשר מדענים בתוספת כמה אסיסטנטים, כמה טכנאים מעולים, ומקום בו אפשר לבנות את המכשור המתאים". הוא שאף למנוע את המצב שקבוצת מחקר אחת תקבל את עיקר המימון ותשומת הלב כפי שהיה בעבר במחקר גרעין האטום. קבוצות המחקר היו: חקר האטום (הקבוצה הגדולה ביותר), גלי רדיו ופיזיקה של טמפרטורות נמוכות, קריסטלוגרפיה, מתכות ומתמטיקה פיזיקלית. אישית התעניין בראג בעיקר בקבוצת המחקר של הקריסטלוגרפיה ובקבוצת המחקר של גלי הרדיו.

אחת הקבוצות מומנה על ידי מועצת המחקר הרפואי. בקבוצה זו החל פענוח מבנה ההמוגלובין על ידי מקס פרוץ והמיוגלובין על ידי ג'ון קנדרו, ופוענח מבנה ה-DNA בשנת 1953. לבראג לא היה קשר ישיר לפענוח מבנה ה-DNA. להפך, בהתחלה הוא ניסה למנוע את המחקר של פרנסיס קריק וג'יימס ווטסון משום שרצה למנוע תחרות בינם לבין יחידת המחקר בקינגס קולג' שבאוניברסיטת לונדון, שעסקה באותו נושא (שם קיבל ווטסון את תצלום 51 שעשתה רוזלינד פרנקלין שסייע בפענוח המבנה). השניים שכנעו אותו כי הם קרובים לפתרון, ובראג נרתם לסייע להם ופנה לפרופסור טוד, המומחה לחומצות גרעין, לאימות המבנה שהציעו. לאחר קבלת אישורו דאג בראג לפרסום מיידי של התוצאה. בין הגורמים שדרבנו אותו היו התחרות מול לינוס פאולינג, כימאי אמריקאי, זוכה פרס נובל לכימיה, שהקדים את בראג בעבר כשגילה באפריל 1951 את המוטיבים המבניים המרכזיים במבנה השניוני של חלבונים - סליל אלפא ומשטח בטא. בפברואר 1953 פורסם בכתב העת PNAS מבנה שהציע פאולינג למבנה ה-DNA ובו מספר שגיאות מהותיות. גם העובדה שהאנליזה באמצעות קרני רנטגן שפיתח בראג ארבעים שנה קודם לכן הביאה לגילוי חשוב זה של טבע החיים שיחקה תפקיד בשיקוליו.

הצלחתו של בראג בניהול מעבדת קוונדיש באה לידי ביטוי בולט תשע שנים אחרי שעזב את המעבדה. ארבעה מזוכי פרס נובל לשנת 1962 היו בני טיפוחו, והתגליות בגינן זכו התגלו או שהחלו לחקור אותן בתקופתו. מקס פרוץ וג'ון קנדרו זכו בפרס נובל לכימיה בשל גילוי מבנה ההמוגלובין והמיוגלובין, ופרנסיס קריק וג'יימס ווטסון שאליהם צורף מוריס וילקינס זכו בפרס נובל לפיזיולוגיה ורפואה. וילקינס צורף לקבלת הפרס כהכרה בתרומת החוקרים בקינגס קולג' שבאוניברסיטת לונדון לפענוח מבנה ה-DNA.

המכון המלכותי (1953 – 1966)

באפריל 1953 קיבל בראג משרת פרופסור תושב במכון המלכותי בלונדון. במסגרת תפקיד זה היה אחראי על הצד המדעי של הארגון, וקיבל דירת מגורים במכון. בכך סגר בראג מעגל, שכן אביו מילא תפקיד זה בשנות ה-20 של המאה ה-20. בשהותו במכון הוא העלה הצעה שהמכון המלכותי יבצע שירות לציבור בעזרת סדרה של הרצאות תוך כדי הדגמת ניסויים לתלמידי בתי הספר היסודיים. רעיון זה זכה להיענות נלהבת, ובהגיע שנת 1965 נכחו 20,000 תלמידים בהרצאות אלו מדי שנה. חלק מהרצאות אלו הועברו בטלוויזיה על ידי ה-BBC, ובראג הפך לדמות מוכרת ואהודה על קהל הצופים. בראג עבד במכון המלכותי עד פרישתו בספטמבר 1966 בהיותו בן 76.

בדצמבר 1965, במלואת חמישים שנה לזכייתו בפרס נובל, הוזמן בראג על ידי קרן נובל לסטוקהולם. העובדה שזכה בפרס בגיל כה צעיר אפשרה לראשונה לחגוג יובל זהב לזכייה במעמד הזוכה. סר לורנס בראג התכבד בהיותו האדם הראשון שנשא הרצאת אורח בטקס פרס נובל. בהרצאתו סקר את ההתפתחויות שחלו בתחומי העניין שלו במהלך חמישים השנים הקודמות.

ויליאם לורנס בראג נפטר בבית החולים הסמוך לביתו בוולדרינגדפילד (Waldringfield) שבמחוז סאפוק שבמזרח אנגליה ב-1 ביולי 1971. הוא היה בן 81 במותו.

חייו הפרטיים

העובדה שלאביו ולו היו שמות פרטיים זהים יצרה לא מעט בלבול. כשהיה צעיר הוא היה מכונה "בילי", אבל כשהתבגר והיה צורך להבדיל בין האישים נהגו, בניגוד למקובל, לקרוא לו על פי שמו האמצעי, לורנס. דרך נוספת, מקובלת במאמרים הדנים בתגליתם המשותפת, היא שימוש בראשי התיבות של שמם (WHB לאב ו-WLB לבן).

התחביבים של בראג כללו ציור, ספרות וגינון, תחום שבו עסק כל חייו. כשעבר להתגורר בלונדון חסר לו הטיפול בגינה ולכן עבד כגנן במשרה חלקית. מעסיקו כלל לא ידע את מי הוא מעסיק, עד שאורח אקראי שהכיר את בראג הזדמן לבית מעסיקו והביע הפתעה לראותו.

מחוות ואותות הוקרה

ויליאם לורנס בראג זכה לאותות הוקרה רבים:

• הוא התקבל כעמית בחברה המלכותית ב-1921.
• ב-1918 קיבל תואר O.B.E. – קצין במסדר האימפריה הבריטית.
• ב-1967 הוא צורף למסדר השותף לכבוד (Companion of Honour) – מסדר הכולל את המונרך של אנגליה ועוד 64 חברים המתקבלים כגמול על הישגים בתחומים שונים.
• מלבד הזכייה בפרס נובל לפיזיקה זכה בראג גם בפרסים הבאים:

• מדליית ברנרד (Barnard Medal) – ניתנת מטעם אוניברסיטת קולומביה להישג מיוחד אחת לחמש שנים. (1915)
• מדליית מאטאוצ'י (Medaglia Matteucci) – ניתנה מטעם החברה האיטלקית למדעים להצטיינות בתחום הפיזיקה. (1915)
• מדליית יוז (Hughes Medal) – ניתנת על ידי החברה המלכותית להצטיינות בתחום החשמל והמגנטיות. (1931).
• המדליה המלכותית (Royal Medal) – מדליה של החברה המלכותית המוענקת על ידי המונרך של אנגליה עבור תגלית בולטת בתקופה בת עשר השנים שקדמה לקבלת המדליה. (1946)
• מדליית רובלינג (Roebling Medal) – המדליה העיקרית של החברה המינרלוגית של אמריקה. (1948)
• מדליית קופלי (Copley Medal) – המדליה העיקרית של החברה המלכותית. (1966)

• בשנת 1932 נתגלה המינרל הראשון בעזרת קריסטלוגרפיה באמצעות קרני רנטגן והוא נקרא בראגיט (Pt,Pd,Ni)S)) לכבודם של ויליאם הנרי בראג וויליאם לורנס בראג.
• מאז 1992 מעניק המוסד האוסטרלי לפיזיקה את מדליית בראג עבור הצטיינות בפיזיקה על שמם של ויליאם לורנס בראג וויליאם הנרי בראג לתזה הטובה ביותר בתחום הפיזיקה שהוגשה על ידי דוקטורנט באחת מהאוניברסיטאות של אוסטרליה.

לקריאה נוספת

• " Graeme K. Hunter. “Light Is A Messenger, the Life and Science of William Lawrence Bragg, הוצאת Oxford University Press, ‏ (2004), מסת"ב 019852921X. ביוגרפיה על חייו. חלק קטן מהספר זמין באתר Google Books
• "Julio Antonio Gonzalo, Carmen Aragó López, “Great Solid State Physicists of the 20th Century הוצאת World Scientific ‏ 2003 מסת"ב 9812383360. ספר זה מכיל ביוגרפיה מקיפה על 4 מדענים וביניהם ויליאם לורנס בראג. רוב הספר זמין באתר Google Books

קישורים חיצוניים

• ויליאם לורנס בראג, באתר פרס נובל (באנגלית)
• זוכי פרס נובל לשנת 1915, אתר פרס נובל
• ביוגרפיה של בראג, אתר אוניברסיטת קיימברידג'
• ביוגרפיה של בראג, זוכי פרס נובל אוסטרלים - אתר אוניברסיטת מלבורן
• | בראג במעבדה של פראדיי, 1936 | בראג מדגים ציוד מילוט, 1936 | בראג בארצות הברית, 1939 | בראג בבלגיה עם הנסיך פיליפ, 1958 |