Сэр Уильям Генри Брэгг OM KBE FRS (2 июля 1862 г. – 12 марта 1942 г.) был английским физиком , химиком , математиком и активным спортсменом, который в уникальном [1] порядке разделил Нобелевскую премию со своим сыном Лоуренсом Брэггом – Нобелевскую премию по физике 1915 года : «за их заслуги в анализе кристаллической структуры с помощью рентгеновских лучей ». [2] Минерал брэггит назван в честь него и его сына. Он был посвящен в рыцари в 1920 г.
Брэгг родился в Вестварде , недалеко от Уигтона , Камберленд , Англия, в семье Роберта Джона Брэгга, торгового морского офицера и фермера, и его жены Мэри, урожденной Вуд, дочери священника. Когда Брэггу было семь лет, его мать умерла, и его воспитывал дядя, которого также звали Уильям Брэгг, в Маркет-Харборо , Лестершир . Он получил образование в гимназии там, в колледже короля Уильяма на острове Мэн и, выиграв выставку (стипендию) , в Тринити-колледже в Кембридже . Он окончил его в 1884 году в качестве третьего рэнглера , а в 1885 году был награжден дипломом с отличием первого класса по математическим трипосам . [3] [4] [5]
В 1885 году [6] в возрасте 23 лет Брэгг был назначен (сэр Томас) старшим профессором математики и экспериментальной физики в Университете Аделаиды , [7] Австралия, и начал работать там в начале 1886 года. [8] Будучи опытным математиком, в то время он имел ограниченные знания физики, большую часть которых он изучал в форме прикладной математики в Тринити. Также в то время в Аделаиде было всего около сотни студентов, обучавшихся на полных курсах, из которых менее горстки принадлежали к научной школе, чьи недостаточные учебные возможности Брэгг улучшил, поступив учеником в фирму по производству инструментов. Брэгг был способным и популярным лектором; он поощрял создание студенческого союза и бесплатное посещение его лекций преподавателями естественных наук. [4] [5]
Интерес Брэгга к физике развивался, особенно в области электромагнетизма. В 1895 году его посетил Эрнест Резерфорд по пути из Новой Зеландии в Кембридж; это было началом дружбы на всю жизнь. Брэгг был очень заинтересован в новом открытии рентгеновских лучей Вильгельмом Рентгеном . 29 мая 1896 года в Аделаиде Брэгг продемонстрировал перед собранием местных врачей применение «рентгеновских лучей для выявления структур, которые иначе были бы невидимы». Сэмюэл Барбур , старший химик FH Faulding & Co. , фармацевтического производителя из Аделаиды, предоставил необходимое оборудование в виде трубки Крукса , стеклянной разрядной трубки. Трубка была получена в Лидсе, Англия, где Барбур посетил фирму Reynolds and Branson , производителя фотографического и лабораторного оборудования. Барбур вернулся в Аделаиду в апреле 1896 года. Барбур провел собственные эксперименты вскоре после возвращения в Австралию, но результаты были ограничены из-за ограниченной мощности батареи. [9] В университете трубка была присоединена к индукционной катушке и батарее, взятой у сэра Чарльза Тодда , тестя Брэгга. Индукционная катушка использовалась для создания электрической искры, необходимой Брэггу и Барбуру для «генерации коротких вспышек рентгеновских лучей». Аудитория была приятно впечатлена. Брэгг воспользовался собой в качестве подопытного, на манер Рентгена, и позволил сделать рентгеновский снимок своей руки. Изображение пальцев на его руке показало «старую травму одного из его пальцев, полученную при использовании машины для измельчения репы на ферме его отца в Камбрии». [10] [11]
Еще в 1895 году профессор Уильям Х. (позже сэр Уильям) Брэгг работал над беспроводной телеграфией, хотя публичные лекции и демонстрации были сосредоточены на его исследованиях рентгеновских лучей, которые позже приведут его к Нобелевской премии. Во время спешного визита Резерфорда было сообщено, что он работает над генератором Герца. Было много общих практических нитей в этих двух технологиях, и ему умело помогал в лаборатории Артур Лайонел Роджерс, который изготовил большую часть оборудования. 21 сентября 1897 года Брэгг дал первую зарегистрированную публичную демонстрацию работы беспроводной телеграфии в Австралии во время лекционного собрания в Университете Аделаиды в рамках конференции Союза государственных учителей. [12] [13] Брэгг покинул Аделаиду в декабре 1897 года [14] и провел весь 1898 год в 12-месячном отпуске, путешествуя по Великобритании и Европе, и в это время посетил Маркони и осмотрел его беспроводные установки. [14] [15] Он вернулся в Аделаиду в начале марта 1899 года, [16] и уже 13 мая 1899 года Брэгг и его тесть, сэр Чарльз Тодд, проводили предварительные испытания беспроводного телеграфа с передатчиком в обсерватории и приемником на Южной дороге (около 200 метров). [17] Эксперименты продолжались в течение всей южной зимы 1899 года, и диапазон постепенно расширялся до пляжа Хенли. В сентябре работа была расширена до двухсторонней передачи с добавлением второй индукционной катушки, предоставленной г-ном Одди из Балларата. [18] Было желательно расширить эксперименты через морской путь, и Тодд был заинтересован в соединении мыса Спенсер и острова Альторп, но местные расходы считались непомерными, в то время как плата за запатентованное оборудование от компании Маркони была непомерной. В то же время интересы Брэгга склонялись к рентгеновским лучам, и практическая работа в области беспроводной связи в Южной Австралии в значительной степени замерла на следующее десятилетие.
Поворотный момент в карьере Брэгга наступил в 1904 году, когда он выступил с президентской речью в секции А Австралазийской ассоциации содействия развитию науки в Данидине , Новая Зеландия, [5] на тему «Некоторые последние достижения в теории ионизации газов». Эта идея была продолжена «в блестящей серии исследований» [5] , которые в течение трех лет принесли ему стипендию Королевского общества Лондона. Эта работа также легла в основу его первой книги «Исследования радиоактивности» (1912). Вскоре после выступления в 1904 году Брэггу было предоставлено некоторое количество бромида радия для экспериментов. В декабре 1904 года его статья «О поглощении α-лучей и классификации α-лучей радия» появилась в журнале Philosophical Magazine , и в том же номере появилась статья «О кривых ионизации радия», написанная совместно с его учеником Ричардом Клееманом . [4] [5]
В конце 1908 года Брэгг вернулся в Англию. За 23 года, проведенных в Австралии, «он видел, как число студентов в Университете Аделаиды почти учетверилось, и в полной мере участвовал в развитии его превосходной научной школы». [4] Он вернулся в Англию во время первого плавания SS Waratah , судна, которое исчезло в море во время своего второго плавания в следующем году. Он был встревожен тенденцией судна к кренению во время своего плавания и пришел к выводу, что метацентр судна находился чуть ниже его центра тяжести . В 1911 году он дал показания о своей уверенности в том, что Waratah было неустойчивым, во время расследования исчезновения судна. [19]
В Норт-Террасе, Аделаида, Южная Австралия, установлен бюст Уильяма Брэгга.
.jpg/1280px-X-ray_spectrometer,_1912._(9660569929).jpg)
Брэгг занимал кафедру физики Кавендиша в Университете Лидса с 1909 по 1915 год. Он продолжил свою работу над рентгеновскими лучами с большим успехом. Он изобрел рентгеновский спектрометр и вместе со своим сыном, Лоуренсом Брэггом, тогда аспирантом Кембриджа, основал новую науку рентгеновской кристаллографии , анализ структуры кристаллов с использованием рентгеновской дифракции. [20]
Оба его сына были призваны в армию после начала войны в 1914 году. [21] В следующем году он был назначен профессором физики в Университетском колледже Лондона . [4] Ему пришлось ждать почти год, чтобы внести свой вклад в военные усилия: наконец, в июле 1915 года он был назначен в Совет по изобретениям и исследованиям, созданный Адмиралтейством. [4] В сентябре его младший сын Роберт умер от ран в Галлиполи. В ноябре он разделил Нобелевскую премию по физике со старшим сыном Уильямом Лоуренсом. Военно-морской флот изо всех сил пытался предотвратить затопление невидимыми, подводными подводными лодками. Ученые рекомендовали, что лучшей тактикой было прослушивание подводных лодок. Военно-морской флот имел исследовательское учреждение по гидрофонам в Абердуре , Шотландия, укомплектованное военнослужащими. В ноябре 1915 года к его штату присоединились два молодых физика. Поддавшись внешнему давлению в пользу использования науки, в июле 1916 года Адмиралтейство назначило Брэгга научным директором в Абердуре, которому помогали еще три молодых физика. Они разработали усовершенствованный направленный гидрофон, который окончательно убедил Адмиралтейство в их полезности. В конце 1916 года Брэгг со своей небольшой группой переехал в Харвич , где штат был увеличен, и у них был доступ к подводной лодке для испытаний. Во Франции, где ученые были мобилизованы с начала войны, физик Поль Ланжевен добился большого успеха в эхолокации, генерируя интенсивные звуковые импульсы с помощью кварцевых пластин, колеблющихся на высокой частоте, которые затем использовались в качестве микрофонов для прослушивания эха. Кварц стал пригодным для использования, когда в конце 1917 года стали доступны электронные лампы для усиления слабых сигналов. Британцы сделали сонар осуществимым, используя мозаику из маленьких кусочков кварца, а не ломтики из большого кристалла. В январе 1918 года Брэгг перешел в Адмиралтейство в качестве руководителя научных исследований в противолодочном дивизионе. К концу войны британские суда были оснащены гидролокаторами , которыми управляли обученные слушатели.
Вдохновленные методами Уильяма Лоуренса по обнаружению вражеских орудий по звуку их выстрелов , выходной сигнал с шести микрофонов, расположенных на расстоянии миль друг от друга вдоль побережья, был записан на движущуюся фотопленку. Звуковая дальность намного точнее в море, чем в турбулентной атмосфере. Они смогли локализовать места отдаленных взрывов, которые использовались для получения точных координат британских военных кораблей и минных полей.
После войны Брэгг вернулся в Университетский колледж Лондона, где продолжил работу над анализом кристаллов. [4]
С 1923 года он был профессором химии в Королевском институте и директором Исследовательской лаборатории Дэви Фарадея. [22] Это учреждение было практически перестроено в 1929–30 годах, и под руководством Брэгга лаборатория выпустила много ценных статей. [4] В 1919, 1923, 1925 и 1931 годах его приглашали прочитать в Королевском институте рождественскую лекцию о мире звука ; о природе вещей, старых ремеслах и новых знаниях и о Вселенной жизни соответственно. [23]
Брэгг был избран президентом Королевского общества в 1935 году. [24] Физиолог А. В. Хилл был биологическим секретарем, а вскоре А. К. Г. Эгертон стал физическим секретарем. [25] Во время Первой мировой войны все трое ждали в течение нескольких месяцев разочарования, прежде чем их навыки были использованы в военных целях. Теперь дело науки было укреплено докладом высокопоставленного армейского комитета об уроках, извлеченных из прошлой войны; их первой рекомендацией было «быть в курсе современных научных разработок». [26] Предвидя новую войну, Министерство труда убедили принять Хилла в качестве консультанта по научным кадрам. Королевское общество составило реестр квалифицированных мужчин. Они предложили небольшой комитет по науке для консультирования Комитета по имперской обороне, но это предложение было отклонено. Наконец, в 1940 году, когда срок полномочий Брэгга закончился, был назначен научный консультативный комитет при Военном кабинете. Брэгг был среди 2300 имен видных деятелей, перечисленных в списке специального розыска нацистов , тех, кто должен был быть арестован при вторжении в Великобританию и передан гестапо . Брэгг умер в 1942 году.
Брэгг был совместно со своим сыном Лоуренсом Брэггом лауреатом Нобелевской премии по физике в 1915 году: «За заслуги в анализе кристаллической структуры с помощью рентгеновских лучей » . [27]
Брэгг был избран членом Королевского общества в 1907 году, вице-президентом в 1920 году и занимал пост президента Королевского общества с 1935 по 1940 год. Он был избран международным членом Национальной академии наук США в 1939 году и международным членом Американского философского общества . [28] [29] Он был избран членом Королевской академии наук, литературы и изящных искусств Бельгии 1 июня 1946 года.
В 1917 году он был назначен Командором Ордена Британской империи (CBE), а в 1920 году — Рыцарем-Командором ( KBE ) за гражданские военные почести . [30] В 1931 году он был принят в Орден «За заслуги» . [4]
Нынешний избирательный округ Брэгг в Палате собрания Южной Австралии был создан в 1970 году и назван в честь Уильяма и Лоуренса Брэггов.
В 1889 году в Аделаиде Брэгг женился на Гвендолин Тодд, искусной художнице-акварелисте и дочери астронома, метеоролога и инженера-электрика сэра Чарльза Тодда . [4] [5] У них было трое детей: дочь Гвендолин и два сына, Уильям Лоуренс , родившийся в 1890 году в Северной Аделаиде, и Роберт. Гвендолин вышла замуж за английского архитектора Альбана Каро , Брэгг преподавал Уильяму в Университете Аделаиды, а Роберт погиб в битве при Галлиполи . Жена Брэгга, Гвендолин, умерла в 1929 году.
Брэгг играл в теннис и гольф, а также был одним из основателей клубов лакросса Северной Аделаиды и Университета Аделаиды , способствовал появлению лакросса в Южной Австралии, а также был секретарем Ассоциации шахмат Университета Аделаиды. [32]
Брэгг умер в 1942 году в Англии, у него остались дочь Гвендолен и сын Лоуренс .
Лекционный зал колледжа короля Уильяма (KWC) назван в память о Брэгге; пригласительное литературное дискуссионное общество шестого класса в KWC, Общество Брэгга, также названо в его память. Один из школьных «домов» в школе Роберта Смита, Маркет-Харборо , Лестер, назван «Брэгг» в память о том, что он был там студентом. С 1992 года Австралийский институт физики награждает золотой медалью Брэгга за выдающиеся достижения в области физики за лучшую докторскую диссертацию студента австралийского университета . На двух сторонах медали изображены сэр Уильям Генри и его сын сэр Лоуренс Брэгг. [33]
Центр экспериментальной техники в Университете Брунеля называется зданием Брэгга. Здание сэра Уильяма Генри Брэгга в Университете Лидса открылось в 2021 году. [34]
В 1962 году в Университете Аделаиды были построены лаборатории Брэгга в ознаменование 100-летия со дня рождения сэра Уильяма Х. Брэгга. [4]
Австралийский центр протонной терапии и исследований имени Брэгга [35], также расположенный в Аделаиде, Австралия, был завершен в конце 2023 года. Он назван в честь отца и сына и предлагает лучевую терапию для онкологических больных.
В августе 2013 года родственник Брэгга, телеведущий Мелвин Брэгг , представил на BBC Radio 4 программу «Брэгг о Брэггах» о лауреатах Нобелевской премии по физике 1915 года . [36] [37]
