William Henry Bragg: Il tardivo che leggeva i cristalli

All'età di quarant'anni non aveva pubblicato quasi nulla. Aveva trascorso diciotto anni dall'altra parte del mondo a insegnare matematica e fisica agli studenti universitari australiani, ed era arrivato a quel lavoro a ventitré anni conoscendo, per sua stessa ammissione, pochissima fisica. Poi, nel 1904, iniziò a fare ricerca e nel giro di tre anni divenne membro della Royal Society, nel giro di undici premio Nobel e nel giro di diciannove direttore della Royal Institution. La carriera di William Henry Bragg è la smentita vivente dell'idea che la fisica sia un gioco per giovani.

Una fattoria nel Cumberland e un terzo Wrangler

Nacque a Westward, nel Cumberland, il 2 luglio 1862. Sua madre morì quando aveva sette anni e fu cresciuto da uno zio, frequentando la Robert Smyth Academy e poi il King William's College sull'Isola di Man prima di passare al Trinity College di Cambridge. Nel 1884 si classificò terzo Wrangler nel tripos di matematica, il terzo nel paese nell'esame più difficile che la Gran Bretagna all'epoca prevedesse.

Ventitré anni e quasi nessuna fisica

Due anni dopo, all'età di ventitré anni, fu nominato Elder Professor di Matematica e Fisica all'Università di Adelaide. La matematica la possedeva. La fisica no, e gran parte dei suoi primi anni australiani fu dedicata ad acquisirla e a costruire le strutture scientifiche dell'università quasi da zero. Nel 1889 sposò Gwendoline Todd, figlia dell'astronomo Charles Todd; ebbero tre figli, Gwendolen, Lawrence e Robert. Per quasi due decenni Bragg fu, secondo gli standard della fisica di ricerca, invisibile.

Iniziare a quarantun anni

Il cambiamento arrivò nel 1904, quando aveva quarantun anni, con il lavoro sull'ionizzazione dei gas e l'assorbimento delle particelle alfa. Si trattava di fisica sperimentale seria del tipo che stava allora rimodellando la comprensione della materia, e fu riconosciuta rapidamente: l'elezione alla Royal Society seguì entro tre anni. Nel 1909 tornò in Inghilterra come professore all'Università di Leeds.

Leeds e lo spettrometro

Nel 1912 Max von Laue aveva dimostrato che un cristallo diffrange i raggi X in un modello caratteristico di punti, un risultato che provava contemporaneamente che i raggi X si comportano come onde e dimostrava che i cristalli sono costruiti su un reticolo regolare. Laue aveva il fenomeno. Ciò che nessuno aveva ancora era un metodo.

Bragg ne fornì una metà e il figlio maggiore l'altra. Lawrence, allora un giovane a Cambridge, elaborò la relazione oggi universalmente chiamata legge di Bragg: un'equazione che collega la lunghezza d'onda dei raggi X, lo spazio tra i piani degli atomi nel cristallo e l'angolo con cui i raggi vengono riflessi. Riorganizzata, permette di svolgere il ragionamento a ritroso: misurare gli angoli, conoscere la lunghezza d'onda e calcolare dove si trovano gli atomi.

William Henry Bragg costruì lo strumento che rese tutto ciò pratico. Il suo spettrometro a raggi X permise di misurare le riflessioni di una faccia cristallina in modo sistematico e preciso anziché fotografarle e indovinarle, e con esso i due iniziarono a determinare l'architettura atomica di sostanze reali, partendo da sali semplici e piccole molecole. Insieme trasformarono una curiosità in una tecnica, e la tecnica in una scienza. Il Premio Nobel per la Fisica del 1915 andò a entrambi, per l'analisi della struttura cristallina mediante raggi X. Lawrence aveva venticinque anni e rimase il più giovane vincitore nella storia del premio fino al 2014. È ancora l'unico Nobel condiviso da padre e figlio per lo stesso lavoro.

Il 1915 non fu un buon anno per la famiglia. Robert Bragg, il figlio minore, morì per le ferite riportate a Gallipoli in quel settembre.

La Royal Institution

Bragg si trasferì all'University College di Londra nel 1915 e nel 1923 alla Royal Institution come Fullerian Professor, dirigendola e il suo Davy Faraday Laboratory per il resto della sua vita. Trasformò la RI in uno dei principali centri mondiali di cristallografia e fu un divulgatore insolitamente dotato, relatore fisso alle conferenze di Natale della Royal Institution, con libri sul suono e la luce rivolti al lettore generale. Fu nominato cavaliere nel 1920, ricevette la medaglia Rumford nel 1916, la medaglia Copley nel 1930 e l'Ordine al Merito nel 1931, e servì come presidente della Royal Society dal 1935 al 1940.

Perché William è chiamato genio

Il resoconto onesto deve iniziare con la questione del credito, perché ha perseguitato il nome Bragg per un secolo. La legge è di Lawrence. Suo padre lo disse all'epoca, scrivendo a Nature che suo figlio aveva prodotto la teoria che rendeva possibile calcolare le posizioni dei punti per qualsiasi disposizione di cristallo e lastra, e Lawrence lo disse alla fine della sua vita: "A volte si dice che mio padre ed io abbiamo iniziato l'analisi ai raggi X insieme, ma in realtà non è stato così". Il mondo ciononostante continuò ad attribuire il merito all'uomo più anziano e famoso — Lawrence fu escluso dalla Conferenza Solvay del 1913 a cui suo padre partecipò, e il commento di Rutherford a William sulla loro medaglia Barnard condivisa nel 1915 fu: "È molto presto perché il suo ragazzo ottenga questi riconoscimenti". William stesso osservò che le persone tendevano a dargli il primo credito nelle occasioni in cui il figlio dovrebbe averlo. Lawrence iniziò a usare il suo secondo nome per evitare la confusione.

Quindi il caso di William Henry Bragg non può basarsi sulla teoria. Si basa sulla strumentazione e sul giudizio. Lo spettrometro a raggi X è il motivo per cui la cristallografia è diventata una disciplina di lavoro anziché una dimostrazione: un dispositivo abbastanza preciso da convertire un modello di diffrazione in una misurazione affidabile, progettato da qualcuno con la rara combinazione della matematica di un Wrangler e le mani di un pratico sperimentatore. E poi c'è il temperamento: un uomo che ha imparato da solo un'intera materia a ventitré anni, ha iniziato la ricerca originale a quarantun anni e poi, all'apice della fama, ha speso le sue energie a insistere pubblicamente che l'idea centrale apparteneva a suo figlio. Non è genialità nel senso comune. È qualcosa di più raro.

Eredità

Bragg morì di insufficienza cardiaca a Londra il 12 marzo 1942, all'età di settantanove anni. Il metodo che lui e Lawrence fondarono determinò la struttura della disposizione atomica in metalli, minerali, vitamine, proteine e, nel 1953, il DNA: lavoro svolto in istituzioni che i Bragg avevano plasmato, da ricercatori che utilizzavano i discendenti dello spettrometro che costruì a Leeds. Dalla cristallografia a raggi X sono derivati più premi Nobel che da quasi ogni altra singola tecnica nelle scienze fisiche. La maggior parte di ciò che sappiamo sulla forma del mondo molecolare è stato letto dai cristalli con il metodo che un ragazzo di fattoria del Cumberland iniziò a costruire quando aveva più di quarant'anni.