La vita e le scoperte di William Bragg: dalla legge di Bragg al Nobel

In questo appunto viene descritta la legge di Bragg. Di seguito sono riportate tutta una serie di informazioni riguardo la biografia di William Bragg e nello specifico viene trattata la legge da lui ideata che poi prese il suo nome.

Biografia di William Bragg

Sir William Henry Bragg è nato il 2 luglio del 1862 a Wigton, nel Cumberland ed è morto il 12 marzo del 1942 a Londra. È ricordato per essere stato il pioniere della fisica che gli ha portato a vincere il Premio Nobel per la Fisica nel 1915 grazie alle sue ricerche incentrate principalmente sulla determinazione delle strutture cristalline; inoltre fu nominato cavaliere nel 1920. Egli è stato il fisico che ha enunciato la celebre Legge di Bragg.
William Bragg discendeva da una famiglia che non aveva niente a che fare con le tradizioni accademiche in quanto la sua famiglia apparteneva alla classe contadina e di marinai mercantili. Quando morì la madre, era ancora molto piccolo e così andò a vivere con due zii paterni. Durante quel periodo, frequentò una vecchia scuola che era stata ricostituita da uno dei suoi zii. Così subito dopo, nel 1875 il padre decise di mandarlo alla King William College. Dopo un periodo complicato, Bragg riuscì ad adattarsi. Nel 1882 gli venne conferita una borsa di studio al Trinity College di Cambridge e dopo due anni ottenne il terzo posto nei Mathematical Tripos e tale risultato nel 1885 lo condusse ad essere nominato professore di matematica e fisica presso l’Università di Adelaide.
In poco tempo diventò un ottimo docente, ma anche apprendista presso una ditta di liutai in cui realizzava tutte le attrezzature utili per l'insegnamento pratico di laboratorio. Grazie a questa opportunità di laboratorio nel 1912 in Inghilterra Bragg iniziò a progettare lo spettrometro a ionizzazione di Bragg, che rappresentava il prototipo di tutti i moderni diffrattometri a raggi X e neutroni, con il quale effettuò le prime misurazioni esatte delle lunghezze d'onda dei raggi X e dei dati dei cristalli. Nel 1904 Bragg venne nominato presidente della sezione di fisica dell'Australian Association for the Advancement of Science, e proprio in quel periodo iniziò a pensare a qualcosa di originale. Infatti poco dopo gli studi condotti sui raggi alfa, beta e gamma, Bragg è stato proposto dal fisico britannico Ernest Rutherford come membro della Royal Society. Così nel 1907 fu eletto e in un anno gli fu offerta la cattedra a Leeds, in cui iniziò a sviluppare sui raggi gamma e raggi X. Dopo qualche anno nel 1912, il fisico tedesco Max von Laue comunicò che i cristalli potevano essere in grado di diffrangere i raggi X, e che di conseguenza i raggi X devono essere delle onde simili alla luce, ma con una lunghezza d'onda decisamente più corta. L’insieme di tutte queste ricerche gli permisero di ottenere il premio Nobel per la fisica nel 1915.
In seguito allo scoppio della Prima Guerra Mondiale, Bragg si concentrò sullo studio di dispositivi antisommergibili e fondò una scuola di ricerca cristallografica presso l'University College di Londra. Grazie alla nascita di queste Istituzioni, vennero attirati diversi giovani scienziati. Bragg oltre ad essere un uomo di scienza era anche uno scrittore, infatti ha tenuto “Lezioni di Natale” per bambini, che una volta pubblicate, sono diventate dei veri best-seller. Inoltre fondò un salone nel quale giunsero famosi scienziati da varie parti del mondo. Bragg fu presidente della Royal Society dal 1935 al 1940 e ricevendo vari onori.

La legge di Bragg

Nella fisica, quando si parla della legge di Bragg ci si riferisce ad una legge che determina gli angoli di coerente dispersione delle onde da un reticolo cristallino. Comprende la sovrapposizione di fronti d'onda diffusi da piani reticolari, portando ad una stretta relazione tra lunghezza d'onda e angolo di scattering, oppure al trasferimento del vettore d'onda rispetto al reticolo cristallino. Questa legge all’inizio era stata formulata per i raggi X sui cristalli ma può essere utilizzata per tutti i tipi di fasci quantistici, come le onde di neutroni ed elettroni sulla spaziatura atomica ed inoltre per la luce visiva su reticoli periodici artificiali a microscala.

Processi di dispersione della legge

Ecco alcuni aspetti legati alla legge di Bragg. Quando i raggi X incidono su un atomo, fanno muovere la nuvola elettronica, così come qualsiasi tipo di onda elettromagnetica. Il movimento di queste cariche irradia nuovamente onde con la stessa frequenza, leggermente sfocate a causa di una varietà di effetti. Questo fenomeno è conosciuto come diffusione di Rayleigh. Le onde separate possono essere disperse, ma si presume che questa diffusione secondaria sia trascurabile. Un processo simile si verifica quando si diffondono le onde di neutroni dai nuclei oppure per un'interazione di spin con un elettrone spaiato. Questi campi d'onda riemessi interferiscono l'uno con l'altro in modo costruttivo oppure distruttivo in modo tale da produrre un modello di diffrazione su un rivelatore o una pellicola. Il modello di interferenza d'onda risultante è la base dell'analisi di diffrazione e questa analisi è chiamata diffrazione di Bragg.