Закон представляет собой довольно простую формулу из двух переменных, позволяющую по картинке дифракции рентгеновских лучей рассчитать положение атомов в кристаллической решетке вещества. Здесь интересно то, что одну и ту же формулу одновременно и независимо друг от друга вывели в Москве 50-летний маститый профессор кристаллографии Георгий Викторович Вульф, а в Кембридже студент-выпускник Тринити-колледжа Уильям Брэгг-младший.
Фото: Jeff Dahl / Wikipedia
Открытие Максом фон Лауэ в 1912 году дифракции рентгеновских лучей подтверждало их волновую природу. Они огибали препятствие не по прямой, как и лучи видимого света. На практике это означало, что законы дифракции и интерференции (сложения волн, отраженных и обогнувших препятствие), вероятно, такие же, как для видимого света. Лучами видимого света нельзя осветить предмет внутри, а рентгеновскими можно, они просвечивают вещество предмета насквозь. От чего они будут там отражаться и что огибать? Правильно, атомы вещества!
Рентгеновские снимки скелета живого человека уже были известны и применялись в медицине. Отец студента Брэгга, физик Уильям Брэгг-старший сделал такой снимок сыну, когда тот в детстве сломал руку. Но теперь физики озаботились тем, чтобы сделать рентгеновский луч как можно тоньше, и просвечивали им кристаллические вещества, справедливо полагая, что в аморфном веществе картина дифракции будет настолько смазана, что в ней не разберешься. На фотопластинках получались картинки из темных и светлых пятен. Нужен был математический аппарат для их интерпретации. В 1913 году его создали Вульф и Брэгг-младший независимо друг от друга. Теперь можно было рассчитать взаимное расположение атомов кристалла в пространстве, то есть воссоздать его «скелет» из атомов.
С тех пор метод рентгеноструктурного анализа значительно усовершенствовался. Его применяют для установления структуры не только чистых кристаллов, но и металлов и сплавов, полимеров, даже жидкостей. В 1960-х годах с его помощью была расшифрована структура гемоглобина. А на сегодня до атома известны структуры молекул около 15 тысяч белков.
Но и поныне необъяснимым с научной точки зрения остается тот факт, что Нобелевскую премию по физике 1915 года за «исследование структуры кристаллов с помощью рентгеновских лучей» получили отец и сын Брэгги, а про Вульфа никто не вспомнил. Впрочем, к забывчивости Нобелевского комитета нашим физикам не привыкать.
Сергей Петухов