诺贝尔物理学奖史演义(十五)——科坛无双父与子(二)

作者:魏德勇来源:蝌蚪五线谱发布时间:2020-09-28

上阵父子兵!

诺贝尔物理学奖史演义(十五)——科坛无双父与子(一)

父子同心摘大奖

话说布拉格父子回到英国后,起初并没有全力研究晶体的结构。工作的工作,上学的上学。研究进展比较慢。

转眼到了1912年夏天。正在假期的小布拉格到利兹大学帮着父亲做物理实验。难得长时间相聚,父子俩闲话少叙,立刻围绕X射线晶体的衍射现象进行了讨论。讨论之后,老布拉格忙于工作,小布拉格则独立进行研究。他在做了几乎与劳厄(1914年诺贝尔物理学奖获得者)所做相同的实验后,用以更简洁的方式,清楚地解释了X射线晶体衍射的形成,并提出了著名的布拉格公式:2dsinθ=nλ。暑假之后,小布拉格暂停休学业,夜以继日地研究X射线。在父亲支持下,他成功测定出了金刚石的晶体结构,并用劳厄法进行了验证。当年11月,他的论文《晶体对短波长电磁波的衍射》在《剑桥哲学学会学报》上发表,文中通过实验展示了金刚石等晶体的内部结构。

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晶体结构分析示意图(来源:创新研究院)

利用X射线穿透物质来确定晶体内部的构造技术,广泛运用于物理学、生物学、矿物学等领域。最常见最直接的用途莫过于鉴定珠宝。比如用X射线照射钻石,发现其原子是面心立方结构,假钻石显示的是凌乱的原子结构。鉴于布拉格父子在晶体物理学上的重要贡献,诺贝尔基金会特授予他们1915年诺贝尔物理学奖的荣誉。当时小布拉格才25岁,是当时最年轻的诺贝尔物理学奖获得者。父子同心摘取大奖,也成为诺贝尔奖历史上的一段佳话。

尾声

话说布拉格父子获得诺贝尔物理学奖后,并没有停止科学研究的步伐,尤其是小布拉格,比以前更忙。1919年秋,小布拉格前往曼彻斯特大学,接替科学家卢瑟福的班,任卡文迪许实验室主任。就任主任期间,他不但建立了晶体研究学派,筹建晶体学国际联盟并任首任主席,还带领后辈应用X射线分析蛋白分子结构,首创物理放射方法解决生物问题的案例。鉴于他多年来对物理学的贡献,这才有文章开头别开生面的诺贝尔奖分享会。此分享会也为父子同获诺贝尔物理学奖的佳话划上圆满的句号。

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钻石的面心立方结构(来源:物理双月刊)

话说布拉格父子醉心研究X射线穿透晶体的同时,英国的另一位科学家几乎做着同样的实验。不同的是,他重点研究X射线波偏离直线传播而形成的散射现象。多才多艺的他独摘1916年度诺贝尔物理学奖桂冠。他是论证?是如何研究的?……欲知后事如何,且听下集分解。




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