I 1923, den Amerikanske fysiker Robert Andrews Millikan (1868-1953) blev tildelt Nobelprisen for Fysik,

“for sit arbejde på de elementære afgift af elektricitet og om den fotoelektriske effekt”.,

I sit Nobel Foredrag “Elektron og Lys-Quant fra den Eksperimentelle Synspunkt”, han henviste til det eksperiment, der havde gjort det muligt for ham at bestemme afgiften af den elektron, der forlader sit publikum overbevist om, at han havde set elektroner:

“Han, som har set, at eksperimentere, og hundredvis af efterforskere har observeret det, har bogstaveligt talt set elektron”.

ofte siger vi fysikere, at vi ser de ting, som vi arbejder på, uanset hvor små eller endda abstrakte de måtte være., Der er dog ingen tvivl om, at der inde i det apparat, der blev brugt af Millikan, var en verden af partikler, som han blev så fortrolig med, at han ublushingly hævdede at se ting i den verden.

fysik kræver eksperimenter, nøjagtig måling og selvfølgelig konklusioner, der skal drages. Der er adskillige eksempler på afgørende eksperimenter i fysikens historie., En af de mest berømte og vigtige af disse var det, der gjorde det muligt at bestemme ladningen af elektronen, udført af Millikan i 1909, som er blevet kendt som oliedråbeeksperimentet eller blot Millikans eksperiment. Ja, det anses for at være en af “de smukkeste eksperimenter i fysik” og var omdrejningspunktet for at muliggøre måling af ladningen af en elektron

Robert Andrews Millikan blev født i Morrison, Illinois (USA) på Marts 22, 1868. Efter eksamen fra Oberlin College i Ohio (1891)- hvor han især nød at studere græsk og matematik – gjorde han to kurser i elementær fysik, som vækkede hans interesse for denne disciplin. I 1893 blev han tildelt et stipendium ved Columbia University, hvorfra han modtog sin ph.d. i 1895 for en afhandling om polarisering af lys, der udsendes af glødelamper overflader., Et fænomen, der oprindeligt var blevet observeret (1824) af Fran .ois Arag., brugte Millikan smeltet guld og sølv fra det amerikanske finansministerium til at bevise sin afhandling. Efter at have tilbragt et år (1896) i Tyskland ved Universiteterne i Berlin og Götingen, han vender tilbage til Usa for at tage en invitation fra den, fysiker og kolleger Nobelpristageren Albert A. Michelson til at blive hans assistent, i den nyligt etablerede Ryerson Laboratorium på University of Chicago. Han blev til sidst at blive en foredragsholder der (1910), en post han bestred indtil 1921., I løbet af sit liv (han døde i 1953) Millikan var Professor i Fysik, Direktør Norman Bro Physics Laboratory og Præsident for California Institute of Technology (CALTECH).

en dråbe olie til at “afmaske” elektronen

Millikan var en nøglefigur i udviklingen af fysik i USA i første halvdel af det 20.århundrede., Hvis det kræves for at klassificere ham som fysiker, ville hans facet som en eksperimentel fysiker uden tvivl skulle fremhæves, ligesom de mange vigtige opdagelser, han gjorde, overvejende inden for optik og molekylær fysik. Millikans første store præstation var at bestemme elektronens ladning, til hvilket formål han brugte “oliedråbmetoden”. J. J. Thomson, den britiske fysiker, havde allerede etableret ladnings – til-masseforholdet for elektronen tilbage i 1897, men ingen af dem separat., Hvis det var muligt at bestemme en af disse værdier separat (ladning eller masse), kunne den anden let beregnes. Millikan brugte ved hjælp af Harvey Fletcher, en af hans ph.d.-studerende, oliedråbeeksperimentet til at måle elektronens ladning (og med dette dens masse). Da Millikan begyndte en lang række eksperimenter i 1907, havde han allerede arbejdet på University of Chicago i ti år, havde giftet sig, var far til tre børn og ved at fejre sin fyrretyvende fødselsdag., Han havde tjent stor berømmelse som en fysik foredragsholder, men havde stadig ikke opnået noget bemærkelsesværdigt som en videnskabelig investigator.

den grundlæggende elektriske ladning er en af de grundlæggende konstanter i fysik, og derfor er dens nøjagtige bestemmelse afgørende for denne disciplin. I sit eksperiment måler Millikan den elektriske kraft på en lille oliedråbe, der er blevet ladet af et elektrisk felt skabt mellem to elektroder, da dråben var i gravitationsfeltet. Som det elektriske felt var kendt, var det muligt at bestemme den akkumulerede ladning på oliedråben.,

en spray dannet olie-dråber, hvoraf nogle faldt gennem et lille hul i en ensartet, elektrisk felt område plads ved to parallelle, ladede plader. Et mikroskop gjorde det muligt at observere en bestemt oliedråbe og lære dens masse ved at måle terminalhastigheden af dens fald., Oliedråbet blev ladet med røntgenstråler, og ved at justere det elektriske felt var det muligt at få det til at forblive i hvile, i statisk ligevægt, når den elektriske kraft var lig med den modsatte tyngdekraft. Millikan, der udfører en lang og kedelig opgave, der involverede en række af sikkerhedsstillelse eksperimenter, der gentages eksperimentet mange gange, for til sidst at konkludere, at de opnåede resultater kunne forklares, hvis der var en enkelt, elementary gratis (værdi, som han bestemt), og de afgifter, der er identificeret blev heltal multipla af dette tal.,

I 1909 sendte han sin første artikel til publikation, hvor han forklarede en teknik, han kaldte “en dråbe ligevægt metode til at afgøre prisen for den electron, e”, med titlen “En ny ændring af cloud metode til bestemmelse af de elementære elektrisk ladning, og den mest sandsynlige værdi af denne afgift” . Millikan inkluderet hans personlige meninger om pålideligheden og gyldigheden af hver enkelt af hans 38 observationer. Han markerede syv “meget gode” observationer med to stjerner, ti “gode” med en enkelt stjerne og efterlod de resterende tretten “tilfredsstillende” umærkede., En ægte ærlighed, med hensyn til hvilken videnskabshistorikeren Gerald Holton senere ville henvise til som “en temmelig usædvanlig gestus i videnskabelige publikationer”. I September 1910, Millikan udgivet en anden artikel i tidsskriftet Science om afgift af elektroner med titlen “isolation af en ion, en præcis måling af sin ladning, og den korrektion af Stokes lov” , den første nogensinde til fuldt ud at forklare hans “drop ligevægt” – metoden. Tre år senere forbedrede Millikan i 1913 de opnåede resultater for at bestemme ladningen af elektronen e = 4.774 0 0.,009 x 10-10 elektrostatisk enheder af afgift (esu), dvs 1.592 x 10-19 C (1 ese = 3.33564×10-10 C), hvilket er lidt under den nuværende accepterede værdi af 1.602 × 10-19 C, sandsynligvis fordi Millikan der anvendes en forkert værdi for viskositet af luft.

En uventet allieret for Einstein

Men det var ikke kun en “afgørende” eksperiment udført af den omhyggelige Millikan., I 1905 offentliggjorde Albert Einstein i løbet af sin Annus Mirabilis artiklen med titlen “på et heuristisk synspunkt om skabelse og konvertering af lys”. I denne artikel analyserer Einstein teoretisk den fotoelektriske effekt, overbevisende introducerer begrebet” quantumuantum of light ” (senere omdøbt fotonen) og anvender ideerne Ma.Planck, før nogen af hans kolleger havde gjort det, for teoretisk at forklare den fotoelektriske effekt., Planck sig selv viste sig at være en af de stærkeste kritikere af denne tanke af lys-kvanter, mens Millikan afviste Einsteins idé om en “udslæt, for ikke at sige tåbeligt hypotese”, hurtigt at komme ned at arbejde på eksperimentelt viser Einstein fejl af hans måder. Efter ti års eksperimenter (1916) offentliggjorde Millikan sine resultater i tidsskriftet Physical Revie .i en artikel med titlen “En direkte fotoelektrisk bestemmelse af Plancks h”., Ikke desto mindre, og i modsætning til, hvad han oprindeligt havde til formål, Millikan ikke kun eksperimentelt validerede Einsteins ligning for den fotoelektriske effekt, men også bestemt Planck ‘ s konstant h. Indgåelse af Millikan s 1916 artikel efterlader ingen tvivl:

“Einsteins fotoelektriske ligning har været genstand for meget at søge tests, og det synes i hvert tilfælde at forudsige præcis de observerede resultater”.

ikke desto mindre, Millikan til formål at demonstrere med sine eksperimenter, at Einstein ‘ s idé om “lys-kvanter” var forkert., I en artikel med titlen, “Albert Einstein på Hans Halvfjerdsindstyvende Fødselsdag” (1949), i tidsskriftet Reviews of Modern Physics, Millikan skrev:

“jeg brugte ti år af mit liv-test, der 1905 ligning af Einstein’ s , og i modsætning til alle mine forventninger, at jeg var tvunget i 1915 for at hævde sin utvetydige eksperimentel verifikation på trods af sin urimelighed, da det virkede til at krænke alt, hvad vi vidste om indblanding af lys”.,

den 14.November 1923 modtog Millikan et telegram fra Det Kongelige Svenske Videnskabsakademi, der informerede ham om, at han var blevet tildelt Nobelprisen for Fysik for sit arbejde med den elementære ladning af elektricitet og den fotoelektriske effekt, hvilket gjorde ham til den anden amerikaner, der modtog den., Indholdet af telegrammet lyder som følger:

5 gs d 2625 803R

STOCKHOLM 1030 ER 14 NOV 1923

LÆGEN MILLIKAN

i PASADENA, CALIFORNIEN

NOBELPRISEN i FYSIK er blevet TILDELT, BEDES WIRE, OM DU KAN VÆRE til STEDE I STOCKHOLM DEC 10 TH

HOEDERBAUM, SECY ACADEMY OF SCIENCE

Millikan tog del i den Tredie Solvay Konferencen i Bruxelles (1921) og blev tildelt æresdoktorgrader ved tyve-fem universiteter rundt omkring i verden., Ud over Nobelprisen for fysik blev han også tildelt Comstock-prisen i fysik af National Academy of Sciences, Edison-medaljen og Hughes-medaljen af Royal Society, for ikke at nævne en række andre æresbevisninger. Millikan døde den 19. December 1953 i San Marino, Californien, i en alder af 85 år.

Augusto Beléndez

Professor i Anvendt Fysik ved Universitetet i Alicante og medlem af det spanske Kongelige Fysik Samfund

Forord

Azcárraga, J. A., “The Legacy af Albert Einstein (1879-1955)”, OpenMind, November 20, 2015.

Beldende,, A.,, “Einstein 1905: fra’ Energi quuanta ’til’ lys quuanta'”, iyl2015-Blog, November 23, 2015.det er en af de mest populære måder at finde ud af det på. De ti smukkeste eksperimenter inden for videnskab (pingvin, 2004).

Domechnech, F., “Ma.Planck, Messias of quantumuantum physics”, OpenMind, 23. April 2016.

Sánchez Ron, J. M.; Historia de la Física Cuántica I. El período fundacional (1860-1926) (Crítica, Barcelona, 2001).

“August, 1913: Robert Millikan rapporterer sine Oliedråberesultater”. Denne måned i fysik historie. APS ne .s, August/September 2006 (bind 15, nummer 8).,

“tilblivelsen af Caltechs første Nobel: Robert Millikan’ s road to Stockholm ” (Caltech Archives).

“Robert A. Millikan – biografisk”. Nobelprize.org. Nobel Media AB 2014. Web. April 12, 2017.Robert andre .s Millikan, Robertikipedia (konsulteret 16.April 2017).