Millikan, Robert Andrews (1868-1953).
Físico norteamericano, nacido en Morrison (Illinois) en 1868 y muerto en 1953. Se graduó en la Escuela Superior de Maquoketa en el estado de Iowa. Aunque durante su primera juventud sus gustos se inclinaban por el estudio de las lenguas clásicas, especialmente el griego, más tarde empezaría a estudiar y aprender rápidamente Física, y en 1891 fue nombrado Profesor del Oberlin College. Se matriculó en la Universidad de Columbia en 1893 y fue durante unos años el único alumno graduado en el centro. En 1895 se embarcó para estudiar en París y más tarde en Berlín y Göttingen, en Alemania. En 1896, se traslado a Chicago donde enseñó física y colaboró con Michelson como profesor ayudante, este puesto le permitiría dedicar la mitad de su tiempo a la investigación. Sin embargo, pasó diez años empleando su tiempo casi por entero a enseñar y escribir libros de texto, sin apenas investigar. En 1906 a los 38 años de edad, sólo se le promocionaba a la categoría de Profesor agregado.
-
- Robert A. Millikan con un aparato de rayos cósmicos.
Fue entonces cuando puso su empeño en medir la carga de electrón y hacerlo de una manera más precisa de lo que había sido posible hasta entonces. Al principio se limitó a repetir el método de las gotitas de agua que utilizó H.A. Wilson, pero pronto introdujo una mejora decisiva, al utilizar aceite mineral, en el experimento que le hizo célebre y que es conocido como experimento de la gota de aceite. Fue realizado sobre 1911 y con él pudo aislar y medir la carga de un electrón. Estaba basado esencialmente en la observación del movimiento experimentado por unas pequeñísimas gotas de aceite, en el seno del campo eléctrico existente entre las placas horizontales de un condensador plano. El esquema del dispositivo utilizado por Millikan, es el siguiente:
A. Esquema del dispositivo de la experiencia de Millikan:
P es un pulverizador de aceite, A y B son paredes metálicas conectadas a una batería, y O es el dispositivo óptico para la observación del interior de la cámara, que se ilumina a través de una de las paredes laterales.
B. Vector intensidad de campo E en un punto P del campo electrostático creado por una carga puntual positiva Q.
C. La intensidad de campo E en el punto P del campo electrostático originado por la distribución de cargas puntuales Q1,Q2,Q3, es la suma vectorial de las intensidades de campo E1,E2,E3,debidas a cada una de las cargas por separado.
P es un pulverizador de aceite, A y B son paredes metálicas conectadas a una batería, y O es el dispositivo óptico para la observación del interior de la cámara, que se ilumina a través de una de las paredes laterales. Se pulveriza aceite en el compartimento superior del dispositivo y las gotas de aceite se electrizan por frotamiento a la salida del pulverizador (utilizando aceite, se reducía la evaporación de las gotitas, manteniendo sus masas constantes a lo largo de las mediciones experimentales y se podía observar una gotita sola en vez de una nube, lo que facilitaba el seguimiento de su movimiento de arrastre hacia arriba o hacia abajo). Algunas gotas pasan al compartimento inferior; éste tiene las paredes superior e inferior de material conductor y están cargadas de forma que entre ellas se crea un campo eléctrico que atrae hacia la parte superior a las gotas cargadas negativamente. Ajustado debidamente el campo eléctrico, puede observarse que algunas gotas quedan en equilibro entre las placas, debido a que la fuerza eléctrica hacia arriba se contrarresta con su peso. Una vez que se observa una gota en equilibrio, se le da un exceso de carga sometiendo el compartimento inferior a la atracción de rayos x u otra radiación ionizante: después de esto, unas gotas se mueven hacia arriba y otras hacia abajo, dependiendo de la carga que hayan adquirido. Cuando la gota ascendía, la suma de fuerzas de la gravedad y la de resistencia por viscosidad (que se obtenía aplicado la ley de stokes) debía equilibrarse con la fuerza eléctrica aplicada (que era igual a la carga desconocida por el campo eléctrico aplicado). En definitiva, del cambio de velocidad que experimentaban las gotas podía deducirse el valor de la carga adquirida. En 1917 Millikan comprobó que ese valor era siempre múltiplo de 1,59·10-19 C, y por tanto éste sería el de la unidad natural de carga (e). El valor más aceptado por esta unidad fue el obtenido por Hooper y Laby en 1941 utilizando el método de Millikan perfeccionado; y fue el de 1,602·10-19 C. La unidad natural de carga es la que posee el electrón en forma negativa y el protón en forma positiva.
Véase carga eléctrica.
En reconocimiento a su labor, en 1916 se le abrirían las puertas de las academias más eruditas, y aceptó la presidencia de la American Physical. Participó también activamente en programas de investigación y desarrollo militar durante la primera guerra mundial. En 1921 fue nombrado director de instituto Tecnológico de California (Cal Tech) y dada su habilidad para recaudar fondos y ganar adeptos, el Cal Tech prosperó bajo su mandato convirtiéndose en lo que es hoy, uno de los principales centros norteamericano de investigación científica.
Millikan estudió también el efecto fotoeléctrico y en 1916 realizó medidas con la suficiente fiabilidad para corroborar las predicciones de la ecuación fotoeléctrica de Eisntein, del valor de la constante de Planck, y por tanto de la existencia de los fotones.
Véase fotoeléctrico [efecto].
Durante los años veinte se dedicó activamente al estudio de los rayos cósmicos, para ello tuvo que realizar expediciones a Australia y la India donde sus experimentos le permitieron demostrar que estos rayos venían del espacio y verificar el aumento de la intensidad de dichos rayos en relación con la altitud. Su último trabajo en el Cal Tech tuvo poco éxito: Interesado por la reconciliación entre la ciencia y la religión puso su empeño en probar la opinión errónea de que los rayos cósmicos, eran radiaciones electromagnéticas residuales del origen de la materia.
Véase rayos cósmicos.
En 1923 recibió el premio Nobel de Física por haber sido capaz de determinar la carga del electrón y la constante de Planck.
Muchas de sus obras son de carácter didáctico y entre ellas destacan:
A Course of College Experiments in Physics (1898), Mechanics Molecular Physiscs and Heat (1901), A First Course in Physics (1906), Electricyti Sound and light (1908), The Irotation and Measurement of The electron (1916).
Una memoria póstuma que apareció en Physics Today en el mes de junio de 1982, arroja alguna duda sobre el papel predominante de Millikan en los experimentos de la gota de aceite. Su autor es Harvey Fletcher (1884-1981), alumno graduado de la Universidad de Chicago, que trabajó en la medición de la carga eléctrica con Millikan para elaborar su tesis doctoral y que firmó con él algunos de los primeros artículos sobre el asunto. Fletcher dejó un manuscrito a un amigo con instrucciones de que se publicase después de su muerte. En éste declara que él fue el primero en medir cargas sobre gotas de aceite, y pudo haber sido el primero en sugerir el empleo de aceite. Según el manuscrito, Fletcher esperaba ser el coautor de Millikan del primer artículo en que se anunciaba la medición de la carga del electrón, pero éste le disuadió.
