Biografia di Robert Andrews Millikan, calcolo degli elettroni, altri contributi

Robert Andrews Millikan (1868-1953) era un famoso fisico sperimentale, oltre a un straordinario educatore e personaggio pubblico negli Stati Uniti durante i primi decenni del ventesimo secolo. Allo stesso modo, ha dato numerosi contributi e scoperte nei campi dell'elettricità, dell'ottica e della fisica molecolare.

Tuttavia, il grande successo di Millikan è stato il calcolo del carico di elettroni, che è riuscito a determinare grazie a quello che è attualmente noto come esperimento di caduta di petrolio.

Robert A. Millikan presso il California Institute of Technology (Caltech) 1947. Fonte: Wikipedia Commons

Oggi, questo lavoro è considerato un esempio ideale dell'applicazione del metodo scientifico. Tuttavia, al di là delle sue indagini, il successo di Millikan era in gran parte dovuto alla lunga esperienza di persistenza nello studio dei fenomeni naturali.

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Biografia

Vita privata

Robert Millikan nacque il 22 marzo 1868 a Morrison, nell'Illinois, e morì il 19 dicembre 1953 a San Marino, in California.

Quando ha compiuto cinque anni, Millikan si è trasferito insieme alla sua famiglia a McGregor, Iowa. Due anni dopo, la residenza di Millikan a Machoketa, dove Robert ha iniziato i loro studi di istruzione secondaria. In generale, si può stabilire che l'educazione familiare era decisiva nella loro vita professionale.

Allo stesso modo, la devozione e la passione per il suo lavoro, che era sempre al di sopra dei suoi desideri e aspirazioni personali, oltre alla sua grande onestà intellettuale, lo hanno portato ad avere successi nella scienza e nella vita pubblica.

Nel 1902 contrasse le nozze con Greta Blanchard e si godette la luna di miele in Europa. Frutto di questa unione è nato tre figli: Clark, Glenn Allen e Max Franklin.

Studi applicati

Nel 1886 iniziò i suoi studi al College of Oberlin, dove apprese la trigonometria, la geometria analitica e greca. Si laureò nel 1891 e ottenne il suo dottorato in fisica alla Columbia University nel 1895, essendo il primo a farlo nel dipartimento dove ha studiato.

Dopo aver ricevuto il dottorato, Millikan si recò in Germania (1895-1896), dove fece alcuni studi in prestigiose università come Gintga e Berlino.

Nel suo passaggio attraverso l'Europa, si riferiva a importanti ricercatori come il fisico tedesco Roentgen (1845-1923), scopritore di raggi X o il Becherel francese (1852-1903), i cui studi sulla radioattività erano decisivi nel mondo scientifico.

Torna negli Stati Uniti

Nel 1910, a Millikan fu offerto un lavoro come assistente presso il Ryerson Laboratory dell'Università di Chicago, quindi quando lo accettava, finì il suo viaggio attraverso l'Europa. In questa istituzione si esercitava come professore, occupando la posizione fino al 1921.

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All'Università di Chicago, Millikan ha lavorato come ricercatore ed educatore, scoprendo nell'insegnamento di alcune delle sue grandi passioni.

Nel 1921 lasciò l'Università di Chicago per diventare direttore del Norman Bridge Physics, situato presso il California Institute of Technology (Caltech) a Pasadena.

Durante la sua vita, Millikan ha dettato le sedie in diverse aree della fisica, è stato rettore del laboratorio di fisica presso il Norman Bridge Institute e direttore di Caltech.

L'entusiasmo di Millikan per l'educazione

Millikan era uno studente eccellente con grande facilità per l'insegnamento, quindi alla fine del suo secondo anno a Oberlin, il professore che gli ha insegnato il greco ha chiesto di dettare l'argomento della fisica elementare.

Si preparava duramente per questa allocazione durante le vacanze estive dell'anno 1889. Millikan ha risolto tutti i problemi del libro di testo di fisica, quindi si prende cura degli studenti di lavorare i problemi durante tutto l'anno del corso.

Per Millikan, l'atto di risolvere molti problemi è stata la migliore metodologia per l'insegnamento della fisica. Questo sistema di apprendimento è stato difeso dallo scienziato per tutta la vita, quindi è anche considerato un grande appassionato di educazione.

Questa motivazione lo ha portato ad essere autore di una serie di testi innovativi sulla metodologia di insegnamento. I libri scritti da Millikan includevano molti problemi che incorporavano domande concettuali, che per il momento erano molto nuove.

Millikan come agente pubblicitario nell'istruzione

A causa della sua determinazione a sollevare il prestigio di Caltech, Millikan era qualificato come uno dei grandi agenti pubblicitari nel campo dell'educazione. Ciò era necessario per trasformare l'Istituto in un centro di grande prestigio nell'insegnamento delle scienze naturali e dell'ingegneria.

Tuttavia, differisce fortemente con i suoi colleghi in materia di politica, filosofia e religione. Inoltre, i loro metodi amministrativi non erano convenzionali, ma la loro leadership personale era elementare per le situazioni per seguire il corso giusto.

In conclusione, si può dire che l'influenza di Millikan era un pilastro fondamentale nello sviluppo e nella formazione di fisici e ricercatori dagli Stati Uniti.

Millikan's Investigations: il carico di elettroni e altri contributi

- Stima del carico elettronico

Millikan iniziò i suoi studi sul carico di elettroni nel 1907, a partire dal modello fisico H. A. Wilson (1874-1964). L'indagine ha incontrato diverse fasi.

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La prima fase è stata quella di ionizzare l'aria in una camera di nebbia e quindi condensare gli ioni in una nuvola. In questo modo, ha osservato e misurato la caduta della nuvola solo sotto l'azione di gravità.

Successivamente ha valutato la caduta di una nuvola ionizzata, ma sotto l'influenza di una forza elettrica verticale che si sovrappone alla gravità. Dopo diversi processi, è riuscito a progettare l'esperimento di caduta di petrolio, che gli ha permesso di calcolare la carica elettrica fondamentale e la sua massa.

Ciò è stato ottenuto da un equipaggiamento che ha disperso l'olio in gocce molto piccole. Questi sono caduti attraverso un buco in cui sono stati sottoposti al campo elettrico.

Apparato di caduta di olio originale. Progettato da Millikan. Fonte: Wikipedia Commons.

Attraverso l'uso di obiettivi speciali, potrebbe essere visualizzato un calo e, misurando la velocità della caduta, lo scienziato è riuscito a stimare il valore della massa elettronica. L'esperimento è stato ripetuto più volte.

In questo modo, Millikan ha determinato il carico di base ed è anche riuscito a stabilire il suo valore. Nel 1909 pubblicò l'articolo in cui spiegò la tecnica che usava per la determinazione del carico di elettroni.

- Funziona la fotolecidità

Le sue prime opere e pubblicazioni sulla fotoelettricità furono fatte dal 1907 con il suo studente G. Winchester. L'obiettivo era indagare se la corrente fotoelettrica e il potenziale limitante dipendevano dalla temperatura del metallo che emette.

Durante queste indagini, Millikan ha dovuto affrontare errori in serie nei processi, come l'importanza della pulizia delle superfici dei metalli e il pericolo di usare le scintille come sorgente di luce a onde corte, poiché scintille di scintille possono falsificare i potenziali misurati che inducono nell'elettrico dell'apparato Oscillazioni.

- Lo spettro ultravioletto estremo

Millikan ha concluso che era possibile condurre studi sulla luce ultravioletta usando scintille calde prodotte tra elettrodi metallici, grazie alla ricerca che ha fatto sui potenziali di queste scintille.

Questa scoperta era molto importante per la comunità scientifica, poiché tutti i precedenti sforzi sullo spettro ultravioletto corto erano stati limitati dalla loro estrema capacità di assorbimento.

Ma l'uso di una scintilla calda e una griglia di riflessione concava hanno risolto il problema, oltre a posizionare uno spettrografo a vuoto lungo l'intero percorso dei raggi.

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I primi risultati ottenuti con uno spettrografo a vuoto di questo tipo sono stati descritti da Millikan e Sawyer nel 1918.

- Raggi cosmici

Lo studio dei raggi cosmici risale all'inizio del XX secolo. Erano approcci sperimentali in cui, mediante l'uso di elettroscopi, sono stati misurati i processi di scarico in relazione all'altitudine.

Millikan ha avuto giorni difficili nelle sue attività di ricerca sui raggi cosmici. In questo aspetto sono evidenziati i suoi vigorosi dibattiti sulla natura e l'origine dei raggi cosmici. Si può stabilire che le loro scoperte erano eventi importanti nel mondo della scienza negli anni '30.

Il design degli esperimenti

Durante il suo soggiorno a Pasadena, Millikan si interessò attivamente ai raggi cosmici. Nei suoi esperimenti ha usato elettroscus e barometri che ha inviato all'atmosfera con l'aiuto di palloncini che suonavano.

Questi palloncini hanno raggiunto le altezze che hanno raggiunto 11,2 e 15,2 chilometri. I valori strumentali sono stati raccolti in ascesa e discesa, che hanno reso possibile determinare il valore di scarico durante la procedura.

Questi esperimenti furono condotti da Millikan nella primavera del 1922 accanto a I. S. Bowen. La sua ricerca ha dimostrato che i raggi cosmici sono più penetranti di qualsiasi altra radiazione conosciuta.

È decisivo indicare che, prima delle indagini di Millikan, i raggi cosmici sono stati studiati solo da meteorologi e specialisti della radioattività. Dopo queste opere, è stato aperto un nuovo campo di studio e ricerche per i fisici dell'epoca.

Premi e distinzioni

Nel 1923, Millikan ricevette una comunicazione in cui fu annunciato di essere stato onorato con il premio Nobel in fisica per le sue ricerche sull'effetto fotoelettrico e sul carico di elettroni.

Millikan ha frequentato il terzo Congresso di Solvay a Bruxelles nel 1921, essendo il tema degli atomi del Congresso ed elettroni.

Ha ricevuto il dottorato onorario da venti -cinque università. Oltre al premio Comstock, alla medaglia di Edison e alla Hughes.

Riferimenti

1. Millikan, Il fisico che è venuto a vedere l'elettrone. Estratto il 28 dicembre, bbvaopenmind.com
2. Du Bridge l.A., Epstein p.A. Robert Andrews Millikan 1868-1953. Al libro di memorie biografiche. Estratto il 28 dicembre Nasonline.org
3. Reyes (1998). Alcune considerazioni sul ruolo dell'esperimento nelle opere sui raggi cosmici dell'inizio del XX secolo. Il caso di Robert Andrews Millikan. Estratto il 29 dicembre, ResearchGate.netto
4. Du Bridge l.A (1954). Robert Andrews Millikan: 1868-1953. Estratto il 28 dicembre: scienza.Sciencemag.org
5. Gullstrand a. (1924). Presentazione del premio Nobel a Robert a. Millikan. Estratto il 28 dicembre: scienza.Sciencemag.org
6. (S.A.) (S.F.) Millikan Oil-Drop Experiment. Estratto il 29 dicembre, Britannica.com