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Robert Andrews Millikan (Morrison, Illinois, 22 de marzo de 1868 - San Marino, California, 19 de diciembre de 1953) fue un físico estadounidense, conocido por su trabajo en física atómica. Estudió en las universidades de Columbia, Berlín y Gotinga. Se incorporó al cuerpo docente de la Universidad de Chicago en 1896, y en 1910 fue profesor de física. En 1923 le fue concedido el Premio Nobel de Física por los experimentos que le permitieron medir la carga de un electrón, comprobando que la carga eléctrica solamente existe como múltiplo de esa carga elemental. Otras aportaciones de Millikan a la ciencia son una importante investigación de los rayos cósmicos (como él los denominó) y los rayos X, y la determinación experimental de la constante de Planck.
BIOGRAFÍA
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En 1902 contrajo matrimonio con Greta Ervin Blanchard. Tuvieron tres hijos: Clark Blanchard, Glenn Allen y Max Franklin. En 1907, Millikan inició una serie de trabajos destinados a medir la carga del electrón, estudiando el efecto de los campos eléctrico y gravitatorio sobre una gota de agua. los resultados sugerían que la carga eléctrica de las gotas eran múltiplos de una carga eléctrica elemental, pero el experimento con gotas de agua no era suficientemente preciso para ser convincente, tenían tendencia a evaporarse rápidamente. Los resultados definitivos llegaron en 1910 cuando reemplazó las gotas de agua por gotas de aceite, deduciendo de sus observaciones el primer valor preciso de la "constante eléctrica elemental".
TRABAJO CIENTÍFICO
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Carga del electrón
A partir de 1949, mientras fue profesor en la Universidad de Chicago, Millikan comenzó a trabajar en su experimento con una gota de aceite con objeto de medir la carga del electrón. J. J. Thomson había descubierto la relación carga-masa del electrón, pero ninguna de ellas por separado. Por tanto, si uno de estos dos valores podía ser determinado, el otro podía calcularse fácilmente. Millikan y su estudiante de grado Harvey Fletcher utilizaron el experimento de la gota de aceite para medir la carga del electrón (y con ello su masa) y el Número de Avogadro.
Aunque la autoría del descubrimiento era doble, Millikan, a sabiendas que la determinación de la carga del electrón le forjaría una reputación en la comunidad científica, hizo un trato con Harvey Fletcher para que apareciera Millikan como único autor del artículo sobre la determinación de la carga del electrón y, como compensación, le permitiría a Fletcher ser el único autor del artículo sobre la determinación del Número de Avogadro, pudiendo utilizarlo como base de su tesis doctoral. El trato lógicamente no era del agrado de Fletcher pero, teniendo en cuenta que Robert A. Millikan era su mentor, no tuvo más remedio que aceptar. tras la defensa de su doctorado en 1911, Harvey Fletcher no continuó trabajando con Robert Millikan, no obstante, los dos mantuvieron una buena relación el resto de su vida y la historia no se hizo pública hasta la muerte de ambos.
Tras la publicación de los resultados en 1910, el físico austriaco Felix Ehrenhaft intentando reproducir el experimento de la gota de aceite, obtuvo resultados contradictorios y esto inició una batalla que duraría años, hasta que en 1913 Robert A. Millikan publicara sus datos definitivos.
La carga elemental es una de las constantes fundamentales de la física y su determinación precisa es de gran importancia para la ciencia. El experimento de Millikan medía la fuerza de una pequeña gota cargada suspendida contra la fuerza gravitatoria por un campo eléctrico creado entre dos electrodos. Conociendo el campo eléctrico, la carga acumulada sobre la gota podía ser determinada. El experimento se repitió muchas veces obteniéndose una carga elemental única (1,592 x10-19 coulomb). El valor actual asociado a la misma es de 1,602176487|(40) x 10-19 C y existen variadas razones para justificar esta desviación, entre ellas la inapropiada estimación del valor de la viscosidad del aire.
La belleza del experimento de la gota de aceite es que al mismo tiempo que determinaba de forma precisa la carga fundamental, el aparato de Millikan también demostró que la carga estaba cuantizada.
El experimento de la gota de aceite
En su experimento, Millikan medía la fuerza eléctrica sobre una pequeña gota cargada debida a un campo eléctrico creado entre dos electrodos cuando la gota se encontraba en el campo gravitatorio. Conociendo el campo eléctrico, era posible llevar a cabo la determinación de la carga acumulada sobre la gota.
Utilizando un atomizador formaba gotas de aceite, algunas de las cuales caían por un pequeño agujero en una región de campo eléctrico uniforme creado por dos placas paralelas cargadas. Mediante un microscopio se podía observar una determinada gota y conocer su masa midiendo la velocidad límite de caída. Gracias a la irradiación con rayos X se cargaba la gota, y ajustando el campo eléctrico se conseguía que permaneciera en reposo, en equilibrio estático, cuando la fuerza eléctrica era igual y opuesta a la gravitatoria. Millikan, haciendo una tarea larga y tediosa que implicó un conjunto de investigaciones colaterales, repitió el experimento numerosas veces y concluyó que los resultados obtenidos podían ser explicados si existía una carga elemental única (cuyo valor determinó) y las cargas identificadas eran múltiplos enteros de este número.
Existe una controversia sobre el proceso de selección de datos elegidos por Millikan para determinar la carga del electrón. Esto fue estudiado por Allan Franklin, un antiguo experimentador de altas energías y actual estudioso de la Historia de la Ciencia de la Universidad de Colorado, quien después de analizar cada una de las gotas que Robert A. Millikan omitió en su artículo de 1913, demostró que todas las omisiones se habían debido a razones de error experimental. Y lo que aún es más importante, que aunque Millikan hubiera incluido todos esos datos, el resultado final apenas hubiera variado.
El mejor estudio sobre el experimento de Millikan es Subelectrons, Presuppositions and the Millikan-Ehrenhalft Dispute de Gerald Holton, quien llega a decir que el artículo de 1909 donde Robert A. Millikan describe su método es notable por la honestidad de su presentación. Millikan incluyó juicios personales sobre la fiabilidad y validez de cada una de las 38 observaciones de gotas.
El efecto fotoeléctrico
Cuando Einstein publicó su artículo sobre la naturaleza corpuscular de la luz: «Un punto de vista heurístico sobre la producción y transformación de luz», Millikan estaba convencido de que algo tenía que estar mal. Los científicos llevaban 50 años convencidos de que la luz era una onda, y Millikan era uno de ellos. Por lo que se dispuso a demostrar que la teoría de Einstein era errónea.
Durante una década estuvo experimentando, para lo cual tuvo que construirse un «taller mecánico en vacío» con objeto de poder disponer de una superficie metálica muy limpia que actuara de foto-electrodo.
El experimento medía la energía de los electrones que eran emitidos por una placa metálica sobre la que incidía un rayo de luz. Sin embargo, para su sorpresa, los resultados parecían confirmar la teoría de Einstein de la naturaleza corpuscular de la luz. Pero no solo eso, el experimento permitió la determinación más precisa hasta la fecha del valor de la constante de Planck. En su autobiografía de 1950, declararía que su trabajo «difícilmente permitía cualquier otra interpretación que la que Einstein había originalmente sugerido, concretamente la teoría semi-corpuscular o la teoría fotónica de la luz».
Millikan no aceptaba que la luz estuviese compuesta por cuantos; solo admitiría que las matemáticas de Einstein no correspondían con sus experimentos. Millikan describió la teoría de Einstein sobre las partículas de luz como una «hipótesis atrevida, por no llamarla insensata». Sabía que sin las ecuaciones de Einstein no se podía explicar el fenómeno de la fotoelectricidad usando el punto de vista clásico sobre la luz, por lo que entendía que algo tenía que cambiar, aunque la introducción arbitraria de los fotones no era, para su gusto, la respuesta. Además Millikan trabajaba con Michelson (su director de tesis), que creyó toda su vida en la existencia de un éter a través del cual las ondas de luz viajaban (a pesar de que sus propios experimentos demostraban su no existencia), por lo que creía en la naturaleza ondulatoria de la luz como la única posible.
Pero aunque sus resultados confirmaron las predicciones teóricas de Einstein en todos los detalles, Robert A. Millikan mantuvo un espíritu muy conservador sobre los nuevos descubrimientos que se estaban haciendo en física. Incluso en una versión de sus libros de texto de 1927, seguiría exponiendo la existencia del éter y presentando la teoría de la relatividad de forma cauta.
IMAGENES FAMILIARES
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Visita a Max Laue en Berlín. Desde la izquierda: Walther Nernst, Albert Einstein,
Max Planck, Robert A. Millikan, Max Laue, 1928
El Premio Nobel de Física de 1923 Robert A. Millikan durante
una conferencia en la Sociedad de Física de Berlín, 1931
El Premio Nobel de Física Robert A. Millikan y Karl Scheel (derecha), 1923
Albert Einstein señala el modelo del telescopio que se está construyendo para el
Instituto de Tecnología de California en la planta del sur de Filadelfia de Westinghouse
Electric and Manufacturing Company. Mirando desde la izquierda están: A. W. Robertson, Einstein, Robert A. Millikan, G. H. Froebel y J. Ormondroyd
Con Albert Einstein en la inauguración del telescopio del
Instituto de Tecnología de California. 30 de abril de 1937
Desde la izquierda: Millikan, Arnold Sommerfeld, Prof. Corbino con motivo
del comienzo del Primer Congreso Internacional de Investigación
en Desmantelamiento Atómico, en Roma
Ales Hrdlicka, izquierda, del Instituto Smithsonian y Robert A. Millikan de la
Institución de Tecnología de California de Pasadena, California, en la
reunión general de la Sociedad Filosófica Estadounidense en Filadelfia
Reunión de científicos en Los ängeles. Cuando el Dr. Einstein (izquierda) llegó a
Los ängeles a bordo del SS Okland, Robert A. Millikan (derecha), director del
Instituto de Tecnología de California, estuvo presente para saludarlo
El profesor Albert Einstein y la Sra. Einstein se ven aquí a bordo del SS Okland
cuando fueron recibidos en Los Ángeles por Robert A. Millikan (derecha), director
del Instituto de Tecnología de California
El Dr. Albert Einstein, padre de la relatividad, con el Dr. Robert A. Millikan
y el Dr. Albert A. Michelson, los principales científicos estadounidenses
del Instituto de Tecnología de California
El general George S. Patton, Jr., a la derecha, presenta al presidente del consejo de administración de la Biblioteca Huntington, Robert A. Millikan, un paquete que contiene las copias originales de las leyes de Nuremberg, en la biblioteca Huntington de San Marino, California, el 11 de junio de 1945.
Premios Forest Lawn (Periodismo), 25 de abril de 1952
Premios Forest Lawn (Periodismo), 25 de abril de 1952
Amigos de la Biblioteca Huntington, 2 de junio de 1952. Doctor John Pomfret
(Director de la Biblioteca Huntington), Homer D. Crotty (Presidente de "Amigos de la Biblioteca Huntington") y el Doctor Robert A. Millikan (Presidente de la Junta de Síndicos)
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TABLA RESUMEN ROBERT ANDREWS MILLIKAN
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