ROBERT ANDREWS MILLIKAN: BIOGRAFIJA, IZRAČUN ELEKTRONA, DRUGI PRILOZI - BIOGRAFIJE - 2025

Robert Andrews Millikan (1868-1953) bio je poznati eksperimentalni fizičar, kao i ugledni nastavnik i javni lik u Sjedinjenim Državama tijekom prvih desetljeća 20. stoljeća. Isto tako, dao je brojne priloge i otkrića u područjima električne energije, optike i molekularne fizike.

Međutim, Millikanovo veliko postignuće bio je izračun naboja elektrona, koji je uspio odrediti zahvaljujući onome što je danas poznato kao eksperiment s kapanjem ulja.

Robert A. Millikan sa Kalifornijskog tehnološkog instituta (Caltech) 1947. Izvor: Wikipedia commons

Danas se ovo djelo smatra idealnim primjerom primjene znanstvene metode. Međutim, izvan njegovih istraživanja, uspjeh Millikana uvelike je posljedica dugogodišnjeg iskustva stečenog kao rezultat upornosti u proučavanju prirodnih pojava.

Biografija

Osobni život

Robert Millikan rođen je 22. ožujka 1868. u Morrisonu u državi Illinois, a umro je 19. prosinca 1953. u San Marinu u Kaliforniji.

Kad mu je bilo pet godina, Millikan i njegova obitelj preselili su se u McGregor, Iowa, a dvije godine kasnije, Millikans su se nastanili u Maquoketi, gdje je Robert započeo srednjoškolsko obrazovanje. Općenito, može se utvrditi da je obiteljski odgoj bio presudan u njegovom profesionalnom životu.

Slično tome, njegova predanost i strast prema njegovu radu, koja je uvijek bila iznad njegovih osobnih želja i težnji, uz veliku intelektualnu iskrenost, doveli su ga do postizanja uspjeha u znanosti i javnom životu.

1902. oženio se Gretom Blanchard i uživao u njihovom medenom mjesecu u Europi. Kao rezultat ove zajednice rođeno je troje djece: Clark, Glenn Allen i Max Franklin.

Primijenjene studije

Godine 1886. započeo je studij na Oberlin koledžu, gdje je naučio trigonometriju, analitičku geometriju i grčki jezik. Diplomirao je 1891. i doktorirao fiziku na Sveučilištu Columbia 1895. godine, što je bio prvi koji je to učinio na odjelu na kojem je studirao.

Nakon što je doktorirao, Millikan je otputovao u Njemačku (1895-1896), gdje je studirao na prestižnim sveučilištima kao što su Göttingen i Berlin.

Tijekom boravka u Europi odnosio se na važne istraživače poput njemačkog fizičara Roentgena (1845-1923), otkrivača rendgenskih zraka ili francuskog Becquerela (1852-1903), čija su istraživanja o radioaktivnosti bila presudna u znanstvenom svijetu.

Povratak u Ameriku

Godine 1910. Millikanu je ponuđen posao asistenta u laboratoriju Ryerson na Sveučilištu u Chicagu, pa je prihvaćanjem toga završio turneju po Europi. U ovoj ustanovi radio je kao učitelj, obnašao je dužnost do 1921. godine.

Na Sveučilištu u Chicagu Millikan je radio kao istraživač i odgajatelj, otkrivši neke svoje velike strasti u poučavanju.

1921. napustio je Sveučilište u Chicagu kako bi postao direktor laboratorija za fiziku mosta Norman, smještenog na kalifornijskom tehnološkom institutu (Caltech) u Pasadeni.

Tokom svog života Millikan je predavao profesore u različitim područjima fizike, bio je rektor laboratorija za fiziku na Institutu Norman Bridge i direktor Caltech-a.

Millikanov entuzijazam za obrazovanje

Millikan je bio izvrstan student s odličnim mogućnostima za podučavanje, pa ga je krajem druge godine na Oberlinu profesor koji ga je podučavao grčki tražio da predaje osnovnu fiziku.

Snažno se pripremio za taj zadatak tijekom ljetnog odmora 1889. Millikan je riješio sve probleme iz udžbenika fizike, a zatim je izišao iz smjera kako bi studenti mogli raditi na problemima tijekom čitave godine.

Za Millikana je čin rješavanja mnogih problema bio najbolja metodologija za podučavanje fizike. Taj je sustav učenja naučnik branio tijekom svog života, zbog čega ga se također smatra velikim ljubiteljem obrazovanja.

Ta motivacija dovela ga je do toga da je koautor niza inovativnih tekstova u pogledu nastavne metodologije. Knjige koje je napisao Millikan uključivali su mnoge probleme koji uključuju konceptualna pitanja, što je za to vrijeme bilo vrlo novo.

Millikan kao reklamni agent u obrazovanju

Zbog svoje odlučnosti da podigne ugled Caltech-a, Millikan je ocijenjen jednim od glavnih agenata promidžbe na polju obrazovanja. To je bilo potrebno da se Institut pretvori u visoko prestižno središte za nastavu prirodnih znanosti i inženjerstva.

Međutim, s kolegama se jako razlikovao u pitanjima politike, filozofije i religije. Nadalje, njegove administrativne metode bile su nekonvencionalne, ali njegovo je osobno vodstvo bilo presudno za situacije u kojima je bilo ispravno.

U zaključku se može reći da je utjecaj Millikana bio temeljni stup u razvoju i obuci fizičara i istraživača u Sjedinjenim Državama.

Millikanove istrage: naboj elektrona i drugi prilozi

- Procjena naboja elektrona

Millikan je započeo studije naelektrisanja elektrona 1907. godine po uzoru na fizičara HA Wilsona (1874-1964). Istraga je prošla kroz nekoliko faza.

Prva se faza sastojala od ioniziranja zraka u oblačnoj komori, a zatim kondenziranja iona u oblaku. Na taj je način promatrao i mjerio pad oblaka samo pod djelovanjem gravitacije.

Kasnije je procijenio pad ioniziranog oblaka, ali pod utjecajem vertikalne električne sile koja se nanosi gravitacijom. Nakon nekoliko procesa, uspio je osmisliti eksperiment s kapanjem ulja, koji mu je omogućio izračunavanje osnovnog električnog naboja i njegove mase.

To je postignuto pomoću opreme koja je ulje raspršila u vrlo malim kapi. Propale su kroz rupu u kojoj su bile izložene električnom polju.

Originalni aparat kapi za ulje. Dizajnirao Millikan. Izvor: Wikipedia commons.

Korištenjem posebnih leća, kap se može vizualizirati i mjerenjem brzine pada znanstvenik je mogao procijeniti vrijednost mase elektrona. Eksperiment je ponovljen nekoliko puta.

Na taj je način Millikan odredio osnovno opterećenje i također uspio utvrditi njegovu vrijednost. 1909. objavio je članak u kojem je objasnio tehniku ​​koju je koristio za određivanje naboja elektrona.

- Rad u fotoelektričnosti

Njegovi prvi radovi i publikacije o fotoelektričnosti provedene su od 1907. sa njegovim studentom G. Winchesterom. Cilj je bio istražiti ovise li fotoelektrična struja i granični potencijal o temperaturi metala koji emitira.

Tijekom ovih ispitivanja Millikan se morao suočiti s brojnim greškama u procesu, poput važnosti čišćenja metalnih površina i opasnosti od upotrebe iskre kao izvora kratkog vala, jer ispuštanje iskre može falsificirati izmjerene potencijale poticanjem električne oscilacije u uređaju.

- Ekstremni ultraljubičasti spektar

Millikan je zaključio da su moguće studije ultraljubičastog svjetla pomoću vrućih iskre proizvedenih između metalnih elektroda zahvaljujući njegovim istraživanjima potencijala tih iskre.

Ovaj je nalaz bio vrlo važan za znanstvenu zajednicu, jer su sva dosadašnja nastojanja na kratkom ultraljubičastom spektru bila ograničena ekstremnim sposobnostima apsorpcije.

Ali upotreba vruće iskre i konkavna reflektirajuća rešetka riješili su problem, kao i postavljanje vakuumskog spektrografa duž cijelog putanja zraka.

Prve rezultate dobivene vakuumskim spektrografom ove vrste opisali su Millikan i Sawyer 1918. godine.

- Kozmičke zrake

Proučavanje kozmičkih zraka datira iz početka 20. stoljeća. Oni su bili eksperimentalni pristupi gdje su se pomoću elektroskopa mjerili procesi pražnjenja u odnosu na nadmorsku visinu.

Millikan je imao teške dane u svojim istraživačkim aktivnostima na kozmičkim zrakama. U tom smislu ističu se njegove snažne rasprave o prirodi i podrijetlu kozmičkih zraka. Može se utvrditi da su njegovi nalazi bili važni događaji u svijetu znanosti 1930-ih.

Dizajn eksperimenata

Za vrijeme boravka u Pasadeni, Millikan se ponovno počeo aktivno zanimati za kozmičke zrake. U svojim je eksperimentima koristio elektroskop i barometar koji je slao u atmosferu uz pomoć zvučnih balona.

Ti su baloni dosezali visine do 11,2 i 15,2 kilometra. Instrumentalne vrijednosti sakupljane su na usponu i spuštanju što omogućava utvrđivanje vrijednosti šoka tijekom postupka.

Te je eksperimente Millikan izveo u proljeće 1922. s IS Bowenom. Njihova su istraživanja pokazala da su kozmičke zrake prodora više od bilo kojeg drugog poznatog zračenja.

Odlučno je naznačiti da su, prije Millikanovih istraživanja, kozmičke zrake proučavali samo meteorolozi i specijalisti radioaktivnosti. Nakon tih radova otvoreno je novo polje proučavanja i istraživanja za tadašnje fizičare.

Nagrade i odlikovanja

Godine 1923. Millikan je primio poruku u kojoj je objavio da je nagrađen Nobelovom nagradom za fiziku za svoja istraživanja fotoelektričnog učinka i naboja elektrona.

Millikan je sudjelovao na Trećem solvajskom kongresu u Bruxellesu 1921. godine, a tema kongresa bili su atomi i elektroni.

Doktorirao je Honoris Causa doktorat na dvadeset i pet sveučilišta. Pored nagrade Comstock, medalja Edison i medalja Hughes.

Reference

1. Millikan, fizičar koji je došao vidjeti elektron. Preuzeto 28. prosinca s: bbvaopenmind.com
2. Du Bridge LA, Epstein PA Robert Andrews Millikan 1868-1953. Biografski memoar. Preuzeto 28. prosinca s: nasonline.org
3. Reyes (1998). Neka razmatranja o ulozi eksperimenta u djelima o kozmičkim zrakama početka 20. stoljeća. Slučaj Roberta Andrewa Millikana. Preuzeto 29. prosinca s: Researchgate.net
4. Du Bridge LA (1954). Robert Andrews Millikan: 1868-1953. Preuzeto 28. prosinca s: science.sciencemag.org
5. Gullstrand A. (1924). Dodjela Nobelove nagrade Robertu A. Millikanu. Preuzeto 28. prosinca s: science.sciencemag.org
6. (SA) (sf) pokus s kapljicama ulja Millikan. Preuzeto 29. prosinca s: britannica.com