ROBERT ANDREWS MILLIKAN: ÉLETRAJZ, AZ ELEKTRON KISZÁMÍTÁSA, EGYÉB HOZZÁJÁRULÁSOK - ÉLETRAJZOK - 2025

Robert Andrews Millikan (1868-1953) híres kísérleti fizikus, valamint figyelemre méltó oktató és közszereplő az Egyesült Államokban a 20. század első évtizedeiben. Hasonlóképpen számos hozzászólást és felfedezést tett az elektromosság, az optika és a molekuláris fizika területén.

Millikan nagy sikere azonban az elektron töltés kiszámítása volt, amelyet az olajcsepp-kísérletnek köszönhetően tudott meghatározni.

Robert A. Millikan, a kaliforniai Technológiai Intézet (Caltech) 1947. Forrás: Wikipedia

Ma ezt a munkát a tudományos módszer alkalmazásának ideális példájának tekintik. Kutatásain túl Millikan sikere nagyrészt annak tudható be, hogy a természeti jelenségek vizsgálata során kitartás eredményeként szerzett hosszú tapasztalatokat szereztek.

Életrajz

Magánélet

Robert Millikan 1868 március 22-én született Morrisonban (Illinois), és 1953. december 19-én halt meg a kaliforniai San Marinóban.

Öt éves korában Millikan és családja McGregorba költözött, Iowa. Két évvel később a Millikans Maquoketa-ban telepedett le, ahol Robert megkezdte középiskolai tanulmányait. Általánosságban megállapítható, hogy a családi nevelés döntő jelentőségű volt szakmai életében.

Hasonlóképpen munkája iránti szenvedélye és szenvedélye, amely mindig is meghaladta a személyes vágyait és törekvéseit, nagy intellektuális őszinteségén kívül, vezette őt a tudomány és a társadalmi élet sikeréhez.

1902-ben feleségül vette Greta Blanchardot, és Európában élvezte a nászútjukat. Ennek az uniónak köszönhetően három gyermek született: Clark, Glenn Allen és Max Franklin.

Alkalmazott tanulmányok

1886-ban kezdte tanulmányait az Oberlin Főiskolán, ahol trigonometria, analitikus geometria és görög nyelvet tanulott. 1891-ben végzett és 1895-ben a Columbia Egyetemen szerezte fizikai doktorátust, amikor elsőként végzett az osztályon, ahol tanult.

Doktori fokozatának megszerzése után Millikan Németországba utazott (1895-1896), ahol olyan tekintélyes egyetemeken tanult, mint például a Göttingen és a Berlin.

Európában töltött ideje alatt olyan fontos kutatókhoz kapcsolódott, mint például a német fizikus Roentgen (1845–1923), a röntgenfelfedező vagy a francia Becquerel (1852–1903), akiknek a radioaktivitással kapcsolatos tanulmányai meghatározóak voltak a tudományos világban.

Vissza Amerikába

1910-ben Millikannak asszisztensi állást ajánlottak fel a Chicagói Egyetem Ryerson laboratóriumában, így elfogadásával befejezte Európa-turnéját. Ebben az intézményben tanárként dolgozott, 1921-ig töltötte be a posztot.

A Chicagói Egyetemen Millikan kutatóként és oktatóként dolgozott, felfedezve a tanítás iránti szenvedélyeit.

1921-ben elhagyta a Chicagói Egyetemet, hogy a Norvég hídfizikai laboratórium igazgatójává váljon, amely a pasadenai Kaliforniai Technológiai Intézetben (Caltech) található.

Az életében Millikan professzorokat tanított a fizika különféle területein, a Norman Bridge Intézet fizikai laboratóriumának rektora és a Caltech igazgatója volt.

Millikan lelkesedése az oktatás iránt

Millikan kiváló hallgató volt, nagyszerű tanítási lehetőségekkel, tehát második évének végén Oberlinben a görögül tanított professzor megkérte az alapfizika tanítását.

Az 1889-es nyaralás alatt keményen felkészült erre a feladatra. Millikan megoldotta a fizika tankönyvben szereplő összes problémát, majd elhagyta az útját, hogy a hallgatók a kurzus során egész évben dolgozzanak a problémákon.

Millikan számára sok probléma megoldása volt a legjobb módszer a fizika oktatásához. Ezt a tanulási rendszert a tudós egész életében védte, ezért is nagy oktatási rajongónak tekintik.

Ez a motiváció vezetett egy innovatív szöveg-sorozat társszerzőjéhez az oktatási módszertan szempontjából. A Millikan által írt könyvek sok olyan problémát tartalmaztak, amelyekben fogalmi kérdéseket vettek fel, ez az idő nagyon újszerű volt.

Millikan mint oktatási reklámügynök

Annak eltökéltsége miatt, hogy emeli a Caltech hírnevét, Millikan az oktatás terén az egyik nagy reklámügynöknek minősítették. Erre azért volt szükség, hogy az intézet a természettudományok és a műszaki tudomány oktatását rendkívül tekintélyes központvá alakítsa.

A politika, a filozófia és a vallás kérdéseiben azonban kollégáival erősen különbözött. Ráadásul adminisztratív módszerei nem szokványosak voltak, de személyes vezetése elengedhetetlen volt ahhoz, hogy a helyzetek helyesen haladjanak.

Összegzésképpen elmondható, hogy Millikan befolyása alapvető pillére volt a fizikusok és kutatók fejlesztésének és képzésének az Egyesült Államokban.

Millikan vizsgálata: elektron töltés és egyéb hozzájárulások

- Az elektron töltésének becslése

Millikan az elektron töltésével kapcsolatos tanulmányait 1907-ben kezdte, HA Wilson (1874-1964) fizikus modellje alapján. A vizsgálat több szakaszon ment keresztül.

Az első fázis a levegő ionizálását jelentette egy felhőkamrában, majd az ionok kondenzálását egy felhőben. Ily módon csak a gravitáció hatására figyelte meg és mérte meg a felhő esését.

Később értékelte egy ionizált felhő esését, de egy függőleges elektromos erő hatására, amelyet a gravitáció fed fel. Több folyamat után sikerült megterveznie az olajcsepp-kísérletet, amely lehetővé tette számolni az alapvető elektromos töltést és annak tömegét.

Ezt olyan berendezéssel érik el, amely nagyon kis cseppekben diszpergálta az olajat. Ezek egy lyukon estek át, ahol ki vannak téve az elektromos mezőnek.

Az olajcsepp eredeti készüléke. Millikan tervezte. Forrás: Wikipédia.

Speciális lencsék használatával egy csepp láthatóvá vált, és a zuhanás sebességének mérésével a tudós meg tudta becsülni az elektron tömegének értékét. A kísérletet többször megismételtük.

Ilyen módon Millikan meghatározta az alapterhelést, és sikerült meghatároznia annak értékét. 1909-ben publikálta a cikket, amelyben elmagyarázta az elektron töltésének meghatározására alkalmazott technikát.

- A fotoelektromos munka

Első munkáit és publikációit a fotoelektromosságról 1907-ben végezte tanulója, G. Winchester mellett. A cél az volt, hogy megvizsgáljuk, hogy a fotoelektromos áram és a korlátozó potenciál függ-e a kibocsátó fém hőmérséklettől.

E vizsgálatok során Millikannak számos folyamathibával kellett foglalkoznia, például a fémfelületek tisztításának fontosságával és a szikrák rövid hullámú fényforrásként való felhasználásának veszélyével, mivel a szikrakibocsátások meghamisíthatják a mért potenciált azáltal, hogy indukálják a készülék elektromos rezgései.

- A szélsőséges ultraibolya spektrum

Millikan arra a következtetésre jutott, hogy a fém elektródák között előállított forró szikrákkal végzett ultraibolya fény-vizsgálatok e szikrák potenciáljára irányuló kutatásainak köszönhetően lehetségesek.

Ez a megállapítás nagyon fontos volt a tudományos közösség számára, mivel a rövid ultraibolya spektrummal kapcsolatos minden korábbi erőfeszítést korlátozta annak extrém abszorpciós képessége.

De egy forró szikra és egy konkáv reflexiós rács megoldotta a problémát, valamint egy vákuum-spektrográfot helyez a teljes sugárút mentén.

Az ilyen típusú vákuum-spektrográfiával kapott első eredményeket Millikan és Sawyer 1918-ban írta le.

- Kozmikus sugarak

A kozmikus sugarak vizsgálata a 20. század elején nyúlik vissza. Kísérleti megközelítések voltak, ahol az elektroszkópok segítségével a kisülési folyamatokat megmérték a magassághoz viszonyítva.

Millikannak nehéz napjai voltak a kozmikus sugarakkal kapcsolatos kutatási tevékenységeiben. Ebben a tekintetben kiemelik a kozmikus sugarak természetéről és eredetéről folytatott élénk vitáit. Megállapítható, hogy eredményei az 1930-as évek fontos eseményei voltak a tudomány világában.

A kísérletek megtervezése

A Pasadena-ban töltött ideje alatt Millikan újra aktívan érdeklődött a kozmikus sugarak iránt. Kísérleteiben elektroszkópokat és barométereket használt, amelyeket hangos léggömbök segítségével küldött a légkörbe.

Ezek a léggömbök akár 11,2 és 15,2 kilométer magasságra is elérhettek. A műszeres értékeket emelkedéskor és leszálláskor összegyűjtöttük, így lehetővé vált a sokkérték meghatározása az eljárás során.

Ezeket a kísérleteket Millikan 1922 tavaszán hajtotta végre az IS Bowen mellett. Kutatásuk kimutatta, hogy a kozmikus sugarak jobban áthatolnak, mint bármely más ismert sugárzás.

Döntő annak feltüntetése, hogy Millikan vizsgálata előtt a kozmikus sugarakat csak meteorológusok és radioaktivitás szakemberek vizsgálták. E munkák után új tanulmányi és kutatási területet nyitottak a korabeli fizikusok számára.

Díjak és kitüntetések

1923-ban Millikan közleményt kapott, amelyben bejelentette, hogy a fizikai Nobel-díjjal kitüntették a fotoelektromos hatás és az elektron töltésének kutatásáért.

Millikan részt vett az 1921-es brüsszeli Solvay harmadik kongresszuson, amelynek tárgya atomok és elektronok.

Huszonöt egyetemen szerezte a Honoris Causa doktorátust. A Comstock-díj, az Edison-érme és a Hughes-érme mellett.

Irodalom

1. Millikan, a fizikus, aki az elektronhoz jött. Visszakeresés december 28-án: bbvaopenmind.com
2. Du Bridge LA, Epstein PA, Robert Andrews Millikan 1868-1953. Életrajzi memoár. Visszakeresés december 28-án: nasonline.org
3. Reyes (1998). Néhány megfontolás a kísérlet szerepéről a 20. század elejének kozmikus sugarakkal kapcsolatos munkáiban. Robert Andrews Millikan esete. Visszakeresés december 29-én: Researchgate.net
4. Du Bridge LA (1954). Robert Andrews Millikan: 1868-1953. Visszakeresés december 28-án: science.sciencemag.org
5. Gullstrand A. (1924). A Nobel-díj átadása Robert A. Millikannak. Visszakeresés december 28-án: science.sciencemag.org
6. (SA) (sf) Millikan olajcsepp-kísérlet. Visszakeresés december 29-én: britannica.com