Robert Andrews Millikan: biografía, cálculo del electrón, otros aportes
Robert Andrews Millikan (1868-1953) fue un reconocido físico experimental, así como también un notable educador y figura pública en los Estados Unidos durante las primeras décadas del siglo XX. Así mismo, realizó numerosos aportes y descubrimientos en los campos de la electricidad, la óptica y la física molecular.
Sin embargo, el gran logro de Millikan fue el cálculo de la carga del electrón, el cual logró determinar gracias a lo que en la actualidad se conoce como el experimento de la gota de aceite.
Hoy en día, este trabajo es considerado como un ejemplo idóneo de la aplicación del método científico. No obstante, más allá de sus investigaciones, el éxito de Millikan se debió en gran medida a la larga experiencia adquirida producto de la persistencia en el estudio de los fenómenos naturales.
Índice del artículo
- 1 Biografía
- 2 Estudios realizados
- 3 Las investigaciones de Millikan: la carga del electrón y otros aportes
- 4 Premios y distinciones
- 5 Referencias
Robert Millikan nació un día 22 de marzo del año 1868 en Morrison, Illinois, y falleció el 19 de diciembre de 1953 en San Marino, California.
Al cumplir los cinco años, Millikan se mudó junto con su familia a McGregor, Iowa. Dos años después, los Millikan se residenciaron en Maquoketa, lugar donde Robert inició sus estudios de educación media. En líneas generales, se puede establecer que la educación familiar fue determinante en su vida profesional.
De igual forma, la devoción y pasión por su trabajo, el cual siempre estuvo por encima de sus deseos y aspiraciones personales, además de su gran honestidad intelectual, lo llevaron a tener éxitos en la ciencia y la vida pública.
En 1902 contrajo nupcias con Greta Blanchard y disfrutó su luna de miel en Europa. Fruto de esta unión nacieron tres hijos: Clark, Glenn Allen y Max Franklin.
En 1886 inició sus estudios en el Colegio de Oberlin, donde aprendió trigonometría, geometría analítica y griego. Se graduó en el año 1891 y obtuvo su doctorado en física en la Universidad de Columbia en 1895, siendo el primero en conseguirlo en el departamento donde estudió.
Luego de recibir el doctorado, Millikan viajó a Alemania (1895-1896), lugar donde realizó algunos estudios en universidades prestigiosas como la de Gotinga y Berlin.
En su paso por Europa se relacionó con importantes investigadores como el físico alemán Roentgen (1845-1923), descubridor de los rayos X, o el francés Becquerel (1852-1903), cuyos estudios sobre la radioactividad fueron determinantes dentro del mundo científico.
En 1910 se le ofreció a Millikan un trabajo como asistente en el Laboratorio Ryerson en la Universidad de Chicago, por lo que al aceptarlo finalizó su periplo por Europa. En dicha institución ejerció como profesor, ocupando el cargo hasta 1921.
En la Universidad de Chicago, Millikan trabajó afanadamente como investigador y educador, descubriendo en la enseñanza unas de sus grandes pasiones.
En 1921 dejó la Universidad de Chicago para convertirse en el director del Laboratorio de Física del Puente Norman, ubicado en el Instituto de Tecnología de California (Caltech) en Pasadena.
Durante su vida, Millikan dictó cátedras en distintas áreas de la física, fue rector del laboratorio de física en el Instituto Norman Bridge y director del Caltech.
Millikan era un estudiante excelente y con gran facilidad para la enseñanza, por lo que al final de su segundo año en Oberlin, el profesor que le enseñaba griego le pidió dictar la materia de física elemental.
Se preparó arduamente para esta asignación durante las vacaciones de verano del año 1889. Millikan resolvió todos los problemas del libro del texto de física, esmerándose luego para que los estudiantes trabajaran los problemas durante todo el año del curso.
Para Millikan, el acto de resolver muchos problemas era la mejor metodología para la enseñanza de la física. Este sistema de aprendizaje la defendió el científico durante toda su vida, por lo que se le considera además un gran entusiasta de la educación.
Esta motivación lo llevó a ser coautor de una serie de textos innovadores en cuanto a la metodología de la enseñanza. Los libros escritos por Millikan incluían muchos problemas que incorporaban preguntas conceptuales, lo cual fue muy novedoso para la época.
Debido a su determinación por elevar el prestigio de Caltech, Millikan fue calificado como uno de los grandes agentes de publicidad en el campo de la educación. Esto fue necesario para transformar al Instituto en un centro de gran prestigio en la enseñanza de las ciencias naturales y la ingeniería.
Sin embargo, difería fuertemente con sus colegas en asuntos de política, filosofía y religión. Además, sus métodos administrativos no eran convencionales, pero su liderazgo personal fue elemental para que las situaciones tomaran el curso correcto.
En conclusión, se puede afirmar que la influencia de Millikan fue un pilar fundamental en el desarrollo y formación de los físicos e investigadores de los Estados Unidos.
Millikan inició sus estudios sobre la carga del electrón en 1907, partiendo del modelo del físico H. A. Wilson (1874-1964). La investigación cumplió varias etapas.
La primera fase consistió en ionizar el aire en una cámara de niebla, para luego condensar los iones en una nube. De esta forma, observó y midió la caída de la nube solo bajo la acción de la gravedad.
Posteriormente evaluó la caída de una nube ionizada, pero bajo la influencia de una fuerza eléctrica vertical que se superpone a la gravedad. Luego de varios procesos, logró diseñar el experimento de la gota de aceite, lo que le permitió calcular la carga eléctrica fundamental y su masa.
Esto lo consiguió mediante un equipo que dispersaba aceite en gotas muy pequeñas. Estas caían por un orificio donde eran sometidas al campo eléctrico.
A través de la utilización de lentes especiales se podía visualizar una gota y, midiendo la rapidez de la caída, el científico logró estimar el valor de la masa del electrón. El experimento fue repetido varias veces.
De esta manera, Millikan determinó la carga básica y además logró establecer su valor. En el año 1909 publicó el artículo donde explicaba la técnica que utilizó para la determinación de la carga del electrón.
Sus primeros trabajos y publicaciones sobre fotoelectricidad los realizó a partir del año 1907 junto a su estudiante G. Winchester. El objetivo era investigar si la corriente fotoeléctrica y el potencial limitante dependían de la temperatura del metal emisor.
Durante estas investigaciones, Millikan tuvo que enfrentarse a una serie errores en los procesos, como la importancia de limpiar las superficies metálicas y el peligro de usar chispas como fuente de luz de onda corta, ya que las descargas de chispas pueden falsificar los potenciales medidos induciendo en el aparato oscilaciones eléctricas.
Millikan concluyó que era posible realizar estudios sobre la luz ultravioleta utilizando las chispas calientes producidas entre electrodos metálicos, gracias a la investigación que realizaba acerca de los potenciales de dichas chispas.
Este hallazgo fue muy importante para la comunidad científica, dado que todos los esfuerzos anteriores sobre el espectro ultravioleta corto, habían sido limitados por su extrema capacidad de absorción.
Pero el uso de una chispa caliente y de una rejilla de reflexión cóncava resolvió el problema, además de colocar un espectrógrafo de vacío a lo largo del todo el camino de los rayos.
Los primeros resultados obtenidos con un espectrógrafo de vacío de este tipo fueron descritos por Millikan y Sawyer en 1918.
El estudio de los rayos cósmicos data de principios del siglo XX. Eran acercamientos experimentales donde mediante la utilización de electroscopios se medían los procesos de descarga en relación con la altitud.
Millikan tuvo días difíciles en sus actividades de investigación sobre los rayos cósmicos. En este aspecto son destacados sus vigorosos debates sobre la naturaleza y el origen de los rayos cósmicos. Se puede establecer que sus hallazgos fueron eventos importantes en el mundo de la ciencia en la década de 1930.
El diseño de los experimentos
Durante su estadía en Pasadena, Millikan volvió a interesarse activamente en los rayos cósmicos. En sus experimentos utilizó electroscopios y barómetros que enviaba a la atmósfera con la ayuda de globos que sonaban.
Estos globos alcanzaron alturas que llegaron hasta los 11,2 y los 15,2 kilómetros. Los valores instrumentales se recopilaban en el ascenso y el descenso, lo que hacia posible determinar el valor de la descarga durante el procedimiento.
Estos experimentos los realizó Millikan en la primavera de 1922 junto a I. S. Bowen. Sus investigaciones demostraron que los rayos cósmicos son más penetrantes que cualquier otra radiación conocida.
Es determinante indicar que, antes de las investigaciones de Millikan, los rayos cósmicos eran estudiados solo por meteorólogos y especialistas en radiactividad. Luego de estos trabajos, se abrió para los físicos de la época un nuevo campo de estudio e investigación.
En el año 1923, Millikan recibió una comunicación donde le anunciaban que había sido honrado con el Premio Nobel de Física por sus investigaciones acerca del efecto fotoeléctrico y la carga del electrón.
Millikan asistió al Tercer Congreso Solvay de Bruselas en el año 1921, siendo el tema del congreso átomos y electrones.
Recibió el Doctorado Honoris Causa de veinticinco universidades. Además del Premio Comstock, la Medalla Edison y la Medalla Hughes.
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