MILLIKAN, Robert Andrews
Descripción
Robert Andrews Millikan (Morrison, Illinois, EE. UU. 1868 - San Marino, California, EE. UU. 1953). Físico experimental estadounidense y notable educador, conocido por su trabajo en física atómica. En 1923 fue galardonado con el Premio Nobel de Física, por sus trabajos sobre la carga del electrón y el efecto fotoeléctrico Otras de sus aportaciones fueron la investigación de los rayos cósmicos y los rayos X, y la determinación experimental de la constante de Planck. Además, publicó numerosos estudios técnicos y varios libros sobre la relación entre la ciencia y la religión.
Biografía
Robert Andrews Millikan nació el 22 de marzo de 1868 en Morrison (Illinois), Estados Unidos, zona rural en la que se crio. Segundo hijo de Mary Jane Andrews y Silas Franklin Millikan, un clérigo con una familia numerosa cuyos antepasados habían emigrado a Estados Unidos antes de 1750 y se trasladaron al Medio Oeste como pioneros. Cuando Robert tenía cinco años la familia se mudó a Iowa y en Maquoketa cursó la formación secundaria.
Su interés por la física no se manifestó desde el comienzo y trabajó como periodista durante algún tiempo. En 1886, ingresó en el Oberlin College en Ohio, donde siendo estudiante disfrutaba especialmente del griego y las matemáticas. En su segundo año, dio sus primeras clases de física. En 1891, se licenció en clásicos, siguió dos cursos de física elemental, surgió así interés por esta materia e, incluso, ejerció como profesor. 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. En 1893, se licenció en física.
En 1893, Robert Millikan se matriculó en la escuela de posgrado de la Universidad de Columbia de Nueva York y fue nombrado fellow (fase inicial de su carrera profesional como especialista). En 1895, se doctoró en física y su tesis investigó la polarización de la luz emitida por superficies incandescentes, un fenómeno observado en 1824 por François Aragó, y usando para ello oro y plata fundidos de la Casa de Moneda de Estados Unidos.
En el periodo 1895-1896, Millikan realizó estudios postdoctorales en Alemania, en las Universidades de Berlín y Gotinga. En este periodo se relacionó con el físico alemán Roentgen, descubridor de los rayos X, y con Antoine-Henri Becquerel, premio Nobel de Física compartido en 1903 con los esposos Curie.
En 1896, se creó el Laboratorio Ryerson de la Universidad de Chicago. Millikan, invitado por Albert A. Michelson, regresó a Alemania para integrarse al Departamento de Física y como asistente del mencionado Laboratorio. En ese tiempo, escribió varios libros de texto populares.
En 1897, Joseph John Thompson había descubierto el electrón y medido su relación carga-masa. El siguiente paso fue determinar la carga del electrón por separado. Thompson y otros intentaron medir la carga eléctrica fundamental utilizando nubes de gotas de agua cargadas observando la velocidad de caída bajo la influencia de la gravedad y un campo eléctrico. El método proporcionó una estimación aproximada de la carga del electrón.
Millikan vio la oportunidad de aportar una contribución relevante mejorando estos estudios. Se dio cuenta de que tratar de determinar la carga en gotas individuales podría funcionar mejor que medir la carga en nubes enteras de agua. En 1907, inició una serie de experimentos para la medición de la carga de un electrón mediante la gota de agua. Pero Millikan pronto comprobó que las gotas de agua se evaporaban muy rápido para poder medirlas con precisión.
Al mismo tiempo, Harvey Fletcher, que había obtenido una licenciatura en Ciencias en la Brigham Young Academy (BYU), estaba interesado en doctorarse por la Universidad de Chicago, pero el plan de estudios de la BYU no estaba reconocido. por lo que, antes de ser admitido como doctorando, debía seguir un programa de cuatro años de pregrado en Chicago. Esto no entraba en las posibilidades de Fletcher y el profesor asistente, Robert A. Millikan, acudió en su ayuda, proponiendo que Fletcher se inscribiera como oyente en las asignaturas del primer año para el programa de postgrado en física. Y, en caso de superarlas con éxito, podría ser admitido en la escuela de postgrado. Fletcher así lo hizo y logró ser admitido con la condición de realizar un año de trabajo en la Universidad. A tal fin, colaboró con Millikan en los experimentos para la medición de la carga de un electrón mediante la gota de agua.
Fletcher propuso sustituir el agua por aceite, generadas con un simple atomizador de perfume. Las gotas de aceite se introducen en una cámara llena de aire y toman la carga del aire ionizado. Posteriormente, estas caen o suben bajo la influencia combinada de la gravedad, la viscosidad del aire y un campo eléctrico, que el experimentador puede ajustar. Observando las gotas a través de un telescopio especialmente diseñado podían medir la rapidez con la que caía o subía una gota. Así, tras cronometrar repetidamente la subida y bajada de una caída, Millikan pudo calcular la carga de la caída.
En 1909, Millikan publicó un primer artículo explicando una técnica que llamó “método del equilibrio de la gota para la determinación de la carga del electrón, e”, y que fue publicado bajo el título “A new modification of the cloud method of determining the elementary electrical charge and the most probable value of that charge”.
En septiembre de 1910, la revista Science publicó un segundo artículo sobre el experimento y sus resultados, titulado “The isolation of an ion, a precision measurement of its charge, and the correction of Stokes’s law”, mostrando claramente que las cargas de las gotas eran siempre múltiplos enteros de una unidad de carga fundamental. Pero, para decepción de Fletcher, solo iba firmado por Millikan. Acordaron entonces que, en su tesis doctoral, Harvey Fletcher presentaría la medición de la carga de un electrón mediante gota de aceite como de su propia invención. En 1910, Millikan se convirtió en profesor de la Universidad de Chicago, puesto que ocupó hasta 1921.
En agosto de 1913, Millikan informó de sus nuevos resultados en Physical Review, donde aseguró que tenían solo un 0,2% de incertidumbre, aportando datos más precisos que suponían una notable mejora respecto a los obtenidos anteriormente. El trabajo de Robert Millikan, demostró que los electrones tenían una carga discreta y cuantificable y parecía haber determinado con precisión la unidad fundamental de carga eléctrica y demostrado la inexistencia de "subelectrones". Sin embargo, una revisión posterior de sus cuadernos de laboratorio reveló que había tomado datos de muchas más gotas de petróleo de las que reportó en su artículo de 1913. El debate sobre si Millikan tergiversó intencionadamente sus datos sigue abierto. Algunos sugieren que, bajo la presión de un rival, manipuló los datos para asegurar su éxito científico. Otros, sin embargo, argumentan que Millikan solo reportó sus datos más confiables para lograr precisión, excluyendo aquellos con problemas técnicos o mediciones incompletas.
Durante la Primera Guerra Mundial, Millikan fue vicepresidente del Consejo Nacional de Investigación y desempeñó un papel importante en el desarrollo de dispositivos meteorológicos y antisubmarinos.
En 1916, obtuvo la primera determinación fotoeléctrica del “cuanto de luz”, verificando la ecuación fotoeléctrica de Einstein, y evaluó la constante "h" de Planck mediante métodos fotoeléctricos, un experimento que todavía hoy los estudiantes de física repiten en sus prácticas. Millikan publicó sus resultados en la revista Physical Review en un artículo titulado “A Direct Photoelectric Determination of Planck’s h,”.
En 1921, dejó la Universidad de Chicago para convertirse en Director del Laboratorio de Física Norman Bridge del Instituto de Tecnología de California (Caltech) en Pasadena, que experimentó un período de prosperidad alcanzando un prestigio internacional. Millikan reconoció el potencial de la cámara de niebla de Wilson combinada con un electroimán y dirigió a su alumno, Carl David Anderson, hacia la investigación de los rayos cósmicos, quien recibiría el Premio Nobel. Millikan fue nombrado presidente del Consejo Ejecutivo de Caltech.
En 1923, Robert Millikan fue galardonado con el Premio Nobel de Física, por su trabajo sobre la carga elemental de electricidad y sobre el efecto fotoeléctrico. En su discurso dijo “El que haya visto ese experimento, y cientos de investigadores lo han observado, literalmente ha visto el electrón”.
En 1925, Millikan desarrolló electrómetros que registraban automáticamente los datos de medición, permitiendo que los globos de medición alcanzaran altitudes sin precedentes y obtuvo resultados que lo convencieron de la existencia de la radiación cósmica. El descubrimiento fue adjudicado finalmente a Hess, aunque Millikan acuñó el término que aún se utiliza hoy en día.
Como experimentador, Millikan destacó por su inquietud e ingenio, que le llevaron a demostrar las predicciones planteadas por los físicos teóricos logrando grandes éxitos profesionales. Millikan era una personalidad versátil y un buen orador, convirtiéndose en paladín de la concepción religiosa del universo y, en 1927 publicó el libro “Evolution in Science and Religion”. Realizó numerosos y variados estudios sobre la absorción de los rayos X, el movimiento browniano de los gases, la luz ultravioleta, la naturaleza de los rayos cósmicos…
Entre su prolija obra escrita, innovadora en cuanto a la metodología de la enseñanza, se puede señalar: “Mechanics, Molecular Physics, and Heat” (1903), “First Course in Physics” (1906), “Electricity, Sound and Light” (1908), “The Electron” (1917), “Tiempo, materia y valores” (1932)… También realizó numerosas contribuciones a revistas científicas.
Millikan recibió numerosas distinciones, entre ellas:
Robert Andrews Millikan nació el 22 de marzo de 1868 en Morrison (Illinois), Estados Unidos, zona rural en la que se crio. Segundo hijo de Mary Jane Andrews y Silas Franklin Millikan, un clérigo con una familia numerosa cuyos antepasados habían emigrado a Estados Unidos antes de 1750 y se trasladaron al Medio Oeste como pioneros. Cuando Robert tenía cinco años la familia se mudó a Iowa y en Maquoketa cursó la formación secundaria.
Su interés por la física no se manifestó desde el comienzo y trabajó como periodista durante algún tiempo. En 1886, ingresó en el Oberlin College en Ohio, donde siendo estudiante disfrutaba especialmente del griego y las matemáticas. En su segundo año, dio sus primeras clases de física. En 1891, se licenció en clásicos, siguió dos cursos de física elemental, surgió así interés por esta materia e, incluso, ejerció como profesor. 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. En 1893, se licenció en física.
En 1893, Robert Millikan se matriculó en la escuela de posgrado de la Universidad de Columbia de Nueva York y fue nombrado fellow (fase inicial de su carrera profesional como especialista). En 1895, se doctoró en física y su tesis investigó la polarización de la luz emitida por superficies incandescentes, un fenómeno observado en 1824 por François Aragó, y usando para ello oro y plata fundidos de la Casa de Moneda de Estados Unidos.
En el periodo 1895-1896, Millikan realizó estudios postdoctorales en Alemania, en las Universidades de Berlín y Gotinga. En este periodo se relacionó con el físico alemán Roentgen, descubridor de los rayos X, y con Antoine-Henri Becquerel, premio Nobel de Física compartido en 1903 con los esposos Curie.
En 1896, se creó el Laboratorio Ryerson de la Universidad de Chicago. Millikan, invitado por Albert A. Michelson, regresó a Alemania para integrarse al Departamento de Física y como asistente del mencionado Laboratorio. En ese tiempo, escribió varios libros de texto populares.
En 1897, Joseph John Thompson había descubierto el electrón y medido su relación carga-masa. El siguiente paso fue determinar la carga del electrón por separado. Thompson y otros intentaron medir la carga eléctrica fundamental utilizando nubes de gotas de agua cargadas observando la velocidad de caída bajo la influencia de la gravedad y un campo eléctrico. El método proporcionó una estimación aproximada de la carga del electrón.
Millikan vio la oportunidad de aportar una contribución relevante mejorando estos estudios. Se dio cuenta de que tratar de determinar la carga en gotas individuales podría funcionar mejor que medir la carga en nubes enteras de agua. En 1907, inició una serie de experimentos para la medición de la carga de un electrón mediante la gota de agua. Pero Millikan pronto comprobó que las gotas de agua se evaporaban muy rápido para poder medirlas con precisión.
Al mismo tiempo, Harvey Fletcher, que había obtenido una licenciatura en Ciencias en la Brigham Young Academy (BYU), estaba interesado en doctorarse por la Universidad de Chicago, pero el plan de estudios de la BYU no estaba reconocido. por lo que, antes de ser admitido como doctorando, debía seguir un programa de cuatro años de pregrado en Chicago. Esto no entraba en las posibilidades de Fletcher y el profesor asistente, Robert A. Millikan, acudió en su ayuda, proponiendo que Fletcher se inscribiera como oyente en las asignaturas del primer año para el programa de postgrado en física. Y, en caso de superarlas con éxito, podría ser admitido en la escuela de postgrado. Fletcher así lo hizo y logró ser admitido con la condición de realizar un año de trabajo en la Universidad. A tal fin, colaboró con Millikan en los experimentos para la medición de la carga de un electrón mediante la gota de agua.
Fletcher propuso sustituir el agua por aceite, generadas con un simple atomizador de perfume. Las gotas de aceite se introducen en una cámara llena de aire y toman la carga del aire ionizado. Posteriormente, estas caen o suben bajo la influencia combinada de la gravedad, la viscosidad del aire y un campo eléctrico, que el experimentador puede ajustar. Observando las gotas a través de un telescopio especialmente diseñado podían medir la rapidez con la que caía o subía una gota. Así, tras cronometrar repetidamente la subida y bajada de una caída, Millikan pudo calcular la carga de la caída.
En 1909, Millikan publicó un primer artículo explicando una técnica que llamó “método del equilibrio de la gota para la determinación de la carga del electrón, e”, y que fue publicado bajo el título “A new modification of the cloud method of determining the elementary electrical charge and the most probable value of that charge”.
En septiembre de 1910, la revista Science publicó un segundo artículo sobre el experimento y sus resultados, titulado “The isolation of an ion, a precision measurement of its charge, and the correction of Stokes’s law”, mostrando claramente que las cargas de las gotas eran siempre múltiplos enteros de una unidad de carga fundamental. Pero, para decepción de Fletcher, solo iba firmado por Millikan. Acordaron entonces que, en su tesis doctoral, Harvey Fletcher presentaría la medición de la carga de un electrón mediante gota de aceite como de su propia invención. En 1910, Millikan se convirtió en profesor de la Universidad de Chicago, puesto que ocupó hasta 1921.
En agosto de 1913, Millikan informó de sus nuevos resultados en Physical Review, donde aseguró que tenían solo un 0,2% de incertidumbre, aportando datos más precisos que suponían una notable mejora respecto a los obtenidos anteriormente. El trabajo de Robert Millikan, demostró que los electrones tenían una carga discreta y cuantificable y parecía haber determinado con precisión la unidad fundamental de carga eléctrica y demostrado la inexistencia de "subelectrones". Sin embargo, una revisión posterior de sus cuadernos de laboratorio reveló que había tomado datos de muchas más gotas de petróleo de las que reportó en su artículo de 1913. El debate sobre si Millikan tergiversó intencionadamente sus datos sigue abierto. Algunos sugieren que, bajo la presión de un rival, manipuló los datos para asegurar su éxito científico. Otros, sin embargo, argumentan que Millikan solo reportó sus datos más confiables para lograr precisión, excluyendo aquellos con problemas técnicos o mediciones incompletas.
Durante la Primera Guerra Mundial, Millikan fue vicepresidente del Consejo Nacional de Investigación y desempeñó un papel importante en el desarrollo de dispositivos meteorológicos y antisubmarinos.
En 1916, obtuvo la primera determinación fotoeléctrica del “cuanto de luz”, verificando la ecuación fotoeléctrica de Einstein, y evaluó la constante "h" de Planck mediante métodos fotoeléctricos, un experimento que todavía hoy los estudiantes de física repiten en sus prácticas. Millikan publicó sus resultados en la revista Physical Review en un artículo titulado “A Direct Photoelectric Determination of Planck’s h,”.
En 1921, dejó la Universidad de Chicago para convertirse en Director del Laboratorio de Física Norman Bridge del Instituto de Tecnología de California (Caltech) en Pasadena, que experimentó un período de prosperidad alcanzando un prestigio internacional. Millikan reconoció el potencial de la cámara de niebla de Wilson combinada con un electroimán y dirigió a su alumno, Carl David Anderson, hacia la investigación de los rayos cósmicos, quien recibiría el Premio Nobel. Millikan fue nombrado presidente del Consejo Ejecutivo de Caltech.
En 1923, Robert Millikan fue galardonado con el Premio Nobel de Física, por su trabajo sobre la carga elemental de electricidad y sobre el efecto fotoeléctrico. En su discurso dijo “El que haya visto ese experimento, y cientos de investigadores lo han observado, literalmente ha visto el electrón”.
En 1925, Millikan desarrolló electrómetros que registraban automáticamente los datos de medición, permitiendo que los globos de medición alcanzaran altitudes sin precedentes y obtuvo resultados que lo convencieron de la existencia de la radiación cósmica. El descubrimiento fue adjudicado finalmente a Hess, aunque Millikan acuñó el término que aún se utiliza hoy en día.
Como experimentador, Millikan destacó por su inquietud e ingenio, que le llevaron a demostrar las predicciones planteadas por los físicos teóricos logrando grandes éxitos profesionales. Millikan era una personalidad versátil y un buen orador, convirtiéndose en paladín de la concepción religiosa del universo y, en 1927 publicó el libro “Evolution in Science and Religion”. Realizó numerosos y variados estudios sobre la absorción de los rayos X, el movimiento browniano de los gases, la luz ultravioleta, la naturaleza de los rayos cósmicos…
Entre su prolija obra escrita, innovadora en cuanto a la metodología de la enseñanza, se puede señalar: “Mechanics, Molecular Physics, and Heat” (1903), “First Course in Physics” (1906), “Electricity, Sound and Light” (1908), “The Electron” (1917), “Tiempo, materia y valores” (1932)… También realizó numerosas contribuciones a revistas científicas.
Millikan recibió numerosas distinciones, entre ellas:
- El Doctorado Honoris Causa de veinticinco universidades.
- El Premio Comstock de la Academia Nacional de Ciencias de Estados Unidos.
- La Medalla Edison del Instituto Estadounidense de Ingenieros Eléctricos.
- La Medalla Hughes de la Sociedad Real de Gran Bretaña.
Millikan se retiró en 1946, dedicándose a jugar al tenis y golf, dos de sus pasiones.
Falleció el 19 de diciembre de 1953 en San Marino en California, EE. UU.
Más información
- Artículo "Einstein y Robert Millikan" publicado en culturacientifica.com
- Biografía en nobelprize.org
- Artículo "Millikan, el físico que llegó a ver el electrón" en bbvaopenmind.com
- "Robert Andrews Millikan: biografía, cálculo del electrón, otros aportes" en lifeder.com
- Biografía en la Enciclopedia Britanica Online
- "Robert Millikan: Biografía, teoría y descubrimientos" en estudyando.com
