Robert Andrews Millikan (22 de marzo de 1868 – 19 de diciembre de 1953) fue un físico experimental estadounidense que ganó el Premio Nobel de Física en 1923 por la medición de la carga eléctrica elemental y por sus trabajos sobre el efecto fotoeléctrico .
Millikan se graduó en el Oberlin College en 1891 y obtuvo su doctorado en la Universidad de Columbia en 1895. En 1896 se convirtió en asistente en la Universidad de Chicago , donde se convirtió en profesor titular en 1910. En 1909, Millikan inició una serie de experimentos para determinar la energía eléctrica. carga transportada por un solo electrón. Comenzó midiendo el curso de las gotas de agua cargadas en un campo eléctrico . Los resultados sugirieron que la carga de las gotas es un múltiplo de la carga eléctrica elemental, pero el experimento no fue lo suficientemente preciso como para ser convincente. Obtuvo resultados más precisos en 1910 con su experimento de la gota de aceite en el que reemplazó el agua (que tendía a evaporarse demasiado rápido) por aceite . [4]
En 1914 Millikan emprendió con similar habilidad la verificación experimental de la ecuación introducida por Albert Einstein en 1905 para describir el efecto fotoeléctrico. Utilizó esta misma investigación para obtener un valor preciso de la constante de Planck . En 1921 Millikan dejó la Universidad de Chicago para convertirse en director del Laboratorio de Física Norman Bridge en el Instituto de Tecnología de California (Caltech) en Pasadena , California . Allí emprendió un importante estudio de la radiación que el físico Victor Hess había detectado procedente del espacio exterior. Millikan demostró que esta radiación es efectivamente de origen extraterrestre y la llamó " rayos cósmicos ". Como presidente del Consejo Ejecutivo de Caltech (el órgano rector de la escuela en ese momento) desde 1921 hasta su jubilación en 1945, Millikan ayudó a convertir la escuela en una de las instituciones de investigación líderes en los Estados Unidos. [5] [6] También formó parte del consejo directivo del Science Service, ahora conocido como Society for Science & the Public , de 1921 a 1953.
Millikan fue miembro electo de la Sociedad Filosófica Estadounidense , [7] la Academia Estadounidense de Artes y Ciencias , [8] y la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos . [9]
Robert Andrews Millikan nació el 22 de marzo de 1868 en Morrison, Illinois . [6] Fue a la escuela secundaria en Maquoketa, Iowa y recibió una licenciatura en clásicos de Oberlin College en 1891 y su doctorado en física de la Universidad de Columbia en 1895 [10] ; fue el primero en obtener un doctorado. de ese departamento. [11]
Al finalizar mi segundo año, mi profesor de griego [...] me pidió que impartiera el curso de física elemental en el departamento preparatorio durante el próximo año. A mi respuesta de que no sabía nada de física, su respuesta fue: "Cualquiera que sepa hablar bien griego puede enseñar física". "Está bien", le dije, "tendrás que asumir las consecuencias, pero intentaré ver qué puedo hacer al respecto". Inmediatamente compré Elementos de Física de Avery y pasé la mayor parte de mis vacaciones de verano de 1889 en casa, tratando de dominar el tema. [...] Dudo que alguna vez haya enseñado mejor en mi vida que en mi primer curso de física en 1889. Estaba tan intensamente interesado en mantener mis conocimientos por delante de los de la clase que es posible que hayan captado algunos de los míos. interés y entusiasmo. [12]
El entusiasmo de Millikan por la educación continuó a lo largo de su carrera y fue coautor de una popular e influyente serie de libros de texto introductorios, [13] que se adelantaron a su tiempo en muchos sentidos. En comparación con otros libros de la época, trataban el tema más de la manera en que lo pensaban los físicos. También incluyeron muchos problemas de tarea que planteaban preguntas conceptuales, en lugar de simplemente requerir que el estudiante ingresara números en una fórmula.
A partir de 1908, mientras era profesor en la Universidad de Chicago , Millikan trabajó en un experimento de una gota de aceite en el que midió la carga de un solo electrón . JJ Thomson ya había descubierto la relación carga-masa del electrón. Sin embargo, se desconocían los valores reales de carga y masa. Por lo tanto, si se descubriera uno de estos dos valores, el otro podría calcularse fácilmente. Millikan y su entonces estudiante de posgrado Harvey Fletcher utilizaron el experimento de la gota de aceite para medir la carga del electrón (así como la masa del electrón y la constante de Avogadro , ya que se conocía su relación con la carga del electrón).
El profesor Millikan se atribuyó todo el mérito, a cambio de que Harvey Fletcher reclamara la autoría total de un resultado relacionado de su tesis. [14] Millikan ganó el Premio Nobel de Física de 1923 , en parte por este trabajo, y Fletcher mantuvo el acuerdo en secreto hasta su muerte. [15] Después de una publicación sobre sus primeros resultados en 1910, [16] las observaciones contradictorias de Felix Ehrenhaft iniciaron una controversia entre los dos físicos. [17] Después de mejorar su configuración, Millikan publicó su estudio fundamental en 1913. [18]
La carga elemental es una de las constantes físicas fundamentales y el conocimiento exacto de su valor es de gran importancia. Su experimento midió la fuerza sobre pequeñas gotas de aceite cargadas suspendidas contra la gravedad entre dos electrodos metálicos. Conociendo el campo eléctrico se podría determinar la carga de la gota. Repitiendo el experimento para muchas gotas, Millikan demostró que los resultados podrían explicarse como múltiplos enteros de un valor común (1,592 × 10 −19 culombio ), que es la carga de un solo electrón. El hecho de que esto sea algo menor que el valor moderno de 1,602 176 53(14) x 10 −19 culombio probablemente se deba al uso que hace Millikan de un valor inexacto para la viscosidad del aire . [19] [20]
Aunque en la época de los experimentos de Millikan con la gota de aceite ya estaba claro que existían partículas subatómicas, no todos estaban convencidos. Al experimentar con rayos catódicos en 1897, JJ Thomson descubrió «corpúsculos» cargados negativamente, como él los llamaba, con una relación carga-masa 1.840 veces mayor que la de un ion de hidrógeno. George FitzGerald y Walter Kaufmann habían encontrado resultados similares . La mayor parte de lo que se sabía entonces sobre la electricidad y el magnetismo podía explicarse basándose en que la carga es una variable continua. Esto es muy parecido a que muchas de las propiedades de la luz pueden explicarse tratándola como una onda continua en lugar de como una corriente de fotones.
Lo bonito del experimento de la gota de aceite es que, además de permitir una determinación bastante precisa de la unidad fundamental de carga, el aparato de Millikan también proporcionó una demostración práctica de que la carga en realidad está cuantificada. Charles Steinmetz , de General Electric Company , que anteriormente había pensado que la carga es una variable continua, se convenció de lo contrario después de trabajar con el aparato de Millikan.
Existe cierta controversia sobre la selectividad en el uso que hace Millikan de los resultados de su segundo experimento midiendo la carga del electrón. Este tema ha sido discutido por Allan Franklin , [21] ex experimentalista de alta energía y actual filósofo de la ciencia en la Universidad de Colorado . Franklin sostiene que las exclusiones de datos de Millikan no afectan el valor final del cargo obtenido, pero que la sustancial "cirugía cosmética" de Millikan redujo el error estadístico. Esto permitió a Millikan dar la carga del electrón a más de medio uno por ciento. De hecho, si Millikan hubiera incluido todos los datos que descartó, el error habría sido inferior al 2%. Si bien esto aún habría dado como resultado que Millikan hubiera medido la carga de e - mejor que nadie en ese momento, la incertidumbre ligeramente mayor podría haber permitido un mayor desacuerdo con sus resultados dentro de la comunidad física, lo que Millikan probablemente trató de evitar. David Goodstein sostiene que la afirmación de Millikan de que todas las gotas observadas durante un período de 60 días se utilizaron en el artículo se aclaró en una frase posterior que especificaba todas las "gotas sobre las cuales se realizaron una serie completa de observaciones". Goodstein atestigua que este es efectivamente el caso y señala que cinco páginas de tablas separan las dos oraciones. [22]
Cuando Albert Einstein publicó su artículo de 1905 sobre la teoría de partículas de la luz, Millikan estaba convencido de que tenía que estar equivocado, debido a la gran cantidad de evidencia que ya había demostrado que la luz era una onda . Emprendió un programa experimental de una década de duración para probar la teoría de Einstein, que requirió construir lo que describió como "un taller de máquinas al vacío " para preparar la superficie metálica muy limpia del fotoelectrodo. Sus resultados, publicados en 1914, confirmaron las predicciones de Einstein en cada detalle, [23] pero Millikan no estaba convencido de la interpretación de Einstein, y todavía en 1916 escribió: "La ecuación fotoeléctrica de Einstein... a mi juicio, no puede considerarse en la actualidad". "se basa en algún tipo de fundamento teórico satisfactorio", aunque "en realidad representa con mucha precisión el comportamiento" del efecto fotoeléctrico. En su autobiografía de 1950, sin embargo, declaró que su trabajo "apenas permite otra interpretación que la que Einstein había sugerido originalmente, es decir, la de la propia teoría semicorpuscular o fotónica de la luz". [24]
Aunque el trabajo de Millikan formó parte de la base de la física de partículas moderna, fue conservador en sus opiniones sobre los desarrollos de la física del siglo XX, como en el caso de la teoría de los fotones. Otro ejemplo es que su libro de texto, aún en la versión de 1927, afirma sin ambigüedades la existencia del éter y menciona la teoría de la relatividad de Einstein sólo en una nota evasiva al final del título debajo del retrato de Einstein, indicando como el último de una lista de logros que fue "autor de la teoría especial de la relatividad en 1905 y de la teoría general de la relatividad en 1914, las cuales han tenido gran éxito en explicar fenómenos que de otro modo serían inexplicables y en predecir otros nuevos".
A Millikan también se le atribuye la medición del valor de la constante de Planck mediante el uso de gráficos de emisión fotoeléctrica de varios metales. [25]
En 1917, el astrónomo solar George Ellery Hale convenció a Millikan para que comenzara a pasar varios meses cada año en el Throop College of Technology , una pequeña institución académica en Pasadena, California , que Hale deseaba transformar en un importante centro de investigación y educación científica. Unos años más tarde, Throop College se convirtió en el Instituto de Tecnología de California (Caltech), y Millikan dejó la Universidad de Chicago para convertirse en el "presidente del consejo ejecutivo" de Caltech (de hecho, su presidente). Millikan ocupó ese puesto desde 1921 hasta 1945. En Caltech, la mayor parte de su investigación científica se centró en el estudio de los " rayos cósmicos " (un término que él acuñó). En la década de 1930 entabló un debate con Arthur Compton sobre si los rayos cósmicos estaban compuestos de fotones de alta energía (visión de Millikan) o partículas cargadas (visión de Compton). Millikan pensó que los fotones de sus rayos cósmicos eran los "gritos de nacimiento" de nuevos átomos que se creaban continuamente para contrarrestar la entropía y evitar la muerte térmica del universo . Finalmente se demostró que Compton tenía razón al observar que los rayos cósmicos son desviados por el campo magnético de la Tierra (por lo tanto, deben ser partículas cargadas).
Millikan fue vicepresidente del Consejo Nacional de Investigación durante la Primera Guerra Mundial . Durante ese tiempo, ayudó a desarrollar dispositivos meteorológicos y antisubmarinos . Durante su servicio en tiempos de guerra, una investigación realizada por el inspector general William T. Wood determinó que Millikan había intentado robar el diseño de otro inventor para una pistola centrífuga para obtener ganancias personales. [26] Wood recomendó la terminación de la comisión militar de Millikan, pero una investigación posterior realizada por Frank McIntyre , el asistente ejecutivo del jefe de personal del ejército, exoneró a Millikan. [26] Recibió la Orden China de Jade [ ¿cuándo? ] . Después de la guerra, Millikan contribuyó a los trabajos del Comité de Cooperación Intelectual de la Sociedad de Naciones (desde 1922, en sustitución de George E. Hale , hasta 1931), con otros destacados investigadores ( Marie Curie , Albert Einstein , Hendrik Lorentz , etc. .). [27] Millikan fue miembro del comité organizador de los Juegos Olímpicos de Los Ángeles de 1932 , [28] y en su vida privada fue un entusiasta tenista . Estaba casado y tenía tres hijos, el mayor de los cuales, Clark B. Millikan , se convirtió en un destacado ingeniero aerodinámico . Otro hijo, Glenn , también físico, se casó con la hija (Clare) de George Leigh Mallory del famoso Monte Everest "Porque está ahí" . Glenn murió en un accidente de escalada en las montañas Cumberland en 1947. [29]
A raíz del terremoto de Long Beach de 1933 , Millikan presidió el Comité Técnico Conjunto sobre Protección Sísmica. Escribieron un informe que propone medios para minimizar las pérdidas de vidas y propiedades en futuros terremotos abogando por códigos de construcción más estrictos. [30]
Un hombre religioso e hijo de un ministro, en su vida posterior Millikan defendió firmemente una relación complementaria entre la fe cristiana y la ciencia . [31] [32] [33] [34] Abordó esto en sus Terry Lectures en Yale en 1926-27, publicadas como Evolution in Science and Religion . [35] Era un teísta cristiano y defensor de la evolución teísta . [36] Una de sus creencias más controvertidas fue la eugenesia : fue uno de los fideicomisarios iniciales de la Human Betterment Foundation y elogió a San Marino, California, por ser "el puesto de avanzada más occidental de la civilización nórdica... [con] una población que es dos veces tan anglosajona como la que existe en Nueva York, Chicago o cualquiera de las grandes ciudades de este país". [37] En 1936, Millikan aconsejó al presidente de la Universidad de Duke, en el entonces segregado racialmente sur de los Estados Unidos, que no contratara a una física y argumentó que sería mejor contratar a hombres jóvenes. [38]
Debido a la afiliación de Millikan con la Human Betterment Foundation , en enero de 2021, la Junta Directiva de Caltech autorizó la eliminación del nombre de Millikan (y los nombres de otras cinco figuras históricas afiliadas a la Fundación) de los edificios del campus. [39]
En 1938, escribió un breve pasaje que se colocaría en las Westinghouse Time Capsules . [40]
En este momento, el 22 de agosto de 1938, los principios del gobierno representativo mediante votación, como el que representan los gobiernos de los países anglosajones, franceses y escandinavos, están en conflicto mortal con los principios del despotismo, que durante hasta dos siglos había controlado el destino del hombre a lo largo de prácticamente toda la historia registrada. Si los principios racionales, científicos y progresistas ganan en esta lucha, existe la posibilidad de que se avecina una edad de oro sin guerras para la humanidad. Si los principios reaccionarios del despotismo triunfan ahora y en el futuro, la historia futura de la humanidad repetirá la triste historia de guerra y opresión como en el pasado.
Millikan murió de un ataque cardíaco en su casa de San Marino, California en 1953 a la edad de 85 años, y fue enterrado en el "Tribunal de Honor" del cementerio Forest Lawn Memorial Park en Glendale, California .
El 26 de enero de 1982, fue honrado por el Servicio Postal de los Estados Unidos con un sello postal de 37 centavos de la serie Great Americans (1980-2000) . [41]
Tektronix nombró una calle en su campus de Portland, Oregon , en honor a Millikan y Millikan Way (estación MAX) de la Línea Azul MAX de Portland lleva el nombre de la calle. [ se necesita aclaración ]
Durante mediados y finales del siglo XX, varias universidades nombraron edificios, características físicas, premios y cátedras en honor a Millikan. En 1958, Pomona College nombró a un edificio de ciencias Laboratorio Millikan en honor a Millikan. Después de revisar la asociación de Millikan con el movimiento eugenésico, la administración de la universidad votó en octubre de 2020 para cambiar el nombre del edificio a Laboratorio Sra. Mary Estella Seaver y Sr. Carlton Seaver. [42]
En el campus de Caltech, varias características físicas, salas, premios y una cátedra recibieron nombres en honor a Millikan, incluida la Biblioteca Millikan, que se completó en 1966. En enero de 2021, la junta directiva votó para eliminar inmediatamente el nombre de Millikan del Campus de Caltech debido a su asociación con la eugenesia. La biblioteca Robert A. Millikan pasó a llamarse Caltech Hall. [43] En noviembre de 2021, la Cátedra Robert A. Millikan pasó a llamarse Cátedra Juez Shirley Hufstedler . [44]
En noviembre de 2020, Millikan Middle School (anteriormente Millikan Junior High School) en el vecindario suburbano de Sherman Oaks en Los Ángeles comenzó el proceso de cambiar el nombre de su escuela. [45] En febrero de 2022, la Junta de Educación del Distrito Escolar Unificado de Los Ángeles votó por unanimidad para cambiar el nombre de la escuela en honor al músico Louis Armstrong . [46]
En agosto de 2020, el Distrito Escolar Unificado de Long Beach estableció un comité que examinaría la necesidad de cambiar el nombre de su escuela secundaria Robert A. Millikan . [47] [48] A principios de 2023, Long Beach sigue siendo la única ciudad que todavía tiene una institución educativa nombrada en honor a Millikan.
En la primavera de 2021, la Asociación Estadounidense de Profesores de Física votó por unanimidad para eliminar el nombre de Millikan del premio Robert A. Millikan , que honra las "contribuciones notables e intelectualmente creativas a la enseñanza de la física". [49] Unos meses más tarde, AAPT anunció que el premio pasaría a llamarse en honor a la profesora de física de la Universidad de Washington, Lillian C. McDermott , quien murió el año anterior. [50]
En 1902 se casó con Greta Ervin Blanchard (1876-1955). Tuvieron tres hijos: Clark Blanchard , Glenn Allan y Max Franklin . [6]
"Si la ecuación de Kevin Harding y la curva de Aston son aunque sea aproximadamente correctas, como estoy seguro de que lo son, ya que el Dr. Cameron y yo hemos calculado con su ayuda la energía máxima desarrollada en el cambio radiactivo y hemos descubierto que coincide bien con la observación, entonces esto La suposición de una evolución energética a través de la desintegración de los elementos comunes es, por un lado, un sueño utópico infantil y, por el otro, una locura estúpida." [51]
"No se pueden encontrar buscadores más fervientes de la verdad, ni intelectuales de visión más penetrante que estos, y sin embargo, cada uno de ellos ha sido un devoto y profeso seguidor de la religión". [52]
