Robert Andrews Millikan

Robert Andrews Millikan (22 de marzo de 1868 - 19 de diciembre de 1953) fue un físico experimental estadounidense galardonado con el Premio Nobel de Física en 1923 por la medición de la carga eléctrica elemental y por su trabajo sobre el efecto fotoeléctrico.

Millikan se graduó de 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 comenzó una serie de experimentos para determinar la carga eléctrica transportada por un solo electrón. Comenzó midiendo el curso de 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 famoso experimento de la gota de aceite en el que reemplazó el agua (que tendía a evaporarse demasiado rápido) por aceite.

En 1914 Millikan asumió con similar habilidad la verificación experimental de la ecuación introducida por Albert Einstein en 1905 para describir el efecto fotoeléctrico. Usó esta misma investigación para obtener un valor exacto 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 de hecho 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 principales instituciones de investigación de los Estados Unidos. También formó parte del consejo de administración de Science Service, ahora conocido como Society for Science & el público, de 1921 a 1953.

Biografía

Educación

Millikan en 1891

Robert Andrews Millikan nació el 22 de marzo de 1868 en Morrison, Illinois. 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; fue el primero en obtener un Ph.D. de ese departamento.

Al final de mi segundo año [...] mi profesor griego [...] me pidió que enseñara el curso en física elemental en el departamento preparatorio durante el próximo año. A mi respuesta que no conocía ninguna física en absoluto, su respuesta fue: "Cualquiera que pueda hacer bien en mi griego puede enseñar física". "Muy bien," dijo yo, "tendrás que tomar las consecuencias, pero intentaré ver qué puedo hacer con él." Una vez compré un Avery Elementos de la Física, y pasó la mayor parte de mis vacaciones de verano de 1889 en casa - tratando de dominar el tema. [...] Dudo que haya enseñado mejor en mi vida que en mi primer curso en física en 1889. Estaba tan intensamente interesada en mantener mi conocimiento por delante de la clase que podrían haber atrapado algunos de mi propio interés y entusiasmo.

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, que se adelantaron a su tiempo en muchos aspectos. En comparación con otros libros de la época, trataron el tema más de la forma en que lo pensaban los físicos. También incluían muchos problemas de tarea que planteaban preguntas conceptuales, en lugar de simplemente requerir que el estudiante insertara números en una fórmula.

Carga del electrón

El aparato original de gota de aceite de Millikan, alrededor de 1909-1910

Millikan recibe un cheque por más de $40.000 para ganar el Premio Nobel

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. J. J. Thomson ya había descubierto la relación carga-masa del electrón. Sin embargo, los valores reales de carga y masa eran desconocidos. Por lo tanto, si se descubriera uno de estos dos valores, el otro podría calcularse fácilmente. Millikan y su entonces estudiante graduado Harvey Fletcher utilizaron el experimento de la gota de aceite para medir la carga del electrón (así como la masa del electrón y el número de Avogadro, ya que se conocía su relación con la carga del electrón).

El profesor Millikan se atribuyó el mérito exclusivo, a cambio de que Harvey Fletcher reclamara la autoría total de un resultado relacionado con su disertación. Millikan ganó el Premio Nobel de Física de 1923, en parte por este trabajo, y Fletcher mantuvo el acuerdo en secreto hasta su muerte. Después de una publicación sobre sus primeros resultados en 1910, las observaciones contradictorias de Felix Ehrenhaft iniciaron una controversia entre los dos físicos. Después de mejorar su configuración, Millikan publicó su estudio fundamental en 1913.

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 cargadas de aceite suspendidas contra la gravedad entre dos electrodos de metal. Conociendo el campo eléctrico, se podría determinar la carga de la gota. Al repetir el experimento para muchas gotas, Millikan demostró que los resultados podían explicarse como múltiplos enteros de un valor común (1,592 × 10⁻¹⁹ coulomb), que es la carga de un solo electrón. Que esto sea un poco más bajo que el valor moderno de 1.602 176 53(14) x 10⁻¹⁹ coulomb probablemente se deba al uso de Millikan de un valor inexacto para la viscosidad del aire.

Aunque en el momento de los experimentos de la gota de aceite de Millikan se hizo evidente que existen cosas como las partículas subatómicas, no todo el mundo estaba convencido. Experimentando con rayos catódicos en 1897, J. J. Thomson había descubierto "corpúsculos" cargados negativamente, como él los llamaba, con una relación carga-masa 1840 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 sobre la base de que la carga es una variable continua. Esto de la misma manera que muchas de las propiedades de la luz pueden explicarse tratándola como una onda continua en lugar de como una corriente de fotones.

La belleza 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 herramienta práctica. demostración de que la carga está realmente cuantizada. Charles Steinmetz de General Electric Company, quien anteriormente había pensado que la carga es una variable continua, se convenció de lo contrario después de trabajar con el aparato de Millikan.

Controversia en la selección de datos

Existe cierta controversia sobre la selectividad en el uso que hace Millikan de los resultados de su segundo experimento que mide la carga del electrón. Este tema ha sido discutido por Allan Franklin, 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 estética' de Millikan; reduce el error estadístico. Esto permitió a Millikan dar la carga del electrón a más de la mitad del uno por ciento. De hecho, si Millikan hubiera incluido todos los datos que descartó, el error habría sido inferior al 2 %. Si bien esto todavía habría resultado en que Millikan hubiera medido la carga de e⁻ mejor que nadie en ese momento, la incertidumbre ligeramente mayor podría haber permitido más desacuerdo con sus resultados dentro de la comunidad física, que probablemente Millikan trató de evitar. David Goodstein argumenta que la declaración de Millikan, de que todas las gotas observadas durante un período de 60 días se usaron en el artículo, se aclaró en una oración posterior que especificaba todas las "gotas sobre las que se realizaron series completas de observaciones".;. Goodstein atestigua que este es efectivamente el caso y señala que cinco páginas de tablas separan las dos oraciones.

Efecto fotoeléctrico

Robert Millikan y Albert Einstein en el Instituto de Tecnología de California en 1932

Cuando Einstein publicó su artículo seminal 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. Llevó a cabo un programa experimental de una década para probar la teoría de Einstein, que requería construir lo que él describió como "un taller de máquinas in vacuo" para preparar la superficie metálica muy limpia del fotoelectrodo. Sus resultados publicados en 1914 confirmaron las predicciones de Einstein en cada detalle, pero Millikan no estaba convencido de la interpretación de Einstein, y en 1916 escribió: "Ecuación fotoeléctrica de Einstein". A mi juicio, no puede considerarse en la actualidad como descansando sobre algún tipo de fundamento teórico satisfactorio, " aunque "realmente representa con mucha precisión el comportamiento" del efecto fotoeléctrico. En su autobiografía de 1950, sin embargo, simplemente declaró que su trabajo "apenas permite otra interpretación que la que Einstein había sugerido originalmente, a saber, la teoría de la luz semicorpuscular o fotónica".

Dado que el trabajo de Millikan formó parte de la base de la física de partículas moderna, es irónico que fuera bastante conservador en sus opiniones sobre los desarrollos de la física del siglo XX, como en el caso de la teoría del fotón. Otro ejemplo es que su libro de texto, tan reciente como la versión de 1927, establece sin ambigüedades la existencia del éter y menciona la teoría de la relatividad de Einstein solo en una nota evasiva al final del pie de foto bajo el retrato de Einstein., declarando 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 un gran éxito en la explicación de fenómenos que de otro modo no se explicarían y en prediciendo 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.

Vida posterior

Robert A. Millikan alrededor de 1923

En 1917, el astrónomo solar George Ellery Hale convenció a Millikan de comenzar a pasar varios meses al año en 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. (efectivamente 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, entró en un debate con Arthur Compton sobre si los rayos cósmicos estaban compuestos por fotones de alta energía (la opinión de Millikan) o partículas cargadas (la opinión de Compton). Millikan pensó que sus fotones de rayos cósmicos eran los 'lloros de nacimiento'. de nuevos átomos que se crean continuamente para contrarrestar la entropía y evitar la muerte por calor 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).

Robert Millikan fue vicepresidente del Consejo Nacional de Investigación durante la Primera Guerra Mundial. Durante ese tiempo, ayudó a desarrollar dispositivos meteorológicos y antisubmarinos. Recibió la Orden China de Jade. Después de la guerra, Millikan contribuyó a los trabajos de la Sociedad de Naciones' Comité de Cooperación Intelectual (desde 1922, en sustitución de George E. Hale, hasta 1931), con otros destacados investigadores (Marie Curie, Albert Einstein, Hendrik Lorentz, etc.). Millikan fue miembro del comité organizador de los Juegos Olímpicos de Los Ángeles de 1932 y en su vida privada fue un tenista entusiasta. 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 de 'Because it's there'. Fama del Monte Everest. Glenn murió en un accidente de escalada en las montañas Cumberland en 1947.

Un hombre religioso e hijo de un ministro, en su vida posterior, Millikan abogó fuertemente por una relación complementaria entre la fe cristiana y la ciencia. Se ocupó de esto en sus Terry Lectures en Yale en 1926–27, publicado como Evolución en ciencia y religión. Era un cristiano teísta y defensor de la evolución teísta. Una creencia suya más controvertida fue la eugenesia: fue uno de los primeros fideicomisarios de 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 anglosajón como el existente en Nueva York, Chicago, o cualquiera de las grandes ciudades de este país." En 1936, Millikan aconsejó al presidente de la Universidad de Duke en el sur de los Estados Unidos, entonces segregado racialmente, que no contratara a una física y argumentó que sería mejor contratar a hombres jóvenes.

1931 sketch del presidente del Instituto Tecnológico de California Robert A. Millikan

Debido a la afiliación de Millikan con Human Betterment Foundation, en enero de 2021, la Junta de Fideicomisarios de Caltech autorizó la eliminación del nombre de Millikan (y los nombres de otras cinco figuras históricas afiliadas a la Fundación), desde los edificios del campus.

Cápsula del tiempo de Westinghouse

En 1938, escribió un breve pasaje para colocarlo en las cápsulas del tiempo de Westinghouse.

En este momento, el 22 de agosto de 1938, los principios del gobierno representativo de la votación, como son representados por los gobiernos de los países anglosajones, franceses y escandinavos, están en conflicto mortal con los principios del despotismo, que hasta hace dos siglos había controlado el destino del hombre a lo largo de prácticamente toda la historia registrada. Si lo racional, científico, Los principios progresistas ganan en esta lucha hay una posibilidad de una era de oro y sin guerra por delante de 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 la guerra y la opresión como en el pasado.

Muerte y legado

Robert A. Millikan circa 1953

La antigua Biblioteca Millikan en Caltech en 2010 (en 2021, Sala Caltech).

Millikan murió de un ataque al corazón en su casa de San Marino, California, en 1953 a los 85 años, y fue enterrado en el "Tribunal de Honor" en el cementerio Forest Lawn Memorial Park en Glendale, California.

El 26 de enero de 1982, el Servicio Postal de los Estados Unidos lo honró con un sello postal de la serie Great Americans (1980–2000) de 37 centavos.

Tektronix nombró una calle en su campus de Portland, Oregón, en honor a Millikan con Millikan Way (estación MAX) de la línea azul MAX de Portland con el nombre de la calle.

Eliminación de nombres de campus universitarios durante el siglo XXI

Durante mediados y finales del siglo XX, varias universidades nombraron edificios, características físicas, premios y cátedras en honor a Robert Millikan.

En 1958, Pomona College nombró Laboratorio Millikan a un edificio de ciencias 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 de la Sra. Mary Estella Seaver y el Sr. Carlton Seaver.

En el campus de Caltech, se nombraron varias características físicas, salas, premios y una cátedra en honor a Millikan, sobre todo 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. En noviembre de 2021, la Cátedra Robert A. Millikan pasó a llamarse Cátedra Judge Shirley Hufstedler.

Posible eliminación de nombres de las escuelas secundarias durante el siglo XXI

En noviembre de 2020, Millikan Middle School (anteriormente Millikan Junior High School) en el vecindario suburbano de Los Ángeles de Sherman Oaks comenzó el proceso de cambio de nombre de su escuela.

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.

Eliminación de nombres de premios

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. " Unos meses después, la AAPT anunció que el premio cambiaría de nombre en honor a la profesora de física de la Universidad de Washington, Lillian C. McDermott, quien falleció el año anterior.

Vida privada

Greta Millikan en 1923

En 1902 se casó con Greta Ervin Blanchard (1876-1955). Tuvieron tres hijos: Clark Blanchard, Glenn Allan y Max Franklin.

Declaraciones famosas

"Si la ecuación de Kevin Harding y la curva de Aston son aproximadamente correctas, como estoy seguro de que lo son, para el Dr. Cameron y yo hemos calculado con su ayuda el máximo la energía evolucionó en el cambio radiactivo y comprobó que se verificaba bien con la observación, entonces esta suposición de una evolución de la energía a través de la desintegración de los elementos comunes es, por un lado, un sueño utópico infantil, y por el otro, una estupidez insensata.&# 34;

"No hay buscadores más fervientes de la verdad, no se pueden encontrar intelectuales de visión más penetrante en ninguna parte y en ningún momento que estos, y, sin embargo, cada uno de ellos ha sido un devoto y profeso seguidor de la religión."