ازمایش میلیکان

ازمایش میلیکان

رابرت میلیکان در سال ١٩٠٩ آزمایش معروف خود را برای اندازه‌گیری بار الکتریکی الکترون، با همکاری هاروی فلچر به انجام رسانید. آنها این عمل را با موازنه دقیق نیروهای گرانشی و الکتریکی وارده بر ذرات ریز روغن که در بین الکترودهای فلزی شناور بودند، به انجام رساندند. با تکرار این آزمایش بر روی تعداد زیادی از قطرات روغن، آنها به این نتیجه رسیدند که مقدار بدست آمده برای بار الکتریکی روی ذرات روغن، مضربی از یک عدد ثابت است. آنها این مقدار ثابت را برابر بار یک الکترون در نظر گرفتند که معادل 1.602 × 10⁻¹⁹ کولن می‌باشد.

این مقدار که بار پایه خوانده می‌شود، اکنون یکی از ثابت‌های مهم فیزیکی است و دانستن دقیق آن از اهمیت زیادی برای علوم برخوردار است.

 

میلیکان کار خود را بر روی فیزیک ذره‌ای هنگامی آغاز کرد که به استادی در دانشگاه شیکاگوی امریکا اشتغال داشت. او همکاری موثری با فلچر داشت و آن دو در سال ١٩٠٩ آزمایش معروف خود را به انجام رساندند. از آن زمان تاکنون این آزمایش توسط چندین نسل از دانشجویان فیزیک با درجات متفاوتی از دقت انجام شده است. تا سال ١٩١٣ که میلیکان نتایج اولیه آزمایش را منتشر ساخت، بطور پیوسته به تصحیح روش آزمایش مشغول بود.

 

میلیکان در آزمایش خود، نیروی وارد بر قطرات ریز باردار روغن را که بین دو الکترود فلزی معلق بودند، اندازه گرفت. با دانستن شدت میدان الکتریکی، بار هر قطره قابل اندازه‌گیری بود. با تکرار آزمایش بر روی تعداد زیادی قطرات روغن، میلیکان نشان داد که اعداد بدست آمده مضارب صحیحی از یک مقدار مشترک هستند که می‌تواند بار یک الکترون در نظر گرفته شود. مقدار اولیه‌ای که او بدست آورد، معادل 1.592 × 10⁻¹⁹  کولن بود.

 

 

در عصر میلیکان این موضوع ثابت شده بود که چیزهایی به نام ذرات زیراتمی وجود دارند، لیکن تصوری از این ذرات وجود نداشت. تامسون با آزمایش‌هایی که بر روی اشعه کاتودی در ١٨٩٧ انجام داده بود، نشان داد که ذراتی با بار منفی وجود دارند که بیش از ١٠٠٠ برابر سبک تر از اتم هیدروژن می‌باشند. جورج فیتزجرالد و والتر کافمن نیز به نتایج مشابهی رسیده بودند. لیکن بیشتر دانشی که در مورد الکتریسیته و مغناطیس موجود بود، برپایه این موضوع توضیح داده می‌شد که بار الکتریکی یک متغیر پیوسته است که می‌توان مانند نور، آنرا به شکل یک موج پیوسته (بجای رشته‌ای از فوتون‌ها) در نظر گرفت.