August 1913: Robert Millikan Rapporter Hans Olie Drop Resultater
Diagram af Millikan ‘ s apparat, fra hans Fysiske oversigtsartikel
Robert Millikan berømte dråbe olie eksperiment, rapporterede i August 1913, elegant målt den grundlæggende enhed af elektrisk ladning., Eksperimentet, en stor forbedring i forhold til tidligere forsøg på at måle ladningen af en elektron, der er blevet kaldt en af de smukkeste i fysik historie, men er også kilde til påstande om videnskabelig uredelighed på Millikan ‘ s side.Robert Millikan blev født i 1868 og voksede op i landdistrikterne io .a, den anden søn af en minister. Millikan deltog Oberlin College, tog sin ph.d. fra Columbia University, og derefter brugt et år i Tyskland, før du tager stilling ved University of Chicago.,omkring 1906 var Millikan blevet en succesrig underviser og lærebogsforfatter, men han vidste, at han ikke havde foretaget nogen forskning af reel videnskabelig betydning, og var ivrig efter at sætte sit præg som forsker.
J. J. Thomson havde opdaget elektronen i 1897 og havde målt sin ladning-til-masseforhold. Det næste skridt var at bestemme elektronens ladning separat. Thomson og andre forsøgte at måle den grundlæggende elektriske ladning ved hjælp af skyer af ladede vanddråber ved at observere, hvor hurtigt de faldt under påvirkning af tyngdekraften og et elektrisk felt., Metoden gjorde give en rå skøn over den Elektron ‘ s afgift.
Millikan så denne mulighed for at yde et væsentligt bidrag ved at forbedre disse målinger. Han indså, at det at prøve at bestemme ladningen på individuelle dråber kunne fungere bedre end at måle ladning på hele vandskyer. I 1909 begyndte han eksperimenterne, men fandt snart, at dråber vand fordampede for hurtigt til nøjagtig måling. Han bad sin kandidatstuderende, Harvey Fletcher, om at finde ud af, hvordan man gjorde eksperimentet ved hjælp af et stof, der fordampede langsommere.,Fletcher fandt hurtigt ud af, at han kunne bruge dråber olie, produceret med en simpel parfume forstøver. Oliedråberne injiceres i et luftfyldt kammer og opsamler ladning fra den ioniserede luft. Dråberne falder eller stiger derefter under den kombinerede påvirkning af tyngdekraften, viskositeten af luften og et elektrisk felt, som eksperimentatoren kan justere. Eksperimentatoren kunne se dråberne gennem et specielt designet teleskop, og tid hvor hurtigt en dråbe falder eller stiger. Efter gentagne gange timing af stigning og fald i et fald kunne Millikan beregne ladningen på faldet.,
i 1910 Millikan offentliggjort de første resultater fra disse eksperimenter, som tydeligt viste, at afgifter på dråberne var alle heltal multipla af en grundlæggende enhed af ladning. Men efter offentliggørelsen af disse resultater hævdede Denennienske fysiker Feli.ehrenhaft at have udført et lignende eksperiment, der målte en meget mindre værdi for den elementære ladning. Ehrenhaft hævdede dette støttede ideen om eksistensen af “subelectrons.”
Ehrenhafts udfordring fik Millikan til at forbedre sit eksperiment og indsamle flere data for at bevise, at han havde ret., Han offentliggjorde de nye, mere præcise resultater i August 1913 i Physical Revie.. Han sagde, at de nye resultater Kun havde en 0.2% usikkerhed, en stor forbedring af over hans tidligere resultater. Millikan ‘ s rapporterede værdi for elementarladningen, 1.592 10-1 10-19 coulombs, er lidt lavere end den aktuelt accepterede værdi på 1.602 10-1 10-19 C, sandsynligvis fordi Millikan anvendte en forkert værdi for luftens viskositet.,
det viste sig, at det var et smukt eksperiment, der helt præcist havde bestemt den grundlæggende enhed for elektrisk ladning og klart og overbevisende fastslået, at “subelektroner” ikke eksisterede. Millikan vandt Nobelprisen i 1923 for arbejdet såvel som for hans bestemmelse af værdien af plankens konstant i 1916.
men senere inspektion af Millikan ‘ s lab notebooks af historikere og forskere har afsløret, at han mellem februar og April 1912 tog data om mange flere oliedråber, end han rapporterede i papiret., Dette er bekymrende, da August 1913-papiret udtrykkeligt siger på et tidspunkt, “det skal også bemærkes, at dette ikke er en udvalgt gruppe dråber, men repræsenterer alle de dråber, der blev eksperimenteret i løbet af 60 på hinanden følgende dage.”Men på et andet tidspunkt i papiret skriver han, at de 58 dråber rapporteret er dem”, hvorpå en komplet række observationer blev foretaget.”Desuden indeholder margenerne på hans notesbog noter som “beauty publish” eller “noget galt.”
ignorerede Millikan bevidst data, der ikke passede til de resultater, han ønskede?, Måske fordi han var under pres fra en rival og ivrig efter at sætte sit præg som videnskabsmand, Millikan forkert repræsenterede hans data. Nogle har kaldt dette et klart tilfælde af videnskabelig svig. Andre forskere og historikere har imidlertid kigget nøje på hans notesbøger og konkluderet, at Millikan stræbte efter nøjagtighed ved kun at rapportere sine mest pålidelige data og ikke forsøge at bevidst vildlede andre., For eksempel, at han afviste dråber, der var for store, og dermed faldt også hurtigt til at være måles nøjagtigt med sit udstyr, eller for lille, hvilket betød, at de ville have været alt for påvirket af Brownsk bevægelse. Nogle dråber har ikke komplette datasæt, hvilket indikerer, at de blev afbrudt under løbet.
det er vanskeligt at vide i dag, om Millikan havde til hensigt at forkert repræsentere hans resultater, skønt nogle forskere har undersøgt Millikans data og beregnet, at selvom han havde inkluderet alle dråberne i sin analyse, ville hans måling for elementær ladning slet ikke have ændret sig meget.,
denne artikel udkom i august / September 2006-udgaven af APS ne .s.