agosto de 1913: Robert Millikan informa de sus resultados de caída de aceite
Diagrama del aparato de Millikan, de su Documento de revisión física
El famoso experimento de caída de aceite de Robert Millikan, reportado en agosto de 1913, elegantemente medido la unidad fundamental de carga eléctrica., El experimento, una gran mejora sobre los intentos anteriores de medir la carga de un electrón, ha sido llamado uno de los más bellos en la historia de la física, pero también es la fuente de acusaciones de mala conducta científica por parte de Millikan.Robert Millikan nació en 1868 y creció en la zona rural de Iowa, el segundo hijo de un ministro. Millikan asistió a Oberlin College, obtuvo su doctorado en la Universidad de Columbia, y luego pasó un año en Alemania antes de tomar un puesto en la Universidad de Chicago.,
alrededor de 1906, Millikan se había convertido en un exitoso educador y escritor de libros de texto, pero sabía que no había hecho ninguna investigación de importancia científica real, y estaba ansioso por dejar su marca como investigador.
J. J. Thomson había descubierto el electrón en 1897 y había medido su relación carga-masa. El siguiente paso fue determinar la carga del electrón por separado. Thomson y otros intentaron medir la carga eléctrica fundamental usando nubes de gotas de agua cargadas observando cuán rápido cayeron bajo la influencia de la gravedad y un campo eléctrico., El método dio una estimación bruta de la carga del electrón.
Millikan vio esta oportunidad de hacer una contribución significativa mejorando estas mediciones. 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 1909 comenzó los experimentos, pero pronto descubrió que las gotas de agua se evaporaban demasiado rápido para una medición precisa. Le pidió a su estudiante de posgrado, Harvey Fletcher, que averiguara cómo hacer el experimento usando alguna sustancia que se evaporara más lentamente.,
Fletcher descubrió rápidamente que podía usar gotas de aceite, producidas con un simple atomizador de perfume. Las gotas de aceite se inyectan en una cámara llena de aire y recogen la carga del aire ionizado. Las gotas luego caen o suben bajo la influencia combinada de la gravedad, la viscosidad del aire y un campo eléctrico, que el experimentador puede ajustar. El experimentador podía observar las gotas a través de un telescopio especialmente diseñado, y medir la velocidad con la que una gota cae o se eleva. Después de cronometrar repetidamente el ascenso y la caída de una gota, Millikan podía calcular la carga en la caída.,
en 1910 Millikan publicó los primeros resultados de estos experimentos, que mostraron claramente que las cargas en las gotas eran múltiplos enteros de una unidad fundamental de carga. Pero después de la publicación de esos resultados, el físico vienés Felix Ehrenhaft afirmó haber llevado a cabo un experimento similar, midiendo un valor mucho menor para la carga elemental. Ehrenhaft afirmó que esto apoyaba la idea de la existencia de «subelectrones».»
El desafío de Ehrenhaft llevó a Millikan a mejorar su experimento y recopilar más datos para demostrar que tenía razón., Publicó el nuevo, resultados más precisos en agosto de 1913 en la revisión física. Afirmó que los nuevos resultados solo tenían una incertidumbre del 0,2%, una gran mejora con respecto a sus resultados anteriores. El valor reportado por Millikan para la carga elemental, 1.592 x 10-19 coulombs, es ligeramente menor que el valor actualmente aceptado de 1.602 x 10-19 C, probablemente porque Millikan usó un valor incorrecto para la viscosidad del aire.,
parecía que era un hermoso experimento que había determinado con bastante precisión la unidad fundamental de carga eléctrica, y estableció clara y convincentemente que los «subelectrones» no existían. Millikan ganó el Premio Nobel de 1923 por la obra, así como por su determinación del valor de la constante de Plank en 1916.
pero la inspección posterior de los cuadernos de laboratorio de Millikan por historiadores y científicos ha revelado que entre febrero y abril de 1912, tomó datos sobre muchas más gotas de petróleo de las que informó en el documento., Esto es preocupante, ya que el documento de agosto de 1913 declara explícitamente en un momento: «hay que señalar, también, que este no es un grupo seleccionado de gotas, sino que representa todas las gotas experimentadas durante 60 días consecutivos.»Sin embargo, en otro punto del documento escribe que las 58 gotas reportadas son aquellas «sobre las cuales se hizo una serie completa de observaciones. Además, los márgenes de su cuaderno contienen notas como» Beauty publish «o» something wrong.»
¿Millikan ignoró deliberadamente datos que no se ajustaban a los resultados que quería?, Tal vez porque estaba bajo la presión de un rival y ansioso por dejar su marca como científico, Millikan tergiversó sus datos. Algunos han llamado a esto un caso claro de fraude científico. Sin embargo, otros científicos e historiadores han mirado de cerca sus cuadernos, y concluyeron que Millikan estaba luchando por la precisión al informar solo sus datos más confiables, no tratando de engañar deliberadamente a otros., Por ejemplo, rechazó las gotas que eran demasiado grandes, y por lo tanto cayeron demasiado rápido para ser medidas con precisión con su equipo, o demasiado pequeñas, lo que significaba que habrían sido excesivamente influenciadas por el movimiento browniano. Algunas gotas no tienen conjuntos de Datos completos, lo que indica que fueron abortados durante la ejecución.
es difícil saber hoy si Millikan pretendía tergiversar sus resultados, aunque algunos científicos han examinado los datos de Millikan y calculado que incluso si hubiera incluido todas las caídas en su análisis, su medición de la carga elemental no habría cambiado mucho en absoluto.,
Este artículo apareció en la edición de agosto/septiembre de 2006 de APS News.