August, 1913: Robert Millikan Rapporter Sin Olje Slippe Resultater
Diagram av Millikan er apparatet, fra hans Fysiske Gjennomgang papir
Robert Millikan berømte olje slippe eksperiment, rapporterte i August 1913, elegant målt den grunnleggende enhet av elektrisk ladning., Eksperimentet, en stor forbedring i forhold til tidligere forsøk på å måle ladningen til et elektron, har blitt kalt en av de vakreste i fysikk historie, men er også kilden til påstander om vitenskapelig uredelighet på Millikan er en del av.
Robert Millikan ble født i 1868, og vokste opp på landsbygda i Iowa, den andre sønn av en prest. Millikan deltok Oberlin College, fikk sin Doktorgrad fra Columbia University, og deretter tilbrakte et år i Tyskland før du tar en stilling ved University of Chicago.,
Ved om-1906, Millikan hadde blitt en vellykket lærer og lærebok forfatter, men han visste at han ikke hadde gjort noen undersøkelser av vitenskapelige betydning, og var ivrig etter å gjøre seg bemerket som en forsker.
J. J. Thomson hadde oppdaget elektronet i 1897 og hadde målt sin gratis-til-masse-forhold. Neste skritt var å finne ut den elektronets ladning separat. Thomson og andre prøvde å måle grunnleggende elektriske lade med skyer av ladede vanndråper ved å observere hvor raskt de falt under påvirkning av tyngdekraften og et elektrisk felt., Metoden gjorde gi et grovt estimat av elektronets ladning.
Millikan så denne muligheten til å gi et betydelig bidrag ved å forbedre disse målingene. Han innså at å prøve å finne ut at belastningen på enkelte dråper kan fungere bedre enn å måle kostnad på hele skyer av vann. I 1909 begynte han på forsøk, men fant snart ut at dråper av vannet fordampet for fort for nøyaktig måling. Han spurte sin graduate student, Harvey Fletcher, for å finne ut hvordan å gjøre eksperimentet ved hjelp av noen stoff som fordampet mer langsomt.,
Fletcher fant raskt ut at han kunne bruke dråper av olje, produsert med en enkel parfyme atomizer. Oljedråpene er injisert inn i en luft-fylt kammer og plukke opp kostnad fra ionisert luft. Den faller så faller eller stiger under kombinert påvirkning av tyngdekraften, viskositet av luften, og et elektrisk felt, som eksperimentator kan justere. Eksperimentator kunne se den faller gjennom en spesialdesignet teleskop, og tiden hvor fort en dråpe faller eller stiger. Etter gjentatte ganger timing vekst og fall av en dråpe, Millikan kunne beregne kostnad på slipp.,
I 1910 Millikan publisert de første resultatene fra disse eksperimentene, som tydelig viste at gebyrer på drops var alle heltall multipler av en grunnleggende enhet kostnad. Men etter publisering av disse resultatene, Wiener-fysiker Felix Ehrenhaft hevdet å ha utført et lignende eksperiment, som måler en mye mindre verdi for de elementære kostnad. Ehrenhaft hevdet dette støttet ideen om eksistensen av «subelectrons.»
Ehrenhaft utfordring bedt om Millikan for å forbedre sin eksperiment og samle inn mer data for å bevise at han hadde rett., Han publiserte den nye, mer nøyaktige resultater i August 1913 i den Fysiske Anmeldelse. Han uttalte at den nye resultater hadde bare en 0.2% usikkerhet, en stor forbedring på over hans tidligere resultater. Millikan er rapportert verdi for de elementære kostnad, 1.592 x 10-19 coulombs, er litt lavere enn den er i dag en akseptert verdien av 1.602 x 10-19 C, sannsynligvis fordi Millikan brukt en feil verdi for viskositet av luft.,
Det viste seg at det var en vakker eksperiment som hadde bestemt for ganske nøyaktig den grunnleggende enhet av elektrisk ladning, og klart og overbevisende etablert som «subelectrons» eksisterte ikke. Millikan vant 1923 Nobels Fredspris for arbeidet, så vel som for hans fastsettelse av verdien av Planken er konstant i 1916.
Men senere inspeksjon av Millikan ‘ s laboratorium notebooks av historikere og forskere har avdekket at mellom februar og April 1912, han tok data på mange flere dråper olje enn han som er rapportert i papir., Dette er problematisk, siden August 1913 papir uttrykkelig sier på ett punkt, «Det er å være meg, for at dette ikke er en valgt gruppe av dråper, men representerer alle drops eksperimenterte på under 60 dager på rad.»Men på et eller annet punkt i papir skriver han at 58 dråper rapportert er de «hvorpå en komplett serie av observasjoner ble gjort.»Videre, marginene på sin bærbare inneholder notater, for eksempel, «skjønnhet publish» – eller «noe er galt.»
Gjorde Millikan bevisst se bort fra data som ikke passer resultatene han ønsket?, Kanskje fordi han var under press fra en rivaliserende og ivrige etter å gjøre seg bemerket som en vitenskapsmann, Millikan fremstilte sine data. Noen har kalt dette et klart tilfelle av vitenskapelig svindel. Imidlertid, andre forskere og historikere har sett nærmere på sin bærbare pc, og konkluderte med at Millikan var streve for korrektheten ved å rapportere bare hans mest pålitelige data, ikke prøver å bevisst villede andre., For eksempel, avviste han dråper som var for stor, og dermed falt også raskt til å bli målt nøyaktig med utstyret sitt, eller for liten, noe som betydde at de ville ha blitt altfor påvirket av Brownske bevegelser. Noen dråper ikke har komplett datasett, som indikerer at de ble avbrutt under kjøring.
Det er vanskelig å vite i dag om Millikan til hensikt å misbruke hans resultater, selv om noen forskere har undersøkt Millikan data og regnet ut at selv om han hadde inkludert alle fall i sin analyse, sin måling for de elementære lade ville ikke ha endret seg mye i det hele tatt.,
Denne artikkelen dukket opp i August/September 2006 utgaven av APS Nyheter.