Em 1923, o físico americano Robert Andrews Millikan (1868-1953) recebeu o Prémio Nobel de Física,"pelo seu trabalho sobre a carga elementar de electricidade e sobre o efeito fotoeléctrico".
Na sua Palestra Nobel "O Elétron e a Luz-Quant do Ponto de Vista Experimental", ele referiu-se à experiência que lhe permitiu determinar a carga do elétron, deixando o seu público convencido de que ele tinha visto elétrons:
"Aquele que viu aquela experiência, e centenas de investigadores a observaram, viu literalmente o elétron".
Muitas vezes os físicos dizem que vemos aquelas coisas em que estamos a trabalhar, não importa quão pequenas, ou até abstratas elas possam ser. Há poucas dúvidas, no entanto, de que dentro do aparelho usado por Millikan havia um mundo de partículas com as quais ele se tornou tão familiar que ele declarou sem corar ver coisas naquele mundo.
A física requer experiências, medição precisa e, claro, conclusões a serem tiradas. Existem inúmeros exemplos de experiências decisivas na história da física. Um dos mais famosos e importantes destes foi o que permitiu a determinação da carga do elétron, conduzida por Millikan em 1909, que ficou conhecido como a experiência da gota de óleo ou simplesmente a experiência de Millikan. Na verdade, é considerada uma das "mais belas experiências em física" e foi fundamental para permitir a medição da carga do elétron.
Robert Andrews Millikan nasceu em Morrison, Illinois (EUA) em 22 de março de 1868. Depois de se formar no Oberlin College em Ohio (1891) - onde ele gostava particularmente de estudar grego e matemática - fez dois cursos de física elementar, o que despertou o seu interesse por esta disciplina. Em 1893 foi premiado com uma bolsa na Universidade de Columbia, da qual recebeu o seu doutorado em 1895 por uma tese sobre a polarização da luz emitida por superfícies incandescentes. Um fenômeno que tinha sido originalmente observado (1824) por François Aragó, Millikan usou ouro derretido e prata do Departamento do Tesouro dos EUA para provar a sua tese. Depois de passar um ano (1896) na Alemanha nas Universidades de Berlim e Götingen, regressou aos Estados Unidos para receber um convite do físico e companheiro Nobel Albert A. Michelson vai tornar-se seu assistente no recentemente fundado Laboratório Ryerson na Universidade de Chicago. Ele acabou por se tornar um professor lá (1910), cargo que ocupou até 1921. No decorrer da sua vida (morreu em 1953) Millikan foi professor de Física, diretor do Laboratório de Física Norman Bridge e presidente do Instituto de Tecnologia da Califórnia (CALTECH).
Uma gota de óleo para "desmascarar" o elétron
Millikan foi uma figura chave no desenvolvimento da física nos Estados Unidos na primeira metade do século XX. Se fosse necessário classificá-lo como físico, a sua faceta como físico experimental teria sem dúvida de ser destacada, assim como as numerosas descobertas importantes que ele fez, predominantemente nos campos da óptica e da física molecular. A primeira grande conquista de Millikan foi determinar a carga do elétron, para que fim ele utilizou o "método de gota de óleo". J. J. Thomson, o físico britânico, já tinha estabelecido a relação carga-massa do elétron em 1897, mas nenhum deles separadamente. Assim, se fosse possível determinar um destes valores separadamente (carga ou massa), o outro poderia ser facilmente calculado. Millikan, com a ajuda de Harvey Fletcher, um dos seus estudantes de doutorado, utilizou a experiência de gota de óleo para medir a carga do elétron (e com isto, a sua massa). Quando Millikan começou uma longa série de experiências em 1907, ele já trabalhava na Universidade de Chicago há dez anos, tinha-se casado, era pai de três filhos e prestes a comemorar o seu quadragésimo aniversário. Ele ganhou grande fama como professor de física, mas ainda não conseguiu nada digno de nota como investigador científico.
A carga elétrica fundamental é uma das constantes básicas na física, consequentemente, sua determinação precisa é essencial para essa disciplina. Em sua experiência, Millikan mede a força elétrica numa pequena gota de óleo que foi carregada por um campo elétrico criado entre dois elétrodos quando a queda estava no campo gravitacional. Como o campo elétrico era conhecido, foi possível determinar a carga acumulada na gota de óleo.
Um pulverizador formou gotas de óleo, algumas das quais caíram através de uma pequena lacuna num espaço uniforme de área elétrica por duas placas carregadas paralelas. Um microscópio tornou possível observar uma gota de óleo específica e aprender a sua massa medindo a velocidade terminal da sua queda. A gota de óleo foi carregada com raios X, e ao ajustar o campo elétrico, foi possível fazê-lo permanecer em repouso, em equilíbrio estático, quando a força elétrica era igual à força gravitacional oposta. Millikan, realizando uma longa e tediosa tarefa que envolveu um conjunto de experiências colaterais, repetiu o experimento inúmeras vezes, concluindo eventualmente que os resultados obtidos poderiam ser explicados se houvesse uma única carga elementar (o valor que ele determinou) e as cargas identificadas eram múltiplos inteiros de este número.
Em 1909 enviou o seu primeiro artigo para publicação, no qual explicou uma técnica que chamou de "um método de equilíbrio de gota para determinar a carga do elétron, e", intitulado "Uma nova modificação do método de nuvem para determinar a carga elétrica elementar e o valor mais provável disso cobrança” . Millikan incluiu as suas opiniões pessoais sobre a confiabilidade e validade de cada uma das suas 38 observações. Ele marcou sete observações "muito boas" com dois asteriscos, dez "boas" com um único asterisco e deixou as restantes treze "satisfatórias" sem marcações. Um ato genuíno de honestidade, com respeito ao qual o historiador da ciência Gerald Holton mais tarde se referiria como "um gesto bastante incomum em publicações científicas". Em setembro de 1910, Millikan publicou um segundo artigo na revista Science sobre a carga de elétrons intitulada,
"O isolamento de um íon, uma medida precisa da sua carga, e a correção da lei de Stokes", o primeiro a explicar completamente o seu método de "equilíbrio da queda".
Três anos mais tarde, em 1913 Millikan melhorou os resultados obtidos para determinar a carga do elétron e = 4,774 ± 0,009 x 10-10 unidades de carga eletrostáticas (esu), ou seja, 1,592 x 10-19 C (1 esu = 3.33564×10-10 C) que está ligeiramente abaixo do valor atualmente aceito de 1,602 x 10-19 C, provavelmente porque Millikan usou um valor impreciso para a viscosidade do ar.
Mas esta não foi a única experiência "crucial" conduzida pelo meticuloso Millikan. Em 1905, no curso do seu Annus Mirabilis, Albert Einstein publicou o artigo intitulado "Sobre um Ponto de Vista Heurístico sobre a Criação e a Conversão da Luz". Neste artigo Einstein analisa teoricamente o efeito fotoelétrico, introduzindo de forma convincente o conceito de "quântico de luz" (mais tarde re-nomeado o fotão) e aplicando as ideias de Max Planck, antes de qualquer um dos seus colegas o ter feito, para teoricamente explicar o efeito fotoelétrico. O próprio Planck revelou-se um dos mais acérrimos críticos desta ideia de quanta light, enquanto Millikan descartou a ideia de Einstein como uma "errubação, para não dizer hipótese tola", rapidamente começando a trabalhar para mostrar experimentalmente a Einstein o erro dos seus caminhos. Depois de dez anos de experiências (1916), Millikan publicou os seus resultados na revista Physical Review num artigo intitulado "A Direct Photoelectric Determination of Planck's h". No entanto, e ao contrário do que ele pretendia originalmente, Millikan não só validou experimentalmente a equação de Einstein para o efeito fotoeléctrico, mas também determinou a constante de Planck, h. A conclusão do artigo de Millikan de 1916 não deixa margem para dúvidas:
"A equação fotoelétrica de Einstein tem sido sujeita a testes muito procurados e parece, em todos os casos, prever exatamente os resultados observados".
"Passei dez anos da minha vida a testar aquela equação de 1905 do efeito fotoelétrico de Einstein, e ao contrário de todas as minhas expectativas, fui obrigado em 1915 a afirmar a sua verificação experimental inequívoca apesar da sua irracionalidade, uma vez que parecia violar tudo o que sabíamos sobre a interferência de luz”.
Em 14 de novembro de 1923 Millikan recebeu um telegrama da Academia Real das Ciências da Suécia informando-o de que tinha recebido o Prémio Nobel de Física pelo seu trabalho sobre a carga elementar de electricidade e sobre o efeito fotoelétrico, tornando-o assim o segundo americano a recebê-lo. O texto do telegrama diz o seguinte:
5 gs d 2625 803R
ESTOCOLMO 1030 AM 14 DE NOV 1923
DOUTOR MILLIKAN
PASADENA CALIFE
PRÊMIO NOBEL PARA FÍSICA CONCEDIDO A VOCÊ, POR FAVOR, SE VOCÊ PODE ESTAR PRESENTE EM ESTOCKHOLM, 10 DE DEZEMBRO.
HOEDERBAUM, ACADEMIA SECY DE CIÊNCIAS
Millikan participou na Terceira Conferência Solvay realizada em Bruxelas (1921) e foi premiado com Doutorados Honorários por vinte e cinco universidades em todo o mundo. Além do Prémio Nobel de Física, ele também recebeu o Prémio Comstock de Física pela Academia Nacional de Ciências, a Medalha Edison e a Medalha Hughes pela Royal Society, já para não mencionar uma série de outras honras. Millikan morreu em 19 de dezembro de 1953 em San Marino, Califórnia, aos 85 anos.
por: http://trib.al/ZxL3BG7
TIRINHA DO DIA:
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