Scopri cos'è l'esperimento Millikan

Il esperimento millikan o esperimento goccia d'olio oil fu effettuata dal fisico Robert Andrews Millikan e Harvey Fletcher nel 1909 per determinare la carica di elettroni (anche se nel 1911 pubblicarono una versione aggiornata e migliorata dell'esperimento iniziale). Questa esperienza è considerata ancora oggi come uno degli esperimenti più belli della fisica. In questa lezione di un INSEGNANTE vedremo cos'è l'esperimento di Millikan? In poche parole, cosa Millikan stava cercando di studiare quando lo ha sollevato e cosa ha effettivamente scoperto. Se vuoi sapere in cosa consiste questo elegante esperimento, continua a leggere!

Determinare la carica elettrica dell'elettrone Fu vitale per lo sviluppo della fisica poiché è una delle costanti fondamentali di questa scienza. Come la maggior parte delle scoperte, Millikan non scoprì la carica elettrica da un giorno all'altro, ma utilizzò invece conoscenze e ipotesi proposte dai suoi contemporanei.

Prima di tutto, un fisico britannico di nome J. J.

Thomson nel 1897 aveva dimostrato la relazione carica-massa dell'elettrone, ma nessuna delle due separatamente. Così, i ricercatori dell'epoca si proponevano di scoprire separatamente uno di questi due valori (carica o massa), poiché l'altro potrebbe essere facilmente calcolato dalla relazione scoperta da Thomson.

In secondo luogo, i fisici si chiedevano se la carica elettrica fosse a magnitudine continua o discreta. Una quantità continua è quella che ha infiniti stati intermedi, come peso o l'altezza, che possiamo prendere tante cifre decimali quante ce lo permette lo strumento con cui misuriamo. Al contrario, una quantità discreta è una che può essere divisa fino a un limite finito, come per esempio il numero di persone che partecipano a una festa (può assumere solo valori interi (venti, quindici, cento)). Alcuni fisici, come Edison, credevano che la carica sull'elettrone dovesse essere continua, ma Millikan credeva diversamente.

Pertanto, l'obiettivo dell'esperimento di Millikan era decidere non solo il valore della carica elettronica ma anche quello era una grandezza discreta.

L'importanza di questa costante fisica era così grande che nel 1923, Millikan, ha vinto il premio Nobel per la fisica, in parte a causa di questo esperimento e degli studi che la sua squadra ha condotto da esso e sull'effetto fotoelettrico.

Per iniziare il suo esperimento, Millikan progettò un apparato con il seguenti parti:

• Atomizzatore. Questo strumento ha permesso a Millikan di ottenere gocce d'olio molto piccole (dell'ordine dei micrometri), necessarie per il suo esperimento.
• Camera di composizione controllata, per evitare la dispersione delle gocce e l'interferenza dell'aria esterna.
• Due piastre parallele, una carica positivamente, sopra, e un'altra negativa, sotto. La piastra superiore ha un foro per il passaggio delle gocce d'olio ed entrambe sono collegate a un'alimentazione continua di diverse migliaia di volt.
• Tra le due piastre parallele, Millikan mise a microscopio per osservare la caduta delle piccole gocce.

Millikan stava facendo scorrere l'olio attraverso l'atomizzatore, formando piccole molecole. Queste molecole sono passate nella camera e da lì alla piastra caricata positivamente. Ora dovevano scegliere una goccia con cui lavorare. Grazie all'irradiazione dei raggi X, la goccia si è caricata quando è passata attraverso il foro nella piastra positiva. Proprio come la goccia ha raggiunto la sommità dello spazio formato dalle due piastre, il i ricercatori hanno regolato il campo elettrico finché la goccia non è rimasta a riposo o equilibrio statico. Questo accadeva quando la forza elettrica era uguale e contraria a quella gravitazionale. Questa forza che ha bilanciato la caduta della goccia d'olio è, per definizione, della stessa grandezza e carica opposta alla carica dell'elettrone.

Quindi l'obiettivo di base di questo esperimento era far galleggiare la goccia d'olio, bilanciare la forza di gravità con le forze elettriche del campo applicato.

Ripetendo questo esperimento molte volte e con più gocce di diverse dimensioni, Millikan e il suo team sono giunti al risultato che la carica elettrica richiede sempre un valore pari a un multiplo intero di una carica elementare: quella di elettrone. Il valore ottenuto da Millikan e dal suo team è stato 1,5924·10^-19 C; questo valore è entro un errore percentuale del valore attualmente accettato, che è 1,602176487.10^-19 C.

Si ritiene che questo piccolo errore sia dovuto al fatto che Millikan ha utilizzato un valore di viscosità errato per l'atmosfera all'interno della camera. Inoltre, questa grandezza si è rivelata avere un valore discreto, come aveva previsto Millikan e contrariamente a quanto pensava Edison.