Robert Millikan
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Nobel per la fisica
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Robert Andrews Millikan (22 marzo, 1868 - 19 dicembre, 1953) fu un fisico americano. Vinse il premio Nobel per la fisica nel 1923 per i suoi lavori sulla determinazione della carica elettrica dell'elettrone e sull'effetto fotoelettrico.
Dopo essersi laureato con studi classici all'Oberlin College (Ohio) nel 1891 iniziò ad interessarsi alle scienze ed ottenne il dottorato in fisica alla Columbia University nel 1895.
Nel 1910 pubblicò i primi risultati del celeberrimo esperimento della goccia d'olio per misurare la carica dell'elettrone che, da allora, è divenuto uno dei classici della fisica (varianti di questo esperimento vengono a tutt'oggi utilizzate con fini didattici per gli studenti delle superiori e dell'università). La carica elettrica dell'elettrone è una delle costanti fondamentali della fisica moderna ed una conoscenza accurata del suo valore è estermamente importante.
Successivamente Felix Ehrenhaft dichiarò di aver compiuto esperimenti simili ma di aver trovato evidenze sperimentali dell'esistenza di cariche elettriche inferiori a quelle dell'elettrone. Questo condusse Millikan a realizzare una nuova serie di esperimenti (i cui risultati vennero pubblicati nel 1913) che confermarono l'assenza di tali cariche frazionarie.
Il dibattito su questo punto continuò molto a lungo anche perché vennero riscontrate incongruenze fra il numero di misure riportate nelle pubblicazioni di Millikan (58) ed il numero di quelle riportate nei suoi quaderni di laboratorio (175) dando l'impressione che egli avesse artificialmente scartato i risultati sfavorevoli alla sua ipotesi. Un'analisi dettagliata dei dati e la ripetizione dell'esperimento da parte di molti gruppi indipendenti portarono infine alla conclusione che i risultati di Millikan erano accurati e che non c'era stato alcun tipo di frode.
L'esperimento della goccia d'olio
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Questo è stato sicuramente il più famoso fra gli esperimenti di Millikan. In particolare la sua semplicità concettuale e la sua importanza storica lo hanno reso un importante strumento didattico nell'insegnamento della fisica nelle scuole superiori di tutto il mondo.
L'apparato sperimentale ed il metodo di misura
Il diagramma mostra una versione semplificata dell'apparato sperimentale della misura originaria di Millikan. Tramite un condensatore a facce piane e parallele si genera un campo elettrico costante ed uniforme la cui intensità può essere variata tramite un generatore di tensione.
Dell'olio viene nebulizzato in una cella al di sopra del condensatore e da lì cade per gravità nella regione dove è presente il campo elettrico. Durante questo procedimento alcune delle goccioline d'olio si ionizzano e quindi diventano elettricamente cariche. Durante la loro caduta queste sperimentano un attrito con l'aria e quindi raggiungono rapidamente una velocità di regime v1 (costante) che dipende dal loro raggio r e dalla loro densità ρ tramite la relazione 
dove ρaria e η sono, rispettivamente, la densità e la viscosità dell'aria e g è l'accelerazione gravitazionale g (nota: questa rappresenta una soluzione particolare delle molto più generali equazioni di Navier-Stokes e venne derivata dallo stesso George Gabriel Stokes nel 1851).
Questa velocità viene misurata osservando direttamente le goccioline d'olio, opportunamente illuminate, tramite un microscopio.
Applicando un campo elettrico uniforme nel verso corretto le goccioline ionizzate vengono sospinte verso l'alto e raggiungono una nuova velocità di regime (data dall'equilibrio fra la forza di gravità, la forza di Coulomb, e la forza d'attrito viscoso) che può essere misurata nello stesso modo.
Questa velocità dipende da molti parametri fra cui: il campo elettrico applicato (noto perché regolabile dall'esterno), la densità dell'olio e dell'aria (che possono essere misurate indipendentemente), la viscosità dell'aria (anch'essa misurabile indipendentemente) e le dimensioni delle singole goccioline che possono essere ricavate dalla prima misura di velocità. L'unica variabile ignota è la carica trasportata da ciascuna goccia d'olio che quindi può essere ricavata dalla misura della velocità di regime in presenza di campo elettrico. Ripetendo molte volte l'esperimento si ottiene che tutti i valori ottenuti sono multipli interi di una carica elettrica peri a − 1,610 − 19 coulomb che viene quindi assunta essere una carica elementare ovvero la carica del singolo elettrone.
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