ROBERT ANDREWS MILLIKAN: BIOGRAPHIE, CALCUL DE L'ÉLECTRON, AUTRES CONTRIBUTIONS - BIOGRAPHIES - 2025

Robert Andrews Millikan (1868-1953) était un physicien expérimental renommé, ainsi qu'un éducateur et une personnalité publique remarquables aux États-Unis au cours des premières décennies du 20e siècle. De même, il a fait de nombreuses contributions et découvertes dans les domaines de l'électricité, de l'optique et de la physique moléculaire.

Cependant, la grande réussite de Millikan a été le calcul de la charge électronique, qu'il a pu déterminer grâce à ce que l'on appelle maintenant l'expérience de la goutte d'huile.

Robert A. Millikan au California Institute of Technology (Caltech) 1947. Source: Wikipedia commons

Aujourd'hui, ce travail est considéré comme un exemple idéal de l'application de la méthode scientifique. Cependant, au-delà de ses recherches, le succès de Millikan était en grande partie dû à la longue expérience acquise grâce à la persévérance dans l'étude des phénomènes naturels.

Biographie

Vie personnelle

Robert Millikan est né le 22 mars 1868 à Morrison, Illinois, et décédé le 19 décembre 1953 à Saint-Marin, en Californie.

Quand il avait cinq ans, Millikan et sa famille ont déménagé à McGregor, Iowa. Deux ans plus tard, les Millikans se sont installés à Maquoketa, où Robert a commencé ses études secondaires. En général, il peut être établi que l'éducation de la famille a été décisive dans sa vie professionnelle.

De même, son dévouement et sa passion pour son travail, toujours au-dessus de ses désirs et aspirations personnels, en plus de sa grande honnêteté intellectuelle, l'ont conduit à réussir dans la science et la vie publique.

En 1902, il épouse Greta Blanchard et profite de leur lune de miel en Europe. À la suite de cette union, trois enfants sont nés: Clark, Glenn Allen et Max Franklin.

Études réalisées

En 1886, il commença ses études au Oberlin College, où il apprit la trigonométrie, la géométrie analytique et le grec. Il est diplômé en 1891 et a obtenu son doctorat en physique de l'Université Columbia en 1895, étant le premier à le faire dans le département où il a étudié.

Après avoir reçu son doctorat, Millikan a voyagé en Allemagne (1895-1896), où il a étudié dans des universités prestigieuses telles que Göttingen et Berlin.

Pendant son séjour en Europe, il se rapproche d'importants chercheurs tels que le physicien allemand Roentgen (1845-1923), découvreur des rayons X, ou le français Becquerel (1852-1903), dont les études sur la radioactivité ont été décisives dans le monde scientifique.

Retour en Amérique

En 1910, Millikan se vit offrir un poste d'assistant au laboratoire Ryerson de l'Université de Chicago, donc en l'acceptant, il mit fin à sa tournée en Europe. Dans cette institution, il a travaillé comme enseignant, occupant le poste jusqu'en 1921.

À l'Université de Chicago, Millikan a travaillé dur comme chercheur et éducateur, découvrant certaines de ses grandes passions dans l'enseignement.

En 1921, il quitta l'Université de Chicago pour devenir directeur du Norman Bridge Physics Laboratory, situé au California Institute of Technology (Caltech) à Pasadena.

Au cours de sa vie, Millikan a enseigné des chaires dans différents domaines de la physique, a été le recteur du laboratoire de physique du Norman Bridge Institute et le directeur de Caltech.

L'enthousiasme de Millikan pour l'éducation

Millikan était un excellent élève avec une grande facilité pour l'enseignement, donc à la fin de sa deuxième année à Oberlin, le professeur qui lui a appris le grec lui a demandé d'enseigner la physique élémentaire.

Il se prépara dur pour cette tâche pendant les vacances d'été de 1889. Millikan résolut tous les problèmes du manuel de physique, puis fit tout son possible pour que les étudiants travaillent sur les problèmes tout au long de l'année de cours.

Pour Millikan, le fait de résoudre de nombreux problèmes était la meilleure méthodologie d'enseignement de la physique. Ce système d'apprentissage a été défendu par le scientifique tout au long de sa vie, c'est pourquoi il est également considéré comme un grand passionné d'éducation.

Cette motivation l'a amené à être co-auteur d'une série de textes innovants en termes de méthodologie pédagogique. Les livres écrits par Millikan comportaient de nombreux problèmes incorporant des questions conceptuelles, ce qui était très nouveau pour l'époque.

Millikan en tant qu'agent publicitaire dans l'éducation

En raison de sa détermination à rehausser la réputation de Caltech, Millikan a été classé parmi les grands agents de publicité dans le domaine de l'éducation. Cela était nécessaire pour transformer l'Institut en un centre très prestigieux pour l'enseignement des sciences naturelles et de l'ingénierie.

Cependant, il différait fortement de ses collègues sur les questions de politique, de philosophie et de religion. De plus, ses méthodes administratives n'étaient pas conventionnelles, mais son leadership personnel était essentiel pour que les situations suivent le bon cours.

En conclusion, on peut affirmer que l'influence de Millikan a été un pilier fondamental dans le développement et la formation des physiciens et chercheurs aux États-Unis.

Les enquêtes de Millikan: charge d'électrons et autres contributions

- Estimation de la charge électronique

Millikan a commencé ses études sur la charge électronique en 1907, sur le modèle du physicien HA Wilson (1874-1964). L'enquête est passée par plusieurs étapes.

La première phase consistait à ioniser l'air dans une chambre à brouillard, puis à condenser les ions dans un nuage. De cette façon, il n'a observé et mesuré la chute du nuage que sous l'action de la gravité.

Plus tard, il a évalué la chute d'un nuage ionisé, mais sous l'influence d'une force électrique verticale qui se superpose à la gravité. Après plusieurs processus, il a réussi à concevoir l'expérience de la goutte d'huile, ce qui lui a permis de calculer la charge électrique fondamentale et sa masse.

Ceci a été réalisé au moyen d'un équipement qui dispersait le pétrole en très petites gouttes. Ceux-ci sont tombés à travers un trou où ils ont été soumis au champ électrique.

Appareil d'origine de la goutte d'huile. Conçu par Millikan. Source: Wikipédia commons.

Grâce à l'utilisation de lentilles spéciales, une goutte a pu être visualisée et, en mesurant la vitesse de la chute, le scientifique a pu estimer la valeur de la masse électronique. L'expérience a été répétée plusieurs fois.

De cette façon, Millikan a déterminé la charge de base et a également réussi à établir sa valeur. En 1909, il publie l'article où il explique la technique qu'il utilise pour déterminer la charge de l'électron.

- Le travail en photoélectrique

Ses premiers travaux et publications sur la photoélectricité ont été réalisés à partir de 1907 avec son élève G. Winchester. L'objectif était d'étudier si le courant photoélectrique et le potentiel limite dépendaient de la température du métal émetteur.

Au cours de ces enquêtes, Millikan a dû faire face à un certain nombre d'erreurs de processus, telles que l'importance du nettoyage des surfaces métalliques et le danger d'utiliser des étincelles comme source de lumière à ondes courtes, car les décharges d'étincelles peuvent fausser les potentiels mesurés en induisant oscillations électriques dans l'appareil.

- Le spectre ultraviolet extrême

Millikan a conclu que des études de lumière ultraviolette utilisant les étincelles chaudes produites entre les électrodes métalliques étaient possibles, grâce à ses recherches sur les potentiels de ces étincelles.

Cette découverte était très importante pour la communauté scientifique, car tous les efforts antérieurs sur le spectre ultraviolet court avaient été limités par son extrême capacité d'absorption.

Mais l'utilisation d'une étincelle chaude et d'un réseau de réflexion concave a résolu le problème, ainsi que le placement d'un spectrographe sous vide sur tout le trajet des rayons.

Les premiers résultats obtenus avec un spectrographe sous vide de ce type ont été décrits par Millikan et Sawyer en 1918.

- Rayons cosmiques

L'étude des rayons cosmiques remonte au début du 20e siècle. Il s'agissait d'approches expérimentales où, grâce à l'utilisation d'électroscopes, les processus de décharge étaient mesurés en fonction de l'altitude.

Millikan a connu des jours difficiles dans ses activités de recherche sur les rayons cosmiques. À cet égard, ses débats animés sur la nature et l'origine des rayons cosmiques sont mis en évidence. Il peut être établi que ses découvertes étaient des événements importants dans le monde de la science dans les années 1930.

Conception des expériences

Pendant son séjour à Pasadena, Millikan s'est de nouveau activement intéressé aux rayons cosmiques. Dans ses expériences, il a utilisé des électroscopes et des baromètres qu'il a envoyés dans l'atmosphère à l'aide de ballons sondeurs.

Ces ballons ont atteint des hauteurs allant jusqu'à 11,2 et 15,2 kilomètres. Des valeurs instrumentales ont été collectées à la montée et à la descente, permettant de déterminer la valeur du choc pendant la procédure.

Ces expériences ont été menées par Millikan au printemps 1922 avec IS Bowen. Leurs recherches ont montré que les rayons cosmiques sont plus pénétrants que tout autre rayonnement connu.

Il est décisif d'indiquer qu'avant les investigations de Millikan, les rayons cosmiques n'étaient étudiés que par des météorologues et des spécialistes de la radioactivité. Après ces travaux, un nouveau champ d'étude et de recherche s'est ouvert aux physiciens de l'époque.

Prix ​​et distinctions

En 1923, Millikan a reçu une communication annonçant qu'il avait reçu le prix Nobel de physique pour ses recherches sur l'effet photoélectrique et la charge de l'électron.

Millikan a assisté au troisième congrès Solvay à Bruxelles en 1921, le sujet du congrès étant les atomes et les électrons.

Il a reçu le doctorat Honoris Causa de vingt-cinq universités. En plus du prix Comstock, de la médaille Edison et de la médaille Hughes.

Références

1. Millikan, le physicien venu voir l'électron. Récupéré le 28 décembre de: bbvaopenmind.com
2. Du Bridge LA, Epstein PA Robert Andrews Millikan 1868-1953. Un mémoire biographique. Récupéré le 28 décembre sur: nasonline.org
3. Reyes (1998). Quelques considérations sur le rôle de l'expérience dans les travaux sur les rayons cosmiques du début du XXe siècle. Le cas de Robert Andrews Millikan. Récupéré le 29 décembre sur: Researchgate.net
4. Du Bridge LA (1954). Robert Andrews Millikan: 1868-1953. Récupéré le 28 décembre sur: science.sciencemag.org
5. Gullstrand A. (1924). Remise du prix Nobel à Robert A. Millikan. Récupéré le 28 décembre sur: science.sciencemag.org
6. (SA) (sf) Expérience de la goutte d'huile de Millikan. Récupéré le 29 décembre de: britannica.com