Biographie
Robert Andrews Millikan est né le 22 mars 1868 à Morrison, dans l’Illinois, aux États-Unis, dans une famille de fermiers et de missionnaires.
Il obtient son diplôme de physique à l’Université de Columbia en 1895 et poursuit ses études à l’Université de Berlin et à l’Université de Göttingen.
Millikan épouse Greta Ervin Blanchard en 1902 et aura trois fils avec elle٫ tous deux deviendront des physiciens.
Enfance et Études
Robert Andrews Millikan est né le 22 mars 1868 à Morrison٫ dans l’Illinois٫ aux États-Unis٫ dans une famille de fermiers et de missionnaires. Son père٫ Silas Franklin Millikan٫ est un ministre du culte méthodiste qui encourage très tôt l’intérêt de son fils pour les sciences. Millikan grandit dans une atmosphère favorable à l’apprentissage et développe une passion pour la physique et les mathématiques. Il poursuit ses études secondaires au Maquoketa High School dans l’Iowa٫ où il obtient son diplôme en 1886. Il entre ensuite à l’Université de Columbia٫ où il obtient son diplôme de physique en 1895.
Durant ses études, Millikan est influencé par les travaux de physicistes tels que Henry Rowland et Albert Michelson, qui l’encouragent à poursuivre des recherches en physique expérimentale.
Carrière académique
Au début de sa carrière, Millikan enseigne la physique à l’Université de Columbia et à l’Université de Chicago, où il obtient son poste de professeur adjoint en 1896. En 1902, il devient professeur titulaire de physique à l’Université de Chicago, poste qu’il occupe jusqu’en 1921. Pendant cette période, Millikan mène des recherches pionnières dans le domaine de la physique expérimentale, notamment sur la mesure de la charge de l’électron.
En 1921, Millikan rejoint le California Institute of Technology (Caltech) comme directeur du département de physique et comme professeur de physique. Il occupe ce poste jusqu’à sa retraite en 1946. Au Caltech, Millikan poursuit ses recherches en physique expérimentale et contribue à établir l’institution comme un centre de recherche de pointe.
Vie personnelle
Robert Andrews Millikan s’est marié à Greta Ervin Blanchard en 1902٫ et ils ont eu trois fils ensemble٫ Clark Blanchard Millikan٫ Glenn Allan Millikan et Max Francis Millikan. Deux de ses fils٫ Clark et Glenn٫ sont devenus des physiciens٫ tandis que Max est devenu économiste.
Millikan était connu pour être un homme de famille dévoué et aimait passer du temps avec ses proches. Il était également un passionné de musique et jouait du violoncelle lors de ses moments de loisir.
Même si Millikan était un chercheur très occupé, il trouvait toujours le temps de se détendre et de profiter de la vie en dehors du laboratoire. Il aimait faire de la randonnée et de la pêche, et passait souvent ses vacances dans les montagnes de Californie.
Calcul de la charge de l’électron
En 1909, Millikan conçoit l’expérience de la goutte d’huile pour mesurer la charge élémentaire de l’électron avec précision.
L’expérience de la goutte d’huile
L’expérience de la goutte d’huile, conçue par Millikan, consiste à créer un champ électrique entre deux plaques métalliques et à observer la chute d’une goutte d’huile légèrement chargée.
La goutte d’huile, soumise à la fois à la force de gravité et à la force électrique, atteint un équilibre stable lorsque ces deux forces s’équilibrent.
En mesurant la tension électrique nécessaire pour maintenir la goutte d’huile en suspension, Millikan peut déterminer la charge électrique de la goutte d’huile et, par conséquent, la charge élémentaire de l’électron.
Cette expérience permet ainsi de mesurer la charge de l’électron avec une précision sans précédent, révélant une valeur de 1,592 × 10^-19 C.
Principe de fonctionnement
Le principe de fonctionnement de l’expérience de la goutte d’huile repose sur la création d’un champ électrique uniforme entre deux plaques métalliques parallèles.
Une goutte d’huile légèrement chargée est introduite dans ce champ électrique, où elle est soumise à deux forces contradictoires ⁚
- la force de gravité, qui tend à faire tomber la goutte d’huile,
- la force électrique, qui tend à la repousser vers le haut.
Lorsque la tension électrique est ajustée pour que les deux forces s’équilibrent, la goutte d’huile se maintient en suspension, permettant ainsi de mesurer la charge électrique de la goutte d’huile.
Cette méthode permet de déterminer la charge élémentaire de l’électron avec une grande précision.
Résultats et interprétation
Les résultats de l’expérience de la goutte d’huile ont permis à Millikan de déterminer la valeur de la charge élémentaire de l’électron avec une grande précision.
Les mesures ont révélé que la charge de l’électron était de -1٫602 × 10^(-19) C٫ valeur qui est encore considérée comme exacte aujourd’hui.
Ces résultats ont eu un impact profond sur la compréhension de la structure atomique et de la physique subatomique.
Ils ont également permis de confirmer l’hypothèse de l’existence de particules élémentaires chargées, telles que les électrons, qui sont les constituants fondamentaux de la matière.
Les travaux de Millikan ont ouvert la voie à de nouvelles recherches en physique quantique et en physique des particules, révolutionnant ainsi notre compréhension de l’univers.
Autres contributions à la physique
Millikan a également contribué à l’avancement de la physique théorique et expérimentale à l’University of Chicago et au California Institute of Technology.
Il a joué un rôle clé dans la formation de la communauté physique américaine, encourageant les jeunes physiciens et promouvant la recherche fondamentale.
Travail à l’University of Chicago et au California Institute of Technology
Au cours de sa carrière, Millikan a occupé des postes de professeur à l’University of Chicago et au California Institute of Technology, où il a mené des recherches pionnières en physique expérimentale et théorique.
Dans ces institutions, il a développé une équipe de recherche dynamique et a encouragé les études sur la physique quantique et la mécanique classique.
Ses recherches à l’University of Chicago ont porté sur la mesure de la charge de l’électron et la détermination de la constante de Planck, tandis que son travail au California Institute of Technology s’est concentré sur l’étude des propriétés des subatomiques et la structure atomique.
Ses contributions à ces institutions ont eu un impact significatif sur le développement de la physique moderne et ont ouvert de nouvelles voies de recherche pour les générations futures de physiciens.
Contributions à la communauté physique
Millikan a joué un rôle clé dans la communauté physique, en tant que leader et mentor, encourageant les jeunes chercheurs et promouvant l’avancement de la physique.
Il a été membre actif de plusieurs sociétés savantes, notamment l’American Physical Society et la National Academy of Sciences, où il a contribué à l’organisation de conférences et de réunions scientifiques.
Ses écrits et ses conférences ont également contribué à populariser la physique auprès d’un public plus large, rendant accessible les dernières découvertes et théories à un auditoire non spécialisé.
Grâce à son influence et à son autorité, Millikan a pu inspirer et guider de nombreux physiciens, contribuant ainsi à l’avancement de la discipline et à son développement.
Impact sur la physique moderne
Les travaux de Millikan sur la charge de l’électron ont jeté les bases de la mécanique quantique, permettant aux physiciens de comprendre les phénomènes atomiques et subatomiques.
Ses recherches ont également contribué à établir la structure atomique, révélant l’existence de particules subatomiques et leur rôle dans la formation des atomes.
Rôle dans le développement de la mécanique quantique
Les travaux de Millikan sur la charge de l’électron ont eu un impact significatif sur le développement de la mécanique quantique. En mesurant avec précision la charge de l’électron, Millikan a fourni des données essentielles pour les théoriciens qui cherchaient à comprendre les phénomènes atomiques et subatomiques. Les résultats de Millikan ont permis à des physiciens tels que Niels Bohr et Louis de Broglie de développer leurs théories sur la structure atomiqueडर et la mécanique quantique. De plus, les expériences de Millikan ont démontré l’importance de la quantification dans la physique, ouvrant la voie à une nouvelle ère de recherche dans ce domaine. Les contributions de Millikan à la mécanique quantique ont ainsi eu un impact durable sur notre compréhension de l’univers.
Influence sur la compréhension de la structure atomique
La détermination précise de la charge de l’électron par Millikan a eu un impact majeur sur la compréhension de la structure atomique. Cette découverte a permis aux physiciens de comprendre comment les électrons orbitent autour du noyau atomique et comment les atomes interagissent entre eux. Les résultats de Millikan ont également mis en évidence l’importance de la quantification dans la physique atomique, montrant que les propriétés des atomes ne sont pas continues, mais plutôt discrètes. Cette révélation a ouvert la voie à une nouvelle compréhension de la chimie et de la physique, permettant aux scientifiques de développer de nouvelles théories et de nouvelles applications. En somme, les travaux de Millikan ont révolutionné notre compréhension de la structure atomique et ont jeté les bases de la physique moderne.
Récompenses et honneurs
Millikan reçoit le Prix Nobel de physique en 1923 pour sa détermination de la charge de l’électron.
Il est élu membre de l’Académie nationale des sciences en 1915 et reçoit de nombreux doctorats honoris causa;
Prix Nobel de physique
En 1923٫ Robert Millikan est récompensé du Prix Nobel de physique pour sa détermination de la charge de l’électron٫ réalisée grâce à son expérience de la goutte d’huile.
Cette distinction lui est attribuée pour ses travaux novateurs qui ont permis de mesurer avec précision la charge élémentaire de l’électron, contribuant ainsi à une meilleure compréhension de la structure atomique.
Le comité Nobel souligne que les résultats obtenus par Millikan ont ouvert de nouvelles perspectives dans le domaine de la physique atomique et que ses recherches ont eu un impact significatif sur le développement de la mécanique quantique.
Cette récompense est un témoignage de la reconnaissance internationale de l’importance des travaux de Millikan dans le domaine de la physique expérimentale.
Autorité dans la communauté scientifique
Robert Millikan est considéré comme l’un des physiciens les plus éminents de son temps, renommé pour ses travaux novateurs et ses contributions fondamentales à la physique expérimentale.
Ses recherches ont eu un impact durable sur la communauté scientifique, influençant notamment les développements de la mécanique quantique et de la physique atomique.
Millikan a occupé des postes clés dans des institutions prestigieuses, telles que l’Université de Chicago et le California Institute of Technology, où il a formé et inspiré de nombreux jeunes physiciens.
Sa réputation d’expert dans le domaine de la physique expérimentale lui a valu une autorité incontestée dans la communauté scientifique, où il est considéré comme un pionnier et un leader.