Robert Millikan bukan hanya nama di buku teks. Dia adalah orang yang menentukan muatan elektron dengan tepat. Lahir di Morrison, Illinois, pada tahun 1868, ia tumbuh dalam bayang-bayang Amerika Midwest sebelum pindah ke pusat-pusat akademik di Timur. Perjalanannya dimulai di Oberlin College, di mana ia lulus pada tahun 1891. Kemudian datanglah ke Universitas Columbia, memberinya gelar doktor empat tahun kemudian pada tahun 1895.
Hadiah Nobel Fisika tahun 1923 tidak muncul karena spekulasi. Itu datang sebagai bukti.
Dia mendapatkan posisi asisten di Universitas Chicago pada tahun 1896. Tidak lama kemudian dia menaiki tangga tersebut, menjadi profesor penuh pada tahun 1910. Saat mengajar, dia menulis buku teks fisika. Ini bukanlah volume yang kering dan berdebu. Mereka digunakan oleh siswa sekolah menengah dan perguruan tinggi secara luas. Mereka membentuk cara suatu generasi belajar tentang dunia fisik.
Tapi warisan sebenarnya bukan di kelas. Itu di laboratorium. Millikan terkenal karena dua hal besarnya: mempelajari muatan elektronik dasar dan mengeksplorasi efek fotolistrik. Efek fotolistrik telah menjadi teka-teki selama beberapa dekade. Cahaya yang mengenai logam dapat melepaskan elektron. Tapi berapa banyak energi yang dibutuhkan? Dan seberapa cepat elektron bergerak? Einstein telah mengajukan penjelasan, namun memerlukan bukti.
Millikan memberikan bukti itu. Dan dia melangkah lebih jauh. Dia ingin mengetahui nilai pasti muatan elektron. Ini adalah jumlah yang kecil. Sangat kecil untuk peralatan pada masa itu. Namun dia menemukan cara untuk mengukurnya.
Eksperimen Tetesan Minyak
Bagaimana dia melakukannya? Dia menggunakan tetes minyak.
Millikan membuat eksperimen yang terlihat sederhana namun membutuhkan ketelitian. Dia menyemprotkan tetesan kecil minyak ke dalam ruangan. Tetesan ini menerima muatan dari gesekan. Dia kemudian menerapkan medan listrik. Medan tersebut mendorong melawan gravitasi. Dia melihat tetesan air itu melayang.
Dengan menyeimbangkan kekuatan, dia bisa menghitung muatannya. Dia mengulanginya ribuan kali. Hasilnya konsisten. Tagihannya selalu berupa kelipatan bilangan bulat dari nilai dasar. Nilai dasar itu adalah muatan satu elektron.
Ini adalah titik balik. Itu membuktikan bahwa muatan itu terkuantisasi. Itu tidak berkelanjutan. Anda tidak dapat memiliki muatan setengah elektron. Itu semua atau tidak sama sekali. Hal ini menegaskan teori atom tentang materi dengan cara yang belum pernah dilakukan sebelumnya.
Mengapa Ini Penting Saat Ini
Jadi mengapa Anda harus peduli dengan Robert Millikan?
Karyanya tidak hanya memenangkan Hadiah Nobel pada tahun 1923. Karyanya juga meletakkan dasar bagi elektronik modern. Setiap kali Anda mengisi daya ponsel, setiap kali panel surya mengubah cahaya menjadi listrik, Anda berhadapan dengan prinsip-prinsip yang Millikan bantu definisikan. Efek fotolistrik adalah mekanisme di balik sel surya. Pengukuran yang cermat dari Millikan memungkinkan untuk memahami berapa banyak energi yang dibawa setiap elektron.
Tanpa data akuratnya, revolusi kuantum mungkin membutuhkan waktu lebih lama untuk mendapatkan daya tariknya. Ia mengubah konsep teoritis menjadi fakta yang terukur.
Millikan meninggal pada tahun 1953 di San Marino, California. Dia meninggalkan sejumlah karya yang mengubah cara kita memandang unsur-unsur penyusun alam semesta. Kami masih menggunakan nomornya. Kita masih mengandalkan kepastian yang dibawanya ke medan yang penuh ketidakpastian.
Lain kali kamu
Menentukan Biaya Dasar
Pencarian Millikan untuk muatan elektron tunggal dimulai pada tahun 1909. Dia memulai dengan melacak tetesan air bermuatan dalam medan listrik. Data mengisyaratkan suatu pola. Muatan pada tetesan ini tampaknya merupakan kelipatan dari satuan dasar. Namun jumlahnya ceroboh. Eksperimen tersebut tidak memiliki ketelitian yang diperlukan untuk meyakinkan komunitas fisika.
Air adalah masalahnya. Itu menguap terlalu cepat. Terlalu cepat untuk pengukuran yang akurat.
Jadi, pada tahun 1910, dia mengubah taktik. Dia menukar air dengan minyak. Eksperimen tetesan minyak menjadi legenda. Dia menggantungkan tetesan minyak di antara dua pelat logam. Dia menyesuaikan voltase hingga setetes air berhenti. Gravitasi ditarik ke bawah. Listrik berhenti. Kekuatannya seimbang. Tepat pada saat penangguhan itu, dia dapat menghitung biayanya. Hasilnya tajam. Meyakinkan.
Membuktikan Teori Radikal Einstein
Pada tahun 1916, Millikan mengalihkan perhatiannya ke cahaya. Khususnya efek fotolistrik. Fenomena ini sempat membingungkan para fisikawan. Ketika cahaya mengenai pelat logam, ia mengeluarkan elektron. Tapi kenapa? Bagaimana cara kerjanya?
Einstein telah mengusulkan solusi pada tahun 105. Dia memperlakukan cahaya sebagai fenomena kuantum. Persamaannya sederhana namun revolusioner: E = hf – φ. Energi elektron yang dikeluarkan sama dengan konstanta Planck dikali frekuensi cahaya, dikurangi fungsi kerja logam.
Banyak fisikawan yang menolak hal ini. Ini bertentangan dengan teori gelombang yang sudah ada. Millikan berusaha membantahnya. Dia menerapkan keterampilan eksperimental yang sama ketatnya dengan yang dia gunakan untuk tetes minyak. Dia mengukur efek fotolistrik dengan sangat presisi.
“Pengukuran Millikan membuktikan teori Einstein dan memperoleh nilai konstanta Planck yang akurat.”
Ironisnya, dia membuktikan Einstein benar. Dia juga menetapkan konstanta Planck. Teori yang tadinya tampak seperti ajaran sesat ternyata tervalidasi oleh datanya.
Upaya Perang dan Sinar Kosmik
Konteksnya bergeser pada tahun 1917. Amerika Serikat memasuki Perang Dunia I. Millikan menjauh dari fisika murni. Ia menjadi wakil ketua Dewan Riset Nasional di Washington, D.C. Perannya praktis. Dia membantu para ilmuwan menerapkan penelitian mereka pada upaya perang.
Dia kembali ke dunia akademis pada tahun 1919, berbasis di Chicago. Namun daya tarik Barat sangat kuat. Pada tahun 1921, dia meninggalkan Universitas Chicago. Ia mengambil peran baru sebagai direktur Laboratorium Fisika Norman Bridge di Caltech di Pasadena.
Di sana, dia menyelidiki sinyal aneh. Fisikawan Victor Hess telah mendeteksi radiasi yang berasal dari luar angkasa. Apakah itu terestrial? Atau makhluk luar angkasa?
Millikan membuktikan yang terakhir. Dia mengidentifikasi asal usulnya. Dia juga menamainya. Dia menyebutnya sinar kosmik. Istilah itu macet.
Membangun Kerajaan Riset
Pengaruh Millikan melampaui laboratorium. Dia menjabat sebagai ketua dewan eksekutif di Caltech. Ia memegang posisi ini dari tahun 1921 hingga pensiun pada tahun 1945.
Selama dua puluh empat tahun itu, dia mengubah institusi tersebut. Caltech berkembang menjadi salah satu pusat penelitian terkemuka di Amerika Serikat. Fondasi yang ia letakkan tetap kokoh. Pekerjaan berlanjut. Pertanyaan-pertanyaan itu masih ada di luar sana.
