LA SCIENZA DELLO SPAZIO

Nel 1903 Millikan progettò un sistema efficiente per poter calcolare la carica di un elettrone.Pose due armature con un diametro di 22cm a una distanza di 1.5 cm e chiuse tutto in una scatola di metallo per evitare correnti d'aria.Di fronte alla macchina mise un ottica con una pellicola per poter fotografare ciò che accadeva all'interno della macchina.Dopo di che fece cadere delle goccioline di petrolio all'interno delle armature.A campo spento ci sono due forze che agiscono sulla gocciolina,una è la forza di gravità(F=mg)l'altra è la forza d'attrito(F=Kv).La gocciolina scende di moto accelerato fino a quando la forza di attrito si compensa con quella di gravità.Pertanto la relazione diviene (mg=Kv₁)dove m è la massa,g è l'accelerazione di gravità(9.8m/s²),k è una costate legata alla vischiosità dell'aria,e v è la velocità della gocciolina.Quando collegò le due armature ad una pila (facendo in modo che la superiore fosse positiva)notò che la velocità delle particelle era cambiata.Poiché le goccioline avevano una carica negativa venivano respinte dall'armatura di segno negativo.La forza del campo era quindi opposta a quella di gravità e si esprime con:

dove V è la differenza di potenziale tra le armature,d è la distanza tra di esse e q è la carica aggiunta alla goccia dopo l'attivazione del campo.Poiché il verso della forza del campo è opposto a quello della forza di gravità la relazione diviene:

Dove v₂ è la nuova velocità(dopo l'attivazione del campo)Se all'interno delle armature vengono emessi raggi-x l'aria si ionizza e le particelle di petrolio possono acquistare o cedere cariche.Pertanto dovremo aggiungere una carica q_n in più.Diverrà così:

dove v₃ è la nuova velocità dopo le emissioni di raggi-x.A questo punto sostituiamo la q della precedente formula con la q di quest'ultima e ci ricaviamo così q_n.Quindi la formula sarà:

dove ricapitolando,d è la distanza,V la differenza di potenziale,v₃-v₂è la differenza tra le velocità delle particelle prima e dopo l'emissione di raggi-x,K invece è una costante legata alla vischiosità dell'aria e si può esprimere come:

dove η è la costante di vischiosità dell'aria alla temperatura di 20c° ed è pari a 0.00018325 unità CGS, a è il diametro della gocciolina,b è una costante calcolata in modo empirico e p è la pressione dell'aria in cm di mercurio.Dopo vari esperimenti fu chiaro che la carica delle goccioline era un multiplo intero di una costante.E per tanto:

dove n è una costante e (e) è la carica dell'elettrone.E conoscendo tutti le incognite fu noto che la carica elementare dell'elettrone doveva essere uguale a: