罗伯特·米利根：测量电荷
罗伯特·米利根：测量电荷
实验结果：精确测定了单个电子所带的电荷
时间：1909年
从大多数方面来看，罗伯特·米利根干得不错。1868年，他出生在伊利诺斯州的一个小镇上，后来在奥柏林学院和哥伦比亚大学获得了学位。他曾与德国和欧洲的杰出学者一起学习物理学。后来他在芝加哥大学物理系任教，甚至还编写了几本非常成功的教科书。
但是他的同事们做得更多。19世纪与20世纪之交是物理学发展的繁荣时期：在仅仅10年的时间里，世界被相继引入了量子物理学、狭义相对论和电子——原子具有可分割部分的第一个证据之中。到了1908年，米利根发现自己已年近四十，却没有一项重大发现。
不过，电子为他提供了一次机会。研究人员一直想要弄清这个粒子是否代表一个基本的电荷单位，并且在所有情况下始终保持不变。这个问题的答案是进一步发展粒子物理学的关键基础。米利根想着反正也没什么损失，不妨放手一搏。
在芝加哥大学的实验室里，米利根开始研究一种叫做“云雾室”的容器，里面装着浓厚的水蒸气，并在研究过程中不断改变其中的电场强度。水滴在重力下降之前，会先在带电原子和分子周围形成液滴云。通过调整电场的强度，它可以减慢甚至停止单个液滴的下落，相当于用电与引力相对抗。只要确定液滴取得平衡时的电场强度，并假设液滴在该强度上能始终保持平衡，就可以推算出液滴所带的电荷量了。
当发现水蒸发得太快时，米利根和他的学生转而使用一种更持久的物质：药店里的油，用香水喷雾瓶将油喷人“云雾室”中。
在此之后，他们又对油滴实验做了进一步改进，最终确定电子确实代表一个电荷单位。他们测得的单个电子电荷量与目前公认的一个电子的电荷(1.602×10-19库仑)相差无几。这是粒子物理学的一次成功，同时也是米利根的一次成功。
加州理工学院的物理学家大卫·古德斯坦说：“毫无疑问，这是一个出色的实验。米利根的结果毫无疑问地证明了电子是存在的，而且电子带有固定的电荷量。粒子物理学的所有发现均建立在这一基础之上。”
摘自《奥秘》2020.3
