Millikanin kokeilu jatkui
Belgialaiset tutkijat ovat ehdottaneet uutta menetelmää nesteeseen upotetun muovipallon varauksen mittaamiseksi. Tämän menetelmän tuloksena mittaustarkkuus oli yksi perusvaraus. Tämä menetelmä on hyvin samanlainen kuin Robert Millikanin kokeilu, joka suoritettiin noin sata vuotta sitten. Tämän tekniikan ansiosta mittaustarkkuus kiinteän aineen ja nesteen rajapinnassa on erittäin korkea.
Tutkijat uskovat, että tällä kokeella voidaan tuottaa erilaisia kaupallisia asennuksia sekä parantaa erilaisia kaupallisia asennuksia.
Kolloidisen järjestelmän mallintamiseen tutkijat käyttävät tyypillisesti nesteeseen asetettujen pienten muovipallojen suspensiota. Mutta tällaiset mallit kuvaavat kolloidisten hiukkasten satunnaista latautumista ja uudelleenlatautumista likimäärin, käytännössä ottamatta huomioon varauksen kvanttiluonnetta.
Millikan yritti ensin mitata varauksenvaihtoprosesseja perusvarauksen olemassaolon käsitteen mukaisesti. Kokeessaan tiedemies käytti pienten varautuneiden öljypisaroiden vangitsemista sähkökentällä. Nykyaikaiset belgialaiset tiedemiehet Gentin yliopistosta toistivat ajatuksen Millikanin kokeesta.
He käyttivät samanlaista järjestelmää tutkiessaan alkuainevarauksenvaihtoprosesseja nesteen ja kiinteän aineen rajoilla. Tällaisten prosessien selkeä ymmärtäminen on yhä tärkeämpää tällaisten varautuneita hiukkasia sisältävien aineiden kaupallisessa kehittämisessä. Näitä voivat olla niin sanottu "elektroninen muste", jota käytetään elektronisissa kirjoissa, sekä muut teolliseen tuotantoon käytettävät kolloidiset nesteet.
Yksityiskohtainen kuvaus tästä työstä esiteltiin tieteellisessä lehdessä Physical Review Letters. Belgialaiset tutkijat ottivat kokeeseensa halkaisijaltaan 1 mikronin perspex-pallon ja asettivat sen nestesäiliöön. Sitten kaksi elektrodia asetettiin astiaan tämän "kolloidisen" suspension kanssa, joiden välinen etäisyys oli 300 mikronia. Sitten elektrodeihin kohdistettiin värähtelevä jännite.
Näin ollen nesteen ja kiinteän aineen rajapinnalla tapahtuneen varaamisen ja purkamisen seurauksena pallo alkoi värähdellä käytetyn jännitteen mukaisesti. Näiden värähtelyjen maksimiamplitudi vastasi pallomaisen hiukkasen kokonaisvarausta. Kokeen suurin vaikeus oli asettaa parametrit siten, että syötetyn jännitteen aiheuttamat värähtelyt olivat suurempia kuin pallon satunnaiset värähtelyt. Myös värähtelyjen amplitudia piti mitata melko usein, jotta ei jäänyt huomaamatta peruslatausprosessia.
Kokeiden tuloksena havaittiin, että pallon lataaminen tällaisilla parametreilla tapahtuu kahdesti sekunnissa. Hyppymäinen muutos värähtelyamplitudissa selvitettiin, mikä vahvistaa täysin kolloidisten hiukkasten varauksen kvanttiluonteen. Verrattaessa kokeen aikana saatuja tunnettuja elektronin varaustietoja ja pallomaisen esineen varaustietoja, löydettiin kymmenen prosentin vastaavuus.
Tämän ilmiön selittämiseksi esitettiin hypoteesi, että jokin pallon kiinteä osa menettää vetyioneja. Tämän seurauksena pallon kokonaisvarauksesta tulee negatiivinen. Jonkin ajan kuluttua vetyionit liittyvät takaisin palloon, mikä vähentää sen varausta. Kokeellisissa laskelmissa kävi ilmi, että pallolla oli 69 tällaista aluetta, joista kymmenen aluetta oli jatkuvasti varattuja.
Näin Millikan-kokeilua jatkettiin uudella teknisellä tasolla.