L’expérience de Millikan continue

Des scientifiques belges ont proposé une nouvelle méthode pour mesurer la charge accumulée sur une bille en plastique immergée dans un liquide. Grâce à cette méthode, la précision de mesure était d’une charge élémentaire. Cette méthode est très similaire à l’expérience de Robert Millikan, qui a été réalisée il y a une centaine d’années. Grâce à cette technique, la précision de mesure à l’interface entre le solide et le liquide est très élevée.

Les chercheurs pensent que cette expérience peut être utilisée pour produire diverses installations commerciales, ainsi que pour améliorer diverses installations commerciales.

Pour modéliser un système colloïdal, les scientifiques utilisent généralement une suspension de petites billes de plastique placées dans un liquide. Mais de tels modèles décrivent approximativement la charge et la recharge aléatoires des particules colloïdales, pratiquement sans tenir compte de la nature quantique de la charge.

C’est Millikan qui a tenté le premier de mesurer les processus d’échange de charge selon le concept de présence d’une charge élémentaire. Dans son expérience, le scientifique a utilisé la capture de petites gouttelettes d’huile chargées par un champ électrique. Des scientifiques belges modernes de l’Université de Gand ont répété l’idée de l’expérience de Millikan.

Ils ont appliqué un schéma similaire dans l’étude des processus élémentaires d’échange de charge aux frontières d’un liquide et d’un solide. Une compréhension claire de ces processus est de plus en plus importante pour le développement commercial de telles substances contenant des particules chargées. Il peut s’agir de l’« encre électronique» utilisée dans les livres électroniques, ainsi que d’autres liquides colloïdaux utilisés pour la production industrielle.

Une description détaillée de ces travaux a été présentée dans la revue scientifique Physical Review Letters. Pour leur expérience, les chercheurs belges ont pris une boule de plexiglas de 1 micron de diamètre et l’ont placée dans un récipient de liquide. Ensuite, deux électrodes ont été placées dans un récipient avec cette suspension «colloïdale », dont la distance était de 300 microns. Ensuite, une tension oscillante a été appliquée aux électrodes.

Ainsi, sous l’effet de la charge et de la décharge à l’interface entre le liquide et le solide, la bille s’est mise à osciller en fonction de la tension appliquée. L’amplitude maximale de ces oscillations correspondait à la charge totale de la particule sphérique. La principale difficulté de l’expérience était de régler les paramètres de manière à ce que les oscillations provoquées par la tension appliquée soient supérieures aux oscillations aléatoires de la sphère. Il était également nécessaire de mesurer assez souvent l’amplitude des oscillations, afin de ne pas manquer le processus de recharge élémentaire.

À la suite d’expériences, il a été constaté que le processus de recharge d’une sphère avec de tels paramètres se produit deux fois par seconde. Un changement semblable à un saut dans l’amplitude d’oscillation a été élucidé, ce qui confirme pleinement la nature quantique de la charge des particules colloïdales. En comparant les données connues sur la charge d’un électron et les données sur la charge d’un objet sphérique, obtenues au cours de l’expérience, une correspondance de dix pour cent a été trouvée.

Pour expliquer ce phénomène, une hypothèse a été émise selon laquelle une partie fixe de la sphère perd des ions hydrogène. En conséquence, la charge totale de la sphère devient négative. Après un certain temps, les ions hydrogène rejoindront la sphère, réduisant ainsi sa charge. Au cours de calculs expérimentaux, il s’est avéré que la sphère avait 69 de ces régions, dont dix régions étaient constamment chargées.

Ainsi, l’expérience Millikan a été poursuivie à un nouveau niveau technique.