O experimento de Millikan continuou

Cientistas belgas propuseram um novo método para medir a carga acumulada em uma bola de plástico imersa em um líquido. Como resultado desse método, a precisão da medição foi de uma carga elementar. Esse método é muito semelhante ao experimento de Robert Millikan, realizado há cerca de cem anos. Graças a esta técnica, a precisão da medição na interface entre o sólido e o líquido é muito alta.

Os pesquisadores acreditam que este experimento pode ser usado para produzir várias instalações comerciais, bem como para melhorar várias instalações comerciais.

Para modelar um sistema coloidal, os cientistas normalmente usam uma suspensão de pequenas bolas de plástico colocadas em um líquido. Mas tais modelos descrevem aproximadamente o carregamento aleatório e a recarga de partículas coloidais, praticamente sem levar em conta a natureza quântica da carga.

Foi Millikan quem primeiro tentou medir os processos de troca de carga de acordo com o conceito da presença de uma carga elementar. Em seu experimento, o cientista utilizou a captura de pequenas gotículas carregadas de óleo por um campo elétrico. Cientistas belgas modernos da Universidade de Ghent repetiram a ideia do experimento de Millikan.

Eles aplicaram um esquema semelhante no estudo dos processos elementares de troca de carga nos limites de um líquido e um sólido. Uma compreensão clara de tais processos é cada vez mais importante para o desenvolvimento comercial de tais substâncias contendo partículas carregadas. Estes podem ser a chamada "tinta eletrônica" usada em livros eletrônicos, bem como outros líquidos coloidais usados ​​para produção industrial.

Uma descrição detalhada deste trabalho foi apresentada na revista científica Physical Review Letters. Para o experimento, os pesquisadores belgas pegaram uma bola perspex de 1 mícron de diâmetro e a colocaram em um recipiente com líquido. Em seguida, dois eletrodos foram colocados em um recipiente com essa suspensão "coloidal", cuja distância entre eles era de 300 mícrons. Em seguida, uma voltagem oscilante foi aplicada aos eletrodos.

Assim, como resultado da carga e descarga na interface entre o líquido e o sólido, a bola passou a oscilar de acordo com a tensão aplicada. A amplitude máxima dessas oscilações correspondia à carga total da partícula esférica. A principal dificuldade do experimento foi definir os parâmetros de forma que as oscilações causadas pela tensão aplicada fossem maiores que as oscilações aleatórias da esfera. Também era necessário medir a amplitude das oscilações com bastante frequência, para não perder o processo de recarga elementar.

Como resultado de experimentos, descobriu-se que o processo de recarga de uma esfera com tais parâmetros ocorre duas vezes por segundo. Uma mudança semelhante a um salto na amplitude de oscilação foi elucidada, o que confirma totalmente a natureza quântica da carga das partículas coloidais. Ao comparar os dados conhecidos sobre a carga de um elétron e os dados sobre a carga de um objeto esférico, obtidos durante o experimento, foi encontrada uma correspondência de dez por cento.

Para explicar esse fenômeno, foi levantada a hipótese de que alguma parte fixa da esfera perde íons de hidrogênio. Como resultado, a carga total da esfera torna-se negativa. Depois de algum tempo, os íons de hidrogênio voltarão a se juntar à esfera, reduzindo assim sua carga. Durante cálculos experimentais, descobriu-se que a esfera tinha 69 dessas regiões, das quais dez regiões eram constantemente carregadas.

Assim, o experimento de Millikan continuou em um novo nível técnico.