Etablierung und Stabilisierung von Messprozessen und -ergebnissen zur experimentellen Bestätigung der Elektronen als kleinste Ladungsquanten.
Final Report Abstract
Im Rahmen des Projekts wurde das von Robert A. Millikan beschriebene Experiment zur Bestimmung der elektrischen Elementarladung mittels der Replikationsmethode analy‐ siert. Dabei konnte gezeigt werden, dass die Apparatur über einen Zeitraum von mehre‐ ren Jahren wesentliche technische Veränderungen des (beibehaltenen) Messprinzips erfahren hat. Diese Veränderungen lassen sich als der Versuch der Stabilisierung der Messprozedur und des –ergebnisses interpretieren. Eine derartige Lesart wird auch anhand der Erfahrungen im Umgang mit dem Nachbau gestützt: hier zeigte sich, dass es erforderlich ist, sowohl auf apparativer wie auch auf performativer Ebene den Einfluss verschiedener möglicher Störgrößen zu minimieren und zu kontrollieren. Im Bereich der instrumentengeschichtlichen Analyse des Experiments konnte gezeigt werden, dass die Messungen nicht etwa mit dem vergleichsweise bekannten Apparat, der am CalTech aufbewahrt wird, durchgeführt worden sind, sondern mit großer Wahrscheinlichkeit das in Chicago aufbewahrte Gerät Verwendung gefunden hat. Im Rahmen der experimentellen Analyse konnte gezeigt werden, dass der von Millikans Assistenten Fletcher durchgeführte Vorversuch tatsächlich in der von ihm beschriebenen Weise Abschätzungen erlaubt, die deutlich machen, dass mit dieser Methode eine Messung von Ladungen in der Größenordnung weniger Elementarladungen möglich ist. Gleichzeitig wurde an diesem Vorversuch deutlich, dass eine Reihe experimenteller Probleme zu überwinden sind. Weiterhin hat sich gezeigt, dass bereits in der Praxis mit dem Vorversuch Handlungskompetenzen entwickelt wurden, die sich auch für die Experimente mit dem Öltröpfchenapparat als notwendig herausgestellt haben. Dies, bezieht sich insbesondere auf die Fähigkeit anhand des Verhaltens der beobachteten Tröpfchen zu einer Aussage zu kommen, ob diese den in der Theorie geforderten (und damit auch in der mathematischen Auswertung vorausgesetzten) Anforderungen genügen. In der mathematische Analyse der mit dem Nachbau des Apparates generierten Daten hat sich zudem gezeigt, dass sich sehr klare und eindeutige mathematische Kriterien auf‐ stellen lassen, die erfüllt sein müssen, damit das Verhalten des Tropfens als theoriekon‐ sistent angesehen werden kann und damit eine Auswertung physikalisch sinnvoll ist. Allerdings hat sich an einzelnen Messungen auch gezeigt, dass trotz dieser Kompetenzen nicht ausgeschlossen werden kann, dass mit der Apparatur einzelne Werte generiert werden, die den bisher etablierten Ausschlusskriterien genügen und dennoch im Wider‐ spruch zu der Elementarladung stehen. Insgesamt konnte mittels der Analyse ein differenzierteres Bild der experimentellen Prozeduren und der Auswertung der Rohdaten entwickelt werden.
Publications
- (2011). Robert A. Millikan und die Bestimmung der Elementarladung: Historische Aspekte eines klassischen Experiments, in: Natur‐ wissenschaften im Unterricht – Physik, 126, 32‐35
Panusch, M.; Heering, P.
- (2012). Bestimmung der Elementarladung à la Millikan 1911, in: Peter Heering, Michael Markert & Heiko Weber (Hrsg.): Experimentelle Wissen‐ schaftsgeschichte didaktisch nutzbar machen. Ideen, Überlegungen und Fallstudien. Flensburg: Flensburg University Press, 111‐131
Panusch, Martin
- (2012). Millikan's Vessels, in: Bulletin of the Scientific Instrument Society, 113, 32‐37
Panusch, Martin
- (2013). Rebuilding Millikan's Oil Drop Apparatus, in: Peter Heering, Stephen Klassen, Don Metz (Eds): Enabling Scientific Understanding through Historical Instruments and Experiments in Formal and Non‐Formal Learning Environments, Flensburg: Flensburg University Press, 55‐61
Panusch, Martin
