Il a mené une existence rurale dans son enfance, fréquentant le lycée Maquoketa (Iowa). Après avoir travaillé pendant une courte période comme sténographe judiciaire, il entre à l’Oberlin College (Ohio) en 1886. Pendant ses études de premier cycle, ses matières préférées sont le grec et les mathématiques ; mais après avoir obtenu son diplôme en 1891, il prit, pendant deux ans, un poste d’enseignant en physique élémentaire. 
C’est durant cette période qu’il développe son intérêt pour la matière dans laquelle il excellera plus tard. En 1893, après avoir obtenu sa maîtrise en physique, il est nommé Fellow en physique à l’Université de Columbia. Il a ensuite obtenu son doctorat. (1895) pour des recherches sur la polarisation de la lumière émise par des surfaces incandescentes – utilisant à cette fin de l’or et de l’argent en fusion à l’US Mint.
En tant que scientifique, Millikan a fait de nombreuses découvertes capitales, principalement dans les domaines de l’électricité, de l’optique et de la physique moléculaire. Son premier succès majeur a été la détermination précise de la charge portée par un électron, en utilisant l’élégante «méthode de la goutte tombante» ; il a également prouvé que cette quantité était une constante pour tous les électrons (1910), démontrant ainsi la structure atomique de l’électricité. 
Ensuite, il vérifia expérimentalement la très importante équation photoélectrique d’Einstein et fit la première détermination photoélectrique directe de la constante h de Planck (1912-1915). De plus, ses études sur les mouvements browniens des gaz mettent fin à toute opposition aux théories atomiques et cinétiques de la matière. Au cours de 1920-1923, Millikan s’est occupé de travaux concernant la spectroscopie à étincelle chaude des éléments (qui a exploré la région du spectre entre l’ultraviolet et le rayonnement X), étendant ainsi le spectre ultraviolet vers le bas bien au-delà de la limite alors connue. La découverte de sa loi du mouvement d’une particule tombant vers la terre après être entrée dans l’atmosphère terrestre, ainsi que ses autres recherches sur les phénomènes électriques, l’ont finalement conduit à ses importantes études sur le rayonnement cosmique (en particulier avec les chambres d’ionisation). 
Tout au long de sa vie, Millikan est resté un auteur prolifique, apportant de nombreuses contributions à des revues scientifiques. Il n’était pas seulement un scientifique de premier plan, mais sa nature religieuse et philosophique était évidente dans ses conférences sur la réconciliation de la science et de la religion, et dans ses livres : Science and Life (1924) ; Évolution de la science et de la religion (1927); La science et la nouvelle civilisation (1930); Temps, matière et valeurs (1932). Peu de temps avant sa mort, il publie Electrons (+ and –), Protons, Photons, Neutrons, Mesotrons, and Cosmic Rays (1947 ; une autre édition révisée de The Electron, déjà mentionnée) et son Autobiography (1950). 
Pendant la Première Guerre mondiale, Millikan était vice-président du Conseil national de recherches, jouant un rôle majeur dans le développement de dispositifs anti-sous-marins et météorologiques. En 1921, il est nommé directeur du Norman Bridge Laboratory of Physics au California Institute of Technology, Pasadena ; il a également été nommé président du conseil exécutif de cet institut. En 1946, il quitte ce poste. Le professeur Millikan a été président de l’American Physical Society, vice-président de l’American Association for the Advancement of Science, membre américain du Comité de coopération intellectuelle de la Société des Nations et représentant américain au Congrès international de Physique, connu sous le nom de Congrès Solvay, à Bruxelles en 1921. 
Il a été docteur honoris causa de quelque vingt-cinq universités, et a été membre ou membre honoraire de nombreuses institutions savantes dans son pays et à l’étranger. Il a été récipiendaire du prix Comstock de l’Académie nationale des sciences, de la médaille Edison de l’American Institute of Electrical Engineers, de la médaille Hughes de la Royal Society of Great Britain et du prix Nobel de physique 1923. Il a également été fait commandeur de la Légion d’honneur et a reçu l’Ordre chinois de Jade.
Ses travaux sur la charge élémentaire de l’électricité et sur l’effet photoélectrique
La charge électrique, propriété de base de la matière portée par certaines particules élémentaires qui régit la façon dont les particules sont affectées par un champ électrique ou magnétique. La charge électrique, qui peut être positive ou négative, se produit en unités naturelles discrètes et n’est ni créée ni détruite. Les charges électriques sont de deux types généraux : positives et négatives. Deux objets qui ont un excès d’un type de charge exercent une force de répulsion l’un sur l’autre lorsqu’ils sont relativement proches l’un de l’autre. Deux objets qui ont des charges opposées en excès, l’un chargé positivement et l’autre chargé négativement, s’attirent lorsqu’ils sont relativement proches. 
De nombreuses particules de matière fondamentales ou subatomiques ont la propriété de se charger électriquement. Par exemple, les électrons ont une charge négative et les protons ont une charge positive, mais les neutrons ont une charge nulle. La charge négative de chaque électron se révèle expérimentalement avoir la même amplitude, qui est également égale à celle de la charge positive de chaque proton. La charge existe donc en unités naturelles égales à la charge d’un électron ou d’un proton, une constante physique fondamentale. 
Une mesure directe et convaincante de la charge d’un électron, en tant qu’unité naturelle de charge électrique, a été faite pour la première fois (1909) dans l’expérience de la goutte d’huile de Millikan. Les atomes de matière sont électriquement neutres car leurs noyaux contiennent le même nombre de protons qu’il y a d’électrons autour des noyaux. Le courant électrique et les objets chargés impliquent la séparation d’une partie de la charge négative des atomes neutres. 
Le courant dans les fils métalliques consiste en une dérive d’électrons dont un ou deux de chaque atome sont plus lâchement liés que les autres. Certains des atomes de la couche superficielle d’une tige de verre chargée positivement en la frottant avec un tissu de soie ont perdu des électrons, laissant un résultat net positif charge à cause des protons non neutralisés de leurs noyaux. Un objet chargé négativement a un excès d’électrons sur sa surface. 
La conservation de la charge, en physique
La conservation de la charge, en physique, constance de la charge électrique totale dans l’univers ou dans toute réaction chimique ou nucléaire spécifique. La charge totale dans tout système fermé ne change jamais, du moins dans les limites de l’observation la plus précise. En termes classiques, cette loi implique que l’apparition d’une quantité donnée de charge positive dans une partie d’un système s’accompagne toujours de l’apparition d’une quantité égale de charge négative ailleurs dans le système ; par exemple, lorsqu’une règle en plastique est frottée avec un chiffon, elle devient chargée négativement et le tissu devient chargé positivement d’une quantité égale. Bien que des particules fondamentales de matière apparaissent, disparaissent et se transforment continuellement et spontanément, elles obéissent toujours à la restriction selon laquelle la quantité nette de charge est conservée. 
Lorsqu’une particule chargée se transforme en une nouvelle particule, la nouvelle particule hérite de la charge exacte de l’originale. Lorsqu’une particule chargée apparaît là où il n’y en avait pas auparavant, elle est invariablement accompagnée d’une autre particule de charge égale et opposée, de sorte qu’aucun changement net de charge ne se produit. L’annihilation d’une particule chargée nécessite l’annihilation conjointe d’une particule de charge égale et opposée.
Expérience de goutte d’huile Millikan
Expérience de goutte d’huile Millikan, première mesure directe et convaincante de la charge électrique d’un seul électron . Il a été réalisé à l’origine en 1909 par le physicien américain Robert A. Millikan, qui a conçu une méthode simple de mesure de la minute charge électrique présente sur de nombreuses gouttelettes d’un brouillard d’huile. La force sur toute charge électrique dans un champ électrique est égale au produit de la charge et du champ électrique. Millikan a pu mesurer à la fois la quantité de force électrique et l’amplitude du champ électrique sur la charge minuscule d’une gouttelette d’huile isolée et, à partir des données, déterminer l’amplitude de la charge elle-même.
L’expérience originale de Millikan ou toute version modifiée, telle que la suivante, s’appelle l’expérience de la goutte d’huile. Une chambre fermée à parois transparentes est équipée de deux plaques métalliques parallèles, qui acquièrent une charge positive ou négative lorsqu’un courant électrique est appliqué. Au début de l’expérience, un atomiseur pulvérise un fin brouillard de gouttelettes d’huile dans la partie supérieure de la chambre. Sous l’influence de la gravité et de la résistance de l’air, certaines des gouttelettes d’huile tombent à travers un petit trou percé dans la plaque métallique supérieure. Lorsque l’espace entre les plaques métalliques est ionisé par le rayonnement (par exemple, les rayons X), les électrons de l’air se fixent aux gouttelettes d’huile qui tombent, leur faisant acquérir une charge négative. Une lumière La source, placée à angle droit par rapport à un microscope de visualisation, illumine les gouttelettes d’huile et les fait apparaître comme des étoiles brillantes pendant qu’elles tombent. La masse d’une seule gouttelette chargée peut être calculée en observant à quelle vitesse elle tombe.
En ajustant la différence de potentiel, ou tension, entre les plaques métalliques, la vitesse du mouvement de la goutte peut être augmentée ou diminuée ; lorsque la quantité de force électrique ascendante est égale à la force gravitationnelle descendante connue, la gouttelette chargée reste stationnaire. La quantité de tension nécessaire pour suspendre une gouttelette est utilisée avec sa masse pour déterminer la charge électrique globale sur la gouttelette. 
Grâce à l’application répétée de cette méthode, les valeurs de la charge électrique sur les gouttes d’huile individuelles sont toujours des multiples entiers d’une valeur la plus basse – cette valeur étant la charge électrique élémentaire elle-même (environ 1,602 × 10 -19 coulomb). Depuis l’époque de l’expérience originale de Millikan, cette méthode offrait une preuve convaincante que la charge électrique existe dans les unités naturelles de base. Toutes les méthodes distinctes ultérieures de mesure de l’unité de base de la charge électrique indiquent qu’elle a la même valeur fondamentale.
Robert Andrews Millikan (1868-1953)
Physicien américain qui a reçu le prix Nobel de physique en 1923 pour « ses travaux sur la charge élémentaire de l’électricité et sur l’effet photoélectrique ». La célèbre expérience de goutte d’huile de Millikan (1911) était de loin supérieure aux déterminations précédentes de la charge d’un électron et montrait en outre que l’électron était une particule fondamentale et discrète. Lorsque sa valeur a été substituée dans la formule théorique de Niels Bohr pour le spectre de l’hydrogène, cette théorie a été validée par les résultats expérimentaux. Ainsi, les travaux de Millikan ont également fourni de manière convaincante la première preuve de la théorie quantique de l’atome de Bohr. Dans des travaux ultérieurs, Millikan a inventé le terme «rayons cosmiques» en 1925 lors de son étude du rayonnement de l’espace extra-atmosphérique.
Événements historiques
1925-11-09 Robert A. Millikan confirme l’existence de rayons cosmiques de l’espace extra-atmosphérique dans un discours à l’Académie nationale des sciences de Madison, Wisconsin
1925-11-11 Le scientifique américain Robert A. Millikan annonce la découverte des rayons cosmiques
https://www.nobelprize.org/prizes/physics/1923/millikan/biographical/
https://www.britannica.com/science/Millikan-oil-drop-experiment