論基本電荷與亞佛加厥常數
他把帶電油滴懸在半空，證明電荷只能是一個微小單元 e 的整數倍。
怎麼去稱量「一份電」——一份小到永遠看不見的電？密立根把它捉在了一粒懸浮於空氣中的油滴上。
核心想法
電荷不是你想要多少就有多少的。它以一顆顆一模一樣的「顆粒」出現——而每一顆，都是一個電子的電荷。密立根測出了一顆顆粒的大小。
他的妙招，是讓一滴小小的油滴懸停在兩塊金屬極板之間。重力把油滴往下拉；在極板之間通上電壓，又把帶電的油滴往上推。把電壓調到恰到好處，油滴便紋絲不動地懸著——而從「你需要多用力才能托住它」，就能算出它究竟帶了多少電荷。一滴接一滴地做下去，得到的電荷總是同一個小數字的 1 倍、2 倍、3 倍……那個數字，就是 e，一個電子的電荷。
它是如何誕生的
這項工作於 1909 至 1913 年間，在芝加哥大學完成。先前的實驗者曾試著觀察一團團帶電的水滴，可水還沒等人測完就蒸發了。密立根——與他的研究生哈維·弗萊徹緊密合作，而弗萊徹在這一突破中的功勞，長期未獲充分承認——改用普通香水噴霧器裡的油，油不會乾掉。
接下來便是耐心：透過望遠鏡，連續幾個鐘頭盯住一粒發亮的微塵，輕輕撥動電壓，把油滴每一次俘獲過路離子時的細小跳變都記下來。電荷總是以相等的台階變化。密立根 1913 年公布了他的 e 值，並於 1923 年獲諾貝爾獎。幾十年後，研究他筆記的史學家，也會就「他挑了哪些油滴發表」提出一個尖銳的問題。
它為何重要
這是「電由可數的單元構成」的直接證明，也是「一個單元到底有多大」的第一次真正精確的測量。與湯姆森早先發現的電子相結合，它定下了電子的質量。而透過數電荷，密立根也能數原子——他的 e 值給出了亞佛加厥常數，也就是日常一塊物質中那驚人數目的原子數。
一個可以想像的畫面
想像你只能稱量一袋袋密封的、一模一樣的硬幣，永遠不能單獨稱一枚。一袋重 3 克，一袋 5 克，一袋 8 克，一袋 11 克。你從不會見到一袋重 3.5 或 4.2 克。唯一說得通的解釋是：每一枚硬幣恰好重 1 克，而每袋只是裝了 3、5、8、11 枚。密立根的油滴就是那一袋袋硬幣；那些以相等台階變化的電荷告訴他：每一枚「硬幣」——每一個電子——都帶著同一個 e。
它的位置
1897 年，J. J. 湯姆森（thomson-1897）發現了電子，並測出它的荷質比，卻沒能單獨測出電荷本身。密立根補上了這個缺失的數字。兩者合在一起，便把一個電荷與質量都已知的粒子，交到了下一代人手裡——拉塞福（rutherford-1911）與波耳（bohr-1913）正是用它來搭建原子。他的油滴所揭示的「電荷的顆粒性」，如今已織入整個物理學，而他的 e，正是現代單位制賴以建立的常數之一。