Germanyumun Electron Band Structure Tartışması

 (pages.cs.wisc.edu)
1 puan yazan GN⁺ 2025-04-02 | 1 yorum | WhatsApp'ta paylaş

Alman elektronlarının bant yapısı

  • Özet: Alman elektronlarının özdirencinin sıcaklığa göre üstel olarak değiştiği iddiası yanlıştır. Teorik modelleme ve deneyler yoluyla, ekipmanın ve ilgili belgelerin yetersiz olduğu ortaya çıkarılmıştır.

Giriş

  • Alman elektronları belirgin enerji bantları içinde hapsolmuştur ve bu bantlar arasında yük taşıyıcılarının bulunmadığı bir "yasak bölge" vardır. Sıcaklık yükseldiğinde elektronlar iletken olmayan enerji bandından iletken banda geçerek özdirençte değişime yol açar. Bu ilişki belirli bir sıcaklık aralığında üstel olarak görünür.

Deney prosedürü

  • Alman kristalleri arasından en az hasarlı olan seçildi ve kristale kablolar lehimlendi. Lehimleme çok zordu ve laboratuvardaki ekipman düzgün çalışmıyordu. Sonunda laboratuvardan daha iyi ekipman getirilip kullanıldı. Sıcaklığı kontrol etmek için kristal bir bakır çubuğa monte edildi; çubuğun bir ucu ısıtma bobinine, diğer ucu ise sıvı azot bulunan bir termos kaba yerleştirildi. Bu sırada termos kap sızdırmaya başladı.

Sonuçlar

  • Veriler 2 hafta boyunca bizzat toplandı. Verilerde üstel bir bağımlılık bulunamadı. Verilerin üzerine üstel bir eğri çizildi ve uyumu artırmak için karmaşık bir bilgisayar programı kullanıldı.

Sonuç

  • Fizik okumak hayatımdaki en büyük hataydı. Bilgisayar bilimi okumalıydım.

İlgili okumalar

1 yorum

 
GN⁺ 2025-04-02
Hacker News görüşleri

  • Fen eğitiminden aklımda en güçlü kalan anılardan biri, lise fizik dersindeki yerçekimi ivmesini ölçme deneyi
    Sınıftaki sıranın üzerinden bir topu yuvarlayıp düşürüyor, topun düşmeye başladığı anda 1990’lardan kalma kol saatinin kronometresini başlatıp yere değdiği anda durduruyorduk; ama o tür saat düğmeleriyle saniye altı hassasiyet beklemek zordu
    Doğal olarak veriler berbattı; hata çubuklarını doğru koysanız 0’ı hatta negatif değerleri bile kapsayacak durumdaydı, ama hesap sonucu yaklaşık 6,8 m/s^2 çıktı, ben de olduğu gibi teslim ettim ve kaldım
    Sonunda daha ilkokuldan itibaren “elinden geldiğince gözlemlediğini dürüstçe raporladın mı” diye değil, not veren kişinin istediği sonucu üretip üretmediğine göre değerlendirildiğini öğreniyorsun; bence bu yapı profesörlüğe kadar pek kaybolmuyor
    Elbette dürüstçe verilmiş yanlış cevaplara yüksek değer veren harika öğretmenler de var, ama o idealizmin sonraki birkaç yıl boyunca ne kadar dayanabildiği ayrı mesele gibi geliyor

    • Üniversitedeki Electronics I dersinde de neredeyse aynı şey yaşandı
      Bir deneyi bitirmeden sonrakine geçilemiyordu; deneyi geçemezsen, notundan bağımsız olarak dersten kalıyordun
      İkinci ya da üçüncü deneyde verilen DIP-8 paketli transistörün tepkisini ölçmem gerekiyordu; ne yaptıysam doğrusal çıkış alamadım, laboratuvar asistanı ise bunun ancak kablolama ya da devre şeması sorunu olabileceğini, ekipman sorunu olamayacağını söylüyordu
      10 haftalık dersin 8 haftası geçtikten sonra, o DIP’in transistör değil, araya karışmış bir 555 zamanlayıcı olduğunu fark ettik; yeni parça verildi ama kalan 2 haftada 8 haftalık deneyi bitirmek neredeyse imkânsızdı
      Profesör dersi bırakıp tekrar almamı önerdi; mezuniyet takvimimi etkileyeceği için sonunda berbat ama geçer sayılabilecek deney notlarıyla C- alıp yokmuş gibi devam ettim
    • Lisedeki fen sınavında ders kitabındaki tanımı aynen yazıp sayfa numarasını bile ekledikten sonra, o tanımın neden eksik olduğunu dışarıdan bilimsel kaynaklarla tamamladım
      Cevap alanı yetmediği için kenar boşluğuna devam ettim; öğretmen önce yanlış, sonra doğru, sonra tekrar yanlış yaptı ve veli görüşmesinde tanımın kendisinin doğru olduğunu ama ek açıklama yüzünden “sinirlendiği” için yanlış saydığını kabul etti
    • “Profesörlüğe kadar bile bilim böyle işliyor” sözü bana Feynman’ın Cargo Cult Science makalesini hatırlatıyor
      Millikan’ın yağ damlası deneyinden sonra elektron yükü ölçümlerinin başlangıçta Millikan’ın değerine yakın kalıp sonra giderek gerçek değere yükselmesi örneği anlatılır; bunun nedeni, Millikan’dan çok büyük bir değer çıkınca bir şeylerin yanlış olduğunu düşünüp neden aramaları, yakın bir değer çıkınca ise daha az şüphelenmeleriydi
      Feynman artık bu tür hileleri öğrendiğimiz için bu hastalığın kalmadığını söylemişti, ama o son cümleye %100 katılmak zor bence
      https://calteches.library.caltech.edu/51/2/CargoCult.htm
    • İlkokulda fen dersinde, verilen çözüm yerine kendi yöntemimizi tasarlayabileceğimiz bir deney verilmişti; sınıfta kendi yöntemini gerçekten kuran tek kişi bendim ama ev ile sınıf arasındaki ortam farkını hesaba katmadığım için başarısız oldum ve kaldım
      Bu olay uzun süre fiziğe olan ilgimi kırdı, üniversiteye kadar biyolojiye odaklanmama yol açtı
      Sorun, öğretmenin değerlendirme ölçütünün deney yöntemi ya da kesinlik değil, yalnızca doğruluk olduğunu açıkça belirtmemesiydi; benim yöntemim kesindi ama doğru değildi, standart yöntem ise doğru ama kesin değildi
      Nakil olduğum ilk yıldı; sanırım o okul kültürünün yaratıcılığı benim alışkın olduğum şekilde değerlendirmediğini de bilmiyordum
    • Bir fizik profesöründen, öğrencilik dönemindeki bir deney hikâyesini dinlemiştim
      Havanın adyabatik gaz sabitini ölçme deneyiydi; o dönem ödevler o kadar fazlaymış ki birçok öğrenci deneyi yapmadan rapor yazıp ders kitabındaki değeri teslim etmiş ve yanlış sayılmış
      Meğer asistan, koyu renkli cam ölçüm şişesinin dibine alkol koyarak deneyi bozmuş; gerçekten deney yapınca “epey alkol buharı karışmış havanın” sabiti çıkıyor ve ders kitabından farklı bir değer elde ediliyormuş
      O “yanlış” değer, deneyi gerçekten doğru yaptıklarının tek kanıtıymış

  • 1999’da üniversiteye girerken bu yazıyı okumuştum; dünyaca ünlü bir kurumda lisans hayatının sahada gerçekten nasıl olduğunu bir öğrencinin göstermesi gibi geldiği için çok tazeydi
    Son cümlesi de kehanet gibi tuttu; yazar sonunda bilgisayar bilimine geçti ve University of Wisconsin at Madison’da doktorasını bile tamamladı
    https://pages.cs.wisc.edu/~kovar/

    • LinkedIn’de Google’da Staff Software Engineer olarak görünüyor: https://www.linkedin.com/in/lucas-kovar-185a3531/
    • Ben de benzer bir dönemde okumuştum; fizik bölümünü ana dal ilan edip çoğu mezun olmadan önce başka bölümlere geçen arkadaşlarımla gözyaşları içinde gülmüştük
      O zaman okuduklarım arasında en komiğiydi; şimdi iyi gidiyor gibi görünmesine sevindim
    • Artık sayfanın tamamı kaybolmuş gibi görünüyor

  • 20 küsur yıl önce yarı iletken üretim deneyi dersinde asistanlık yaptım
    İşim çoğunlukla öğrencilere HF ile çalışırken asla gevşememeleri gerektiği korkusunu aşılamaktı, ama son bölümde gerçekten voltajı tarayıp transistör karakteristiklerini ölçme süreci de vardı
    Tabii ancak transistör yapmışlarsa; gerçekte gereksiz yere karmaşık bir direnç yaptıkları durumlar da oluyordu
    Diğer asistanlarla bu yazıyı elden ele dolaştırıp gerçekten çok komik bulmuştuk

    • Bu arada Etsy anneleri buzlu shot bardakları yapıyor

  • “Karmaşık bir bilgisayar programıyla fit edildiği için görünürdeki meşruiyet artıyor. Top kuarkın da aynı süreçle keşfedildiğini anlıyorum” kısmı hem komik hem de sanılandan yaygın
    Benim alanım olan ultra hızlı yoğun madde fiziğinde de gürültü dolu verileri “eğri uydurma” ile rasyonalize etmek sık görülen bir şeydi; çoğu zaman kalıntılar ya da uyum iyiliği testleri gösterilmezdi

  • Araştırma ilgi alanımı bilgisayarlı görüden kuantum kimyasındaki DFT hesaplamalarına kaydırmak için epey uğraştım, ama şu anda bu alanda çok fazla kapalı kapılar ardında yapılan iş olması can sıkıcı.
    Makaleler, en az çabayla nasıl yeniden üretileceği hariç her şeyi anlatıyor gibi; sanki bir şey saklıyorlarmış gibi görünüyor.
    Grafikler çoğu zaman Origin ile çiziliyor, makaleler de MS Word ile yazılıyor; ikisi de özgür lisanslı olmadığı için iş birliğini ve yeniden üretilebilirliği daha da zorlaştırıyor.

    • Gerçekten de bir şeyler saklıyorlar.
      Yakın bir alanda çalıştım; herkes bunu açık açık yapıyordu ve araştırma fonu için rekabet edildiğinden, püf noktalarını açıklarsak başka bir grubun daha hızlı öne geçmesinden endişe ediyorlardı.
      DFT hesabı yaptığını yazmak kolaydır; ama bu tür simülasyonları ya da hesaplamaları yapmış biri, uygulamanın çok zor olduğunu ve çok fazla kodlama ile sayısal incelik gerektirdiğini bilir.
      Algoritmaya ayrıntılı erişim olmadan yeniden üretmenin son derece zor olduğunu düşünüyorum.
    • Adyabatik olmayan moleküler dinamik simülasyon hattını tamamlamak için başkalarının kodlarını birbirine bağlayan kod yazdığım olmuştu.
      Laboratuvardakilere öğretmek için dokümantasyonu da üstlenmiştim, ama başka bir grubun yöntemi alıp daha fazla para ve hesaplama kaynağıyla daha hızlı ilerleyebileceği gerekçesiyle yayımlamamam söylendi.
    • Bu mesele bir süre benim de kafama takılmıştı.
      Daha çok kültürel bir sorun; benim deneyimime göre araştırma grubu ne kadar eskiyse araştırma yazılımını açık yayımlama olasılığı o kadar düşüktü.
      Derin öğrenme tabanlı simülasyon tarafında netket açık yazılıma iyi bir örnek; o araştırmacı GitHub/GitLab/Hugging Face ekosisteminde de oldukça aktif.
    • Lisans yıllarında kampüs lisansıyla kullandığım OriginPro’yu özlüyorum; veri görselleştirmeyi matplotlib’e taşıdıktan sonra, özellikle yayın kalitesinde şekiller üretirken hayal kırıklığı yaşıyorum.
      Yakın zamanda fiziksel bilimlerde temel ihtiyaçlardan biri olan kesik x eksenli bir grafik çizmeye çalıştım; matplotlib’te bunun için epey hack yapmak gerekti.
      Bilim doğru çıktığı sürece aracın açık kaynak olup olmaması umurumda değil.
      Numunelerle uğraşmak zaten yeterince yorucu; grafik çizme yazılımında stresi en aza indirmek istiyorum.

  • Bu kısa yazıyı kurgu değil, gerçek ve fiziğin geneline yönelik keskin bir şaka olarak görebilmek için epey özel bir duyarlılık gerekiyor.

    • Benzer şakalar https://pages.cs.wisc.edu/~kovar/bio.html ve genel olarak https://pages.cs.wisc.edu/~kovar üzerinde de var.
    • Bunun neden fiziğe dokunduran bir şaka olduğunu anlamıyorum.
      Dürüst ve güzel; deneysel cephenin en ucundaki tecrübe gerçekten tam da böyle olurmuş gibi geliyor.
      Eski bir keşfi modern ekipmanla yeniden üretmek kolaydır, ama germanyumun bu özelliğini ilk keşfedenler için bunun nasıl olduğunu hayal etmek gerekir.
      Araçlar ve problar, ilgili alanın anlaşılmasından çok daha hızlı gelişemez; biz de sürekli en ileri bilimsel bilgiyi kullanarak araçlar icat ediyor ve doğaçlama şekilde geliştiriyoruz.
    • Endüstride çalışan bir fizikçi olarak bunu okuyunca güldüm; gerçekten de kurgu değil.
      Böyle dönemlerden mutlaka geçiyorsunuz.
      Son birkaç haftadır huysuz bir deneyle boğuşuyorum; yeniden üretilebilir sonuçlar veriyor ama mantıklı gelmiyor, üstelik tesadüfen yeni bir fizik keşfedilecek bir alan da değil.
    • Anladım ve eğlenerek okudum, ama özel biri değilim.
    • Yeterince HN ve XKCD okumuş olmak bile keyif almaya yetti.

  • İlginç bir bilgi: sonunda bilgisayar bilimine geçmiş.
    CV’sine göre Kasım 2004’te University of Wisconsin, Madison’da bilgisayar bilimi doktorasını, Mayıs 2001’de yüksek lisansını, Haziran 1999’da ise Stanford University’de fizik lisansını almış.
    https://pages.cs.wisc.edu/~kovar/cv.html
    Daha sonra IL&M’de 5 yıl çalışmış ve görünüşe göre 14 yıldır Google’da çalışıyor.
    Sonunda gerçekten de çok para kazanmış sayılır: https://www.linkedin.com/in/lucas-kovar-185a3531/

  • Bu yazı 2000 tarihli gibi görünüyor.
    En azından Wayback Machine’de https://web.archive.org/web/20001031193257/http://www.cs.wisc.edu/~kovar/hall.html adresinde duruyor.

    • https://pages.cs.wisc.edu/~kovar/cv.html
      Sonunda bilgisayar bilimi doktorası almış ve şimdi LinkedIn’e göre Google’da Staff SWE gibi görünüyor.
      Görünüşe bakılırsa sonunda paraya kavuşmuş.
    • Asıl yazılma zamanı büyük olasılıkla Haziran 1999’dan önce.
      Çünkü yazar o tarihte Stanford’dan fizik lisansını almış: https://pages.cs.wisc.edu/~kovar/cv.html
      Bu yazının perde arkasını merak ediyorum.
      Nasıl bir not aldığını, yoksa dersten tamamen koptuktan sonra kişisel bir öfke boşalması olarak mı web sayfasına koyduğunu ve bu projenin gerçekten bilgisayar bilimine geçişinde belirleyici etken olup olmadığını merak ediyorum.
      https://pages.cs.wisc.edu/~kovar/bio.html

  • Önemli değil ama sayfanın HTTP başlığında oldukça etkileyici bir Last-Modified değeri vardı.
    Sun, 26 May 2002 22:33:04 GMT
    HTML kod yapısı da o dönemle kusursuz biçimde örtüşüyor.

    • Artık öyle değil gibi.

  • Yazı eğlenceli ama birinin söylemesi gerekiyor:
    Bant yapısı ve katı hâl kuramı, fiziğin en güzel alanlarından biridir; bildiğimiz toplumu tamamen değiştirmiş olması ise bunun yanında ikincil bir ayrıntı :)