Kontroversi Electron Band Structure pada germanium

 (pages.cs.wisc.edu)
1 poin oleh GN⁺ 2025-04-02 | 1 komentar | Bagikan ke WhatsApp

Struktur pita elektron asal Jerman

  • Abstrak: Klaim bahwa resistivitas elektron asal Jerman berubah secara eksponensial terhadap suhu adalah salah. Melalui pemodelan teoretis dan eksperimen, ditemukan bahwa peralatan dan dokumen terkait sangat buruk.

Pendahuluan

  • Elektron asal Jerman terkurung dalam pita energi yang jelas, dan di antara pita-pita ini terdapat "daerah terlarang" tanpa pembawa muatan. Ketika suhu meningkat, elektron berpindah dari pita energi nonkonduktif ke pita konduktif sehingga menyebabkan perubahan resistivitas. Hubungan ini tampak secara eksponensial pada rentang suhu tertentu.

Prosedur eksperimen

  • Dipilih kristal asal Jerman yang paling tidak rusak, lalu kabel disolder ke kristal tersebut. Penyolderan sangat sulit, dan peralatan laboratorium tidak berfungsi dengan baik. Pada akhirnya, digunakan peralatan yang lebih baik dari laboratorium. Untuk mengendalikan suhu, kristal dipasang pada batang tembaga; satu ujung batang dihubungkan ke koil pemanas, dan ujung lainnya dimasukkan ke termos berisi nitrogen cair. Di tengah proses, termos mulai bocor.

Hasil

  • Ini adalah data yang dikumpulkan sendiri selama 2 minggu. Tidak ditemukan ketergantungan eksponensial dalam data. Kurva eksponensial digambar ke dalam data, dan kecocokannya ditingkatkan menggunakan program komputer yang rumit.

Kesimpulan

  • Mengambil jurusan fisika adalah kesalahan terbesar dalam hidup. Seharusnya mengambil jurusan ilmu komputer.

Bacaan terkait

1 komentar

 
GN⁺ 2025-04-02
Komentar Hacker News

  • Salah satu kenangan paling kuat yang tersisa dari pendidikan sains adalah eksperimen mengukur percepatan gravitasi di kelas fisika SMA.
    Caranya menggulirkan bola dari meja kelas hingga jatuh, lalu memakai stopwatch jam tangan era 1990-an: mulai saat bola jatuh dan berhenti saat menyentuh lantai. Dengan tombol jam seperti itu, sulit mengharapkan presisi di bawah satu detik.
    Tentu saja datanya berantakan; jika batang galatnya dibuat dengan benar, rentangnya bahkan bisa mencakup 0 atau nilai negatif. Namun hasil perhitungannya sekitar 6,8m/s^2, jadi saya menyerahkannya apa adanya dan mendapat nilai gagal.
    Pada akhirnya, sejak SD kita belajar bahwa yang dinilai bukan “apakah kita dengan jujur melaporkan apa yang diamati sebaik mungkin”, melainkan apakah kita menghasilkan hasil yang diinginkan penilai. Menurut saya struktur ini tidak mudah hilang, bahkan sampai ke posisi profesor.
    Tentu ada guru-guru hebat yang menghargai jawaban salah yang jujur, tetapi berapa tahun idealisme itu bisa bertahan setelahnya adalah persoalan lain.

    • Hal yang hampir sama terjadi juga di Electronics I di universitas.
      Strukturnya adalah satu eksperimen harus selesai sebelum bisa lanjut ke berikutnya, dan jika eksperimen tidak lulus, maka mata kuliah itu gagal terlepas dari nilai lainnya.
      Pada eksperimen kedua atau ketiga, kami harus mengukur respons transistor dalam paket DIP-8 yang diberikan. Namun bagaimanapun caranya, keluaran linear tidak muncul, dan asisten lab hanya berkata itu pasti masalah pengkabelan atau skema rangkaian, bukan mungkin masalah peralatan.
      Baru setelah 8 minggu dari kelas 10 minggu berlalu, kami menemukan bahwa DIP itu bukan transistor, melainkan timer 555 yang tercampur. Kami mendapat komponen baru, tetapi hampir mustahil menyelesaikan eksperimen senilai 8 minggu dalam sisa 2 minggu.
      Profesor menyarankan untuk menarik diri lalu mengambil ulang mata kuliah itu, tetapi karena akan memengaruhi jadwal kelulusan, akhirnya saya menerima C- dengan nilai eksperimen yang buruk tetapi masih bisa lulus, lalu menganggapnya tidak pernah terjadi.
    • Dalam ujian sains SMA, saya menuliskan definisi dari buku teks persis apa adanya beserta nomor halamannya, lalu menambahkan dari materi sains eksternal mengapa definisi itu tidak lengkap.
      Karena ruang jawaban kurang, saya melanjutkannya ke margin. Guru awalnya menandainya salah, lalu benar, lalu salah lagi. Saat pertemuan orang tua, ia mengakui bahwa definisinya sendiri memang tepat, tetapi ia menandainya salah karena penjelasan tambahan itu membuatnya “marah”.
    • Pernyataan bahwa “bahkan sampai posisi profesor pun sains berjalan seperti itu” mengingatkan pada esai Feynman Cargo Cult Science.
      Di sana ada contoh bahwa setelah eksperimen tetes minyak Millikan, nilai pengukuran muatan elektron pada awalnya bertahan di sekitar nilai Millikan, lalu perlahan naik menuju nilai sebenarnya. Alasannya, jika nilainya jauh lebih besar daripada Millikan, orang menganggap ada yang salah dan mencari penyebabnya; jika nilainya dekat, mereka tidak terlalu curiga.
      Feynman mengatakan bahwa kini kita sudah mempelajari trik seperti itu sehingga penyakit semacam itu tidak ada lagi, tetapi saya sulit sepenuhnya setuju dengan kalimat terakhir itu.
      https://calteches.library.caltech.edu/51/2/CargoCult.htm
    • Di kelas sains SD, kami mendapat eksperimen yang memperbolehkan kami merancang metode sendiri alih-alih memakai solusi yang diberikan. Saya satu-satunya di kelas yang benar-benar menyusun metode sendiri, tetapi gagal karena tidak memperhitungkan perbedaan lingkungan antara rumah dan kelas, lalu mendapat nilai gagal.
      Peristiwa itu mematahkan minat saya pada fisika untuk waktu lama, dan sampai kuliah saya akhirnya berfokus pada biologi.
      Masalahnya, guru tidak menjelaskan dengan jelas bahwa kriteria penilaiannya hanya akurasi, bukan metode eksperimen atau presisi. Metode saya presisi tetapi tidak akurat, sedangkan metode standar akurat tetapi tidak presisi.
      Karena itu tahun pertama saya pindah sekolah, sepertinya saya juga belum tahu bahwa budaya sekolah itu tidak menilai kreativitas dengan cara yang saya kenal.
    • Ada cerita eksperimen masa mahasiswa yang saya dengar dari seorang profesor fisika.
      Itu eksperimen mengukur konstanta gas adiabatik udara. Saat itu tugas kuliah terlalu banyak, sehingga banyak mahasiswa sekadar menulis laporan dan menyerahkan nilai dari buku teks, lalu dinyatakan salah.
      Ternyata asisten lab memasukkan alkohol ke dasar botol ukur kaca gelap sehingga eksperimennya “dirusak”; jika benar-benar melakukan eksperimen, yang keluar adalah konstanta untuk “udara yang cukup banyak bercampur uap alkohol”, sehingga nilainya berbeda dari buku teks.
      Nilai yang “salah” itulah satu-satunya bukti bahwa eksperimen benar-benar dilakukan.

  • Saya membaca tulisan ini saat masuk universitas pada 1999, dan rasanya segar karena seorang mahasiswa menunjukkan seperti apa kehidupan sarjana di institusi terkenal dunia dalam praktiknya.
    Kalimat terakhirnya juga terbukti seperti ramalan, dan penulisnya akhirnya beralih ke computer science lalu menyelesaikan PhD di University of Wisconsin at Madison.
    https://pages.cs.wisc.edu/~kovar/

    • Di LinkedIn ia tercantum sebagai Staff Software Engineer di Google: https://www.linkedin.com/in/lucas-kovar-185a3531/
    • Saya membacanya sekitar masa yang sama, dan tertawa sampai menangis bersama teman-teman yang sempat mendeklarasikan fisika sebagai jurusan tetapi sebagian besar pindah jurusan sebelum lulus.
      Itu salah satu hal paling lucu yang saya baca saat itu, dan saya senang tampaknya ia baik-baik saja sekarang.
    • Sepertinya sekarang seluruh halamannya sudah hilang.

  • Lebih dari 20 tahun lalu saya menjadi asisten lab untuk kelas eksperimen fabrikasi semikonduktor.
    Tugasnya terutama menanamkan rasa takut kepada mahasiswa agar jangan pernah lengah saat menangani HF, tetapi di bagian akhir memang ada proses menyapu tegangan dan mengukur karakteristik transistor.
    Tentu saja itu hanya jika mereka benar-benar membuat transistor; dalam praktiknya, kadang yang dibuat hanyalah resistor yang rumit tanpa guna.
    Saya dan para asisten lain saling mengedarkan tulisan ini dan merasa itu benar-benar lucu.

    • Sementara itu, para ibu di Etsy sedang membuat gelas shot berembun.

  • Bagian “karena di-fit dengan program komputer yang rumit, legitimasi tampaknya meningkat. Saya memahami top quark juga ditemukan melalui proses yang sama” itu lucu sekaligus lebih umum daripada yang diduga.
    Di bidang saya, fisika materi terkondensasi ultracepat, sering juga data penuh noise dirasionalisasi dengan “curve fitting”, dan sering kali residual atau uji goodness-of-fit tidak ditampilkan.

  • Saya sempat berusaha cukup keras mengalihkan minat riset dari computer vision ke perhitungan DFT dalam kimia kuantum, tetapi sekarang terasa menjengkelkan karena terlalu banyak pekerjaan tertutup di bidang ini
    Makalah biasanya memberi tahu semuanya kecuali cara mereproduksinya dengan upaya minimal, sehingga terkesan ada sesuatu yang disembunyikan
    Grafik sering dibuat dengan Origin dan makalah ditulis di MS Word; keduanya bukan berlisensi bebas, sehingga kolaborasi dan reprodusibilitas makin sulit

    • Memang benar ada yang disembunyikan
      Saya pernah bekerja di bidang yang berdekatan, dan semua orang melakukannya secara terang-terangan; karena bersaing memperebutkan dana riset, mereka khawatir kalau trik rahasia dibuka, grup lain bisa melaju lebih cepat
      Menulis bahwa seseorang melakukan perhitungan DFT itu mudah, tetapi siapa pun yang pernah menjalankan simulasi atau perhitungan seperti ini tahu implementasinya sangat rumit dan banyak bergantung pada coding serta kiat numerik
      Tanpa akses terperinci ke algoritmanya, saya rasa sangat sulit untuk mereproduksinya
    • Saya pernah menulis kode yang menyambung-nyambungkan kode orang lain untuk menyelesaikan pipeline simulasi dinamika molekul non-adiabatik
      Saya juga bertanggung jawab menulis dokumentasi untuk mengajarkannya kepada orang-orang di lab, tetapi saya diperintahkan untuk tidak mempublikasikannya karena grup lain bisa mengambil metode itu lalu bergerak lebih cepat dengan lebih banyak uang dan sumber daya komputasi
    • Masalah ini juga sempat lama mengganggu saya
      Ini lebih mirip masalah budaya, dan berdasarkan pengalaman saya, makin tua sebuah grup riset, makin kecil kemungkinannya mereka membuka perangkat lunak risetnya
      Di bidang simulasi berbasis deep learning, netket adalah contoh bagus perangkat lunak terbuka, dan penelitinya juga cukup aktif di ekosistem GitHub/GitLab/Hugging Face
    • Saya merindukan OriginPro yang dulu dipakai dengan lisensi kampus saat S1, dan setelah memindahkan visualisasi data ke matplotlib saya sering kecewa, terutama saat membuat gambar berkualitas publikasi
      Baru-baru ini pun saya mencoba membuat grafik dengan sumbu x terputus, salah satu kebutuhan dasar di ilmu fisika, tetapi di matplotlib itu memerlukan cukup banyak hack
      Saya sama sekali tidak peduli apakah alatnya open source atau bukan, selama sainsnya keluar dengan benar
      Mengurus sampel saja sudah cukup melelahkan, jadi saya ingin meminimalkan stres dari perangkat lunak untuk menggambar grafik

  • Dibutuhkan kepekaan yang cukup khusus untuk menerima tulisan pendek ini bukan sebagai fiksi, melainkan sebagai kebenaran sekaligus lelucon tajam tentang fisika secara umum

    • Lelucon serupa ada lagi di https://pages.cs.wisc.edu/~kovar/bio.html dan di keseluruhan https://pages.cs.wisc.edu/~kovar
    • Saya tidak mengerti mengapa ini dianggap lelucon yang menyindir fisika
      Ini jujur dan indah, dan pengalaman di garis depan eksperimen rasanya memang akan persis seperti ini
      Mereproduksi penemuan lama dengan peralatan modern itu mudah, tetapi kita harus membayangkan seperti apa rasanya bagi orang-orang yang pertama kali menemukan sifat germanium ini
      Alat dan probe tidak bisa berkembang jauh lebih cepat daripada pemahaman terhadap bidang terkait, dan kita terus memakai pengetahuan ilmiah mutakhir untuk menciptakan serta mengimprovisasi alat
    • Sebagai fisikawan di industri, saya tertawa membaca tulisan ini, dan memang ini bukan fiksi
      Masa-masa seperti ini pasti akan dialami
      Selama beberapa minggu terakhir saya bergulat dengan eksperimen yang menyebalkan; hasilnya bisa direproduksi tetapi tidak masuk akal, dan bidangnya juga bukan tempat orang kebetulan menemukan fisika baru
    • Saya mengerti dan menikmatinya, tetapi saya bukan orang yang istimewa
    • Membaca HN dan XKCD secukupnya saja sudah cukup untuk menikmatinya

  • Fakta menariknya, ia akhirnya beralih ke ilmu komputer
    Menurut CV-nya, ia meraih PhD ilmu komputer dari University of Wisconsin, Madison pada November 2004, gelar master pada Mei 2001, dan sarjana fisika dari Stanford University pada Juni 1999
    https://pages.cs.wisc.edu/~kovar/cv.html
    Setelah itu ia bekerja 5 tahun di IL&M dan tampaknya sudah 14 tahun bekerja di Google
    Pada akhirnya ia benar-benar menghasilkan banyak uang: https://www.linkedin.com/in/lucas-kovar-185a3531/

  • Tulisan ini tampaknya berasal dari tahun 2000
    Setidaknya di Wayback Machine masih tersimpan di https://web.archive.org/web/20001031193257/http://www.cs.wisc.edu/~kovar/hall.html

    • https://pages.cs.wisc.edu/~kovar/cv.html
      Pada akhirnya ia mendapat PhD ilmu komputer dan sekarang, berdasarkan LinkedIn, tampaknya menjadi Staff SWE di Google
      Sepertinya ia memang akhirnya duduk di atas tumpukan uang
    • Waktu penulisan sebenarnya kemungkinan besar sebelum Juni 1999
      Karena saat itu penulis memperoleh gelar sarjana fisika dari Stanford: https://pages.cs.wisc.edu/~kovar/cv.html
      Saya penasaran dengan cerita di balik tulisan ini
      Saya ingin tahu nilai apa yang ia dapat, atau apakah setelah benar-benar keluar dari mata kuliah itu ia melampiaskan kekesalannya secara pribadi dengan mengunggah tulisan ini ke laman web, dan apakah proyek ini benar-benar menjadi pemicu penentu pindah ke ilmu komputer
      https://pages.cs.wisc.edu/~kovar/bio.html

  • Tidak penting, tetapi header HTTP halaman itu punya nilai Last-Modified yang cukup mengesankan
    Sun, 26 May 2002 22:33:04 GMT
    Struktur kode HTML-nya juga sangat cocok dengan era itu

    • Sepertinya sekarang tidak lagi

  • Tulisannya lucu, tetapi seseorang harus mengatakannya
    Struktur pita dan teori zat padat adalah salah satu bidang terindah dalam fisika, dan fakta bahwa bidang ini telah mengubah total masyarakat yang kita kenal justru hanya hal sekunder :)