Peluruhan Alfa.docx

download Peluruhan Alfa.docx

of 28

  • date post

    07-Jan-2016
  • Category

    Documents

  • view

    124
  • download

    10

Embed Size (px)

Transcript of Peluruhan Alfa.docx

PELURUHAN ALFA

Atomadalah suatu satuan dasarmateri, yang terdiri atasinti atomserta awanelektronbermuatan negatif yang mengelilinginya. Inti atom terdiri atasprotonyang bermuatan positif, danneutronyang bermuatan netral (kecuali pada inti atomHidrogen-1, yang tidak memiliki neutron).

Di dalam inti atom, proton dan neutron sebagai penyusun inti atom terlihat seperti halnya partikel-partikel lain, diatur oleh beberapa interaksi. Gaya inti kuat, yang tidak teramati pada skalamakroskopik, merupakan gaya terkuat pada skala subatomik. Hukum Coulomb ataugaya elektrostatik juga mempunyai peranan yang berarti pada ukuran ini. Proton dan neutron bisa bergabung dan terikat kuat dalam keadaan stabil karena dipengaruhi gaya inti yang bekerja di dalamnya.

Gaya inti terjadi pada partikel yang berdekatan saja

Gaya elektrostatik terjadi pada partikel yang berdekatan dan berjauhan

Partikel mekanika kuantum tidak pernah dalam keadaan diam, mereka terus bergerak secara acak. Gerakan teratur pada partikel ini dapat membuat inti seketika tidak stabil. Hasil perubahan akan mempengaruhi susunan inti atom; sehingga hal ini termasuk dalam reaksi nuklir/reaksi inti. Susunan pada inti yang berubah akan menyebabkan inti atom menjadi tidak stabil.Suatu inti atom yang tidak stabil terjdi ketika jumlah proton jauh lebih besar dari jumlah neutron. Pada keadaan inilah gaya elektrostatik jauh lebih besar dari gaya inti sehingga ikatan atom-atom menjadi lemah dan inti berada dalam keadaan tidak stabil.

Tabel Perbandingan Kestabilan Inti AtomInti Atom StabilInti Atom Tidak Stabil

Jumlah proton (Z) lebih sedikit atau sama banyak dengan neutron (N)Jumlah proton (Z) lebih besar dari jumlah netron (N)

Gaya inti lebih besar dibandingkan dengan gaya elektrostatisGaya elektrostatis jauh lebih besar di bandingkan dengan gaya inti

Ada hal atau reaksi yang dilakukan oleh inti agar menjadi inti yang stabil yaitu meluruh.

Konsep Peluruhan RadioaktifPeluruhan Radioaktif atau bisa disebut juga Radioaktivitas adalah pemancaran sinar radioaktif secara spontan yang dilakukan oleh inti atom yang tidak stabil agar menjadi inti atom yang stabil.Peluruhan Radioaktif ada 3, yaitu: peluruhan alfa, peluruhan beta dan peluruhan gamma. Namun dalam pembahasan ini akan dibahas tentang peluruhan alfa.

A. Peluruhan Alfa

Peluruhan alfa, terjadi ketika suatu inti memancarkan partikel alfa (inti helium yang terdiri dari dua proton dan dua neutron). Hasil peluruhan ini adalah unsur baru dengannomor atomyang lebih kecil.Inti helium merupakan inti stabil dengan nomor massa dan nomor atom yang kekal.

Proses Peluruhan Alfa

Peluruhan alfa adalah salah satu bentuk peluruhan radioaktif dimana sebuah inti atom berat tidak stabil melepaskan sebuah partikel alfa (inti helium) yang dapat dituliskan sebagai 4He2 42 dan meluruh menjadi inti yang lebih ringan dengan nomor massa empat lebih kecil dan nomor atom dua lebih kecil dari semula, menurut reaksi:

XdanXmenyatakan jenis inti yang berbeda (jadi inti akan berubah menjadi unsur lain karena peluruhan alfa)

Sebagai contoh234Umeluruh dan mengeluarkan sebuah partikel alfa

92234X90230X'+24

Sistematika Peluruhan Alfa

Dua proton dan dua netron ini bergerak terus di dalam inti, yang kadang-kadang bergabung dan terkadang berpisah. Di dalam inti partikel alfa terikat oleh gaya inti yang sangat kuat yangjauh lebih kuat dari gaya elektrostatik. Tetapi jika partikel alfa inti bergerak lebih jauh dari jari-jari inti ia akan segera merasakan tolakan gaya Coulomb.Karena semua proton bermuatan positif, mereka saling tolak dan inti tidak akan pernah stabil, karena gaya inti yang kuat yang mengikat mereka bersama-sama.Peluruhan alfa merupakan salah satu bentuk peluruhan radioaktif yang memancarkan partikel alfa ketika inti radioaktif itu meluruh. Partikel alfa ini terdiri dari 2 proton dan 2 neutron. Selain memancarkan partikel alfa, inti radioaktif ini juga akan membantuk inti yang baru (inti anak).Secara sistematis,ketika sebuah inti memancarkan sinar alfa/partikel alfa,inti tersebut kehilangan empat nukleon dua diantaranya adalah protondan dua lagi adalah neutron.

Dalam peluruhan dibebaskan energi, karena inti hasil peluruhan terikat lebih erat dari pada inti semula. Energi yang dibebaskan muncul sebagai energi kinetik partikel alfa. Massanya dapat dihitung dari massa semua inti yang terlibat menurut persamaan:

Q=[m(X)-m(X)-m()] c2

DimanaQ menyatakan kelebihan energi massa inti (berupa energi kinetik).Q=KX'+K

Karena massa elektron saling menghapuskan maka digunakan massa atom saja.

Peluruhan SpontanA. Kondisi pada peluruhan spontanTinjau inti zXA dengan massa Mp dalam peluruhan ke dalam inti lain z-2YA-4 dari massa Md dan partikel alfadari massa mx. Karena inti induk diam sebelum peluruhan, anak partikel dan x-partikel harus terpancar dalam arah yang berlawanan setelah peluruhan untuk menghemat momentum (Gambar 1.1). Ei dan Ef adalah total energi sistem sebelum dan sesudah peluruhan. Berdasarkan prinsip energi Ei= Ef1.1atauMpc2= Mdc2+Kd+Mzc2+Ka1.2dimana Kd dan Ka adalah energi kinetik dari inti anak partikel dan partikel alfa. Dengan demikian energi disintegrasi, Q, pada proses ini diberikan sebagai berikut:Q = Kd+Ka = (Mp-Md-Ma)c21.3Untuk peluruhan spontan, Q harus positif. Dari Persamaan (1.3), kita menyimpulkan bahwa peluruhan akan berlangsung hanya jika massa diam inti induk

MpMdVdMV(a) sebelum(a)Sesudah

Gambar 1.1(a) nukleus inti sebelum peluruhan dan (b) anak inti dan partikel alfa bertumbukan saling menjauhlebih besar dari jumlah massa sisa inti anak partikel ditambah dengan partikel alfa. Inti, sebagaimana dapat dilihat dari grafik peluruhan nuklir, berada di wilayah nomor massayang tinggi, contohnya untuk A 200.Partikel yang biasa digunakan untuk menunjukkan nilai Q dalam massa atom bukan massa nuklir. Dengan menambahkan dan mengurangkan Zme (dimana me adalah massa elektron) dari kanan sisi Persamaan (1.3), kita mendapatkan

Q=[M(A,Z)M(A-4,Z-2)m(4,2)]c2 1.4

B. Energi kinetik dari bagian partikel alfaDari kekekalan momentum dan kekelan energi, kita telah lihat pada (gambar 1.1)Mava = Mdvd1.5danQ = Kd+Ka= MdVd2+ mava1.6dimana rx dan Vd adalah kecepatan dari partikel alfa dan inti partikel. Dengan substitusi Vd dari persamaan (1.5) ke persamaan (1.6), kita mendapatkanQ = Md(Mzvz/Md)2 + mzvz2= mzvz2+ Q = Kx1.7Kx= 1.8Jika A dan A-4 adalah nomor massa dan inti, masing-masing, mx / Md = 4 / (A-4), dan Pers. (1.8) menjadi Kz = 1.9Untuk nilaiyang besar A, A-4 / Ahampir kesatuan, dan partikel alfa, sebagai hasilnya, akan mengambil sebagian besar energi disintegrasi, Q, tetapi tidak secara keseluruhan.

Pengukuran Energi dari Partikel AlfaTerdapat dua hal penting dalam penentuan secara akurat energi partikel alfa; pertama, untuk meningkatkan teori yang mengatur peluruhan alfa, dan kedua, untuk membangun skema tingkat energi nuklir yang tepat.Banyak teknik yang telah digunakan untuk melakukn pengukuran energi partikel alfa.Metode yang deskripsinya telah dijelaskan, pada kenyataannya, dapat digunakan untuk setiap partikel bermuatan berat seperti proton, neutron, dan sejenisnya. Metode tersebut dapat dikategorikan sebagai berikut : (a) defleksi magnetik, (b) berkisar energi hubungan, dan (c) analisis pulsa-tinggi.

A. Defleksi MagnetikSalah satu metode tertua dan paling tepat untuk penentuan energi adalah pengukuran defleksi dari jalur partikel alfa di bawah pengaruh medan magnet. + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +------------ - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -MuatanPengamat

Gambar 2.1 Penembakan muatan partikel alfa pada dua plat Gambar 2.1 diatas menjelaskan eksperimen pada dua plat yang dialiri listrik. Terdapat muatan partikel alfa yang ditempakkan pada dua plat yaitu plat positif dan plat negatif. Pengamat tidak mampu melihat berkas partikel alfa yang ditembakkan karena arah dari muatan partikel alfa jatuh kebawah (kearah plat negatif). Berkas partikel alfa jatuh sesuai dengan arah arus listrik yang dialiran pada plat tersebut yaitu dari positif ke negatif. Pengamat hanya mampu melihat berkas partikel alfa yang sejajar dengan posisi pengamat. Gaya yang berlaku pada dua plat tersebut adalah sebagai berikut :

(2.1)dimana : = Gaya Electric (Gaya Listrik) = MuatanE = Medan Listrik+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +------------ - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -MuatanPengamat

Medan Magnet

Ketikapartikelbergerakbermuatan di ujungkananx

x

x

x

x

x

x

x

Gambar 2.2 Terdapat medan magnet yang berfungsi membelokkan arah dari muatan alfaBerdasarkan gambar diatas terlihat bahwa medan magnet berfungsi untuk membelokkan arah muatan partikel alfa. Muatan partikel yang ditembakkan melewati garis lurus dari pengamat, sehingga pengamat dapat melihat muatan partikel alfa yang ditembakkan.Kecepatan partikel alfa adalah konstan, sehingga percepatannya bernilai 0. Gaya yang berpengaruh pada eksperiment tersebut adalah gaya listrik dan gaya magnet, maka persamaannya menjadi :

(2.1)Persamaan diatas tidak digunakan dalam pembahasan sub bab pada makalah ini,karena pembahasan pada sub bab masalah ini menitik beratkan pada pembelokan partikel alfa karena pengaruh medan magnet. Jadi gaya yang digunakan adalah gaya medan magnet, sehigga perumusannya menjadi :

(2.3)Energi kinetik yang berlaku pada persamaan ini adalah

(2.4)Karena pergerakan dari partikel sangat cepat sehingga berlaku rumus relativitas sebagai berikut :

maka energi kinetiknya adalah sebagai berikut: