PRESENTASI PELURUHAN PARTIKEL ALFA (α)
KELOMPOK 4 :
Program studi : Mata Kuliah
Rizqi Yuliarti
4201411016
Dwi Wahyu Suryo
4201411017
Deka Feriana
4201411019
Rochmad Maulana
4201411140
Pendidikan Fisika :
Fisika Inti Rombel 03
PERTANYAAN-PERTANYAAN PELURUHAN ALFA 1.
Mengapa daya tembus partikel alfa lebih kecil ? Jawab : Karena partikel alfa bermuatan positif dan partikel alfa merup akan partikel terberat
dengan kecepatan 1/10 kecepatan cahaya. Sinar alfa akan kehilangan energi saat bertumbukan dengan molekul media yang dilaluinya. Sehingga di udara hanya dapat menembus beberapa cm saja.
2.
Apa perbedaan sifat fisis inti induk dengan inti anak , beserta contohnya ? Jawab : Perbedaannya antara lain massa inti anak lebih kecil daripada massa inti induk,
karena massa inti anak merupakan hasil pengurangan dari massa inti induk. Kemudian jumlah proton dan neutron inti anak lebih sedikit daripada inti induk karena nomor atom pada peluruhan alfa ini mengalami pengurangan sebesar dua. Nomor atom menunjukkan jumlah proton maupun neutron yang terkandung di dalam inti suatu atom. Inti anak juga lebih stabil dibandingkan dengan inti induknya. Contoh :
210 Po 84
---------------->
82
206
4
Pb + 2
α
Po sebagaiinti induk dan Pb sebagai inti anak. Massa Pb lebih kecil dari massa Po. Nomor atom Pb juga lebih kecil dari nomor atom Po.
3.
Partikel peluruhan alfa dapat diterangkan menggunakan mekanika kuantum yang dijelaskan oleh Gamow Gurney menggunakan teori peluruhan alfa. Apa isi dari teori tersebut ? Jawab : Teori Peluruhan Alfa menurut Gamow Gurney sebagai berikut :
a. Partikel alfa bisa ada sebagai suatu partikel di dal am inti. b. Partikel semacam ini terus-menerus bergerak dan dibatasi geraknya hanya dalam inti oleh rintangan potensial yang melingkupinya. c. Terhadap peluang kecil tetapi tertentu untuk partikel ini melewati rintangan potensial tiap kali terjadi tumbukan.
4.
Sebutkan contoh sumber pemancar partikel alfa ? Jawab :
210
Po (E = 5,3 MeV) α
214
Po (E = 7,7 MeV) α
238
U (E = 4,13 MeV dan 4,18 MeV) α
5.
Bagaimana keterkaitan antara energi kinetik inti dengan energi kinetik partikel alfa dan energi disintegrasi (Q) dalam peluruhan alfa ? Jawab : Pada peluruhan, agar partikel alfa bisa lolos dari inti induk maka energi kinetiknya
harus lebih besar. Peluruhan ini menghasilkan inti anak (atom baru) , partikel alfa, dan kelebihan energi dari massa inti (Q). Energi ini merupakan total dari energi kinetik
inti
anak
dan
6.
Bagaimana proses pembuatan partikel alfa ? Jawab :
7.
Bagaimana sifat radiasi alfa ? Jawab : Sifat dari partikel alfa sebagai berikut :
energi
kinetik
alfa.
a. Daya ionisasi partikel alfa sangat besar, sekitar 100 kali daya ionisasi partikel beta dan 10.000 kali daya ionisasi partikel gama. b. Jarak tembusnya sangat pendek, hanya beberapa mm di udara , tergantung energinya. c. Partikel alfa akan dibelokkan jika melewati medan magnet atau medan listrik. d. Kecepatan partikel alfa bervariasi antara 1/100 sampai 1/10 kecepatan cahaya.
8.
Apa bahaya radiasi alfa ? Jawab : Partikel alfa memiliki muatan listrik dan massa yang relatif besar, menyebabkan
partikel ini memiliki kemampuan yang sangat terbatas untuk menembus suatu bahan dan partikel ini juga cepat kehilangan energi di udara. Radiasi alfa bisa berbahaya jika tak sengaja terhirup atau terhisap ke dalam tubuh, karena dapat menyebabkan kanker paru-paru dan sebagainya.
9.
Apa perbedaan antara gerak partikel alfa pada efek trobosan kuantum dan Gamow ? Jawab : Sebenarnya, Efek trobosan dan Gamow adalah sama, merupakan pembahasan
gerak partikel alfa dalam peluruhan secara kuantum. Dimana menurut keduanya bahwa alfa memiliki peluang untuk dapat menembus dinding sumur potensial yang tebal. Semakin besar energi kinetik alfa dan semakin sering menumbuk dinding maka semakin besar peluang alfa untuk lolos.
10. Apa yang mendasari lolosnya partikel alfa dari inti yang dikembangkan oleh Gamow dan Gurney ? Jawab : Teori Peluruhan Alfa menurut Gamow Gurney sebagai berikut :
a. Partikel alfa bisa ada sebagai suatu partikel di dal am inti. b. Partikel semacam ini terus-menerus bergerak dan dibatasi geraknya hanya dalam inti oleh rintangan potensial yang melingkupinya. c. Terhadap peluang kecil tetapi tertentu untuk partikel ini melewati rintangan potensial tiap kali terjadi tumbukan.
11. Bagaimana kelemahan teori Gamow ?
Jawab : Kelemahan teori Gamow antara lain :
a. Kebolehjadian pembentukan partikel di dalam inti tak diperhitungkan setelah diperhitungkan, ternyata bahwa :
b. Kemungkinan pemancaran partikel dengan tidak diperhitungkan. Untuk , di samping potensial Coulomb harus ditambahkan potensial sentrifugal sebesar :
Perbandingan antara kedua potensial barrier ini adalah :
12. Kapan suatu unsur mengalami peluruhan alfa kemudian diikuti dengan peluruhan beta? Jawab : Suatu unsur akan mengalami peluruhan alfa kemudian diikuti dengan peluruhan
beta apabila unsur tersebut ketika hasil dari peluruhan alfa masih belum stabil, sehingga perlu meluruhkan partikel beta agar inti unsur tersebut menjadi stabil.
13. Pada peluruhan alfa, keadaan inti tidak stabil. Jadi inti atom akan melepaskan apa ? Bagaimana peristiwanya ? Jawab :
Pada peluruhan alfa, inti atom yang tidak stabil akan melepaskan partikel alfa dan menghasilkan inti anak yang lebih stabil serta energi. Peristiwa peluruhannya dapat dituliskan :
+
Q
14. Bagaimana proses peluruhan alfa jika ditulis secara simbolik ? Jawab : Proses peluruhan alfa jika ditulis adalah :
+
15. Mengapa hampir semuanya partikel alfa saja yang dipancarkan dan bukan proton individual
atau inti ? 16. Pada peluruhan alfa, mengapa hampir semuanya partikel alfa saja yang dipancarkan dan
bukan proton individual atau inti ? 17. Mengapa hampir semuanya partikel alfa saja yang dipancarkan dan bukan proton individual
atau inti ? 18. Mengapa hampir semua partikel alfa saja yang dipancarkan dan bukan proton individual
atau inti ? Jawaban 1,2,3,dan 4 : Karena partikel alfa memiliki energi ikat yang tinggi. Agar b isa lolos dari sebuah inti, sebuah partikel harus memiliki energi kinetik dan massa partikel alfa cukup kecil daripada nukleon pembentuknya supaya energi seperti itu tersedia.
19. Mengapa terjadi peluruhan alfa? 20. Kenapa partikel alfa dapat dihasilkan dari suatu bahan? 21. Mengapa inti radioaktif secara spontan keluar partikel alfa?
Jawab 5, 6, dan 7 : Untuk menjawab ketiga pertanyaan yang inti jawabannya sama tersebut terletak dalam memahami sifat dari energi di dalam inti atom dan komposisinya. Inti terdiri dari proton dan neutron bersama-sama terikat oleh gaya nuklir kuat yang jauh lebih kuat dari gaya elektromagnetik. Karena sem ua proton bermuatan positif, mereka saling tolak dan inti tidak akan pernah stabil, jika bukan karena gaya nuklir kuat yang mengikat mereka bersama-sama. Namun, dalam unsur-unsur yang lebih ting gi seperti Uranium, jumlah proton yang cukup tinggi dan sebagainya adalah gaya elektromagnetik. Inti tersebut tidak stabil dan cenderung mengubah melalui peluruhan radioaktif.
22. Bagaimanakah cara menjelaskan beberapa kecepatan dan energi dari sebuah partikel alfa?
Jawab:
Beberapa kecepatan dan energi dari sebuah partikel alfa dapat dijelaskan menjadi beberapa bagian yaitu:
Pengukuran yang akurat dari suatu partikel alfa dapat menentukkan energi yang berbeda hanya dengan jumlah kecil dan dapat menyebabkan radionuklida memancarkan spektrum partikel.
Pengetahuan tentang energi suatu komponen dari spektrum memungkinkan dapat menetapkan tingkat energi nuklir.
Metode untuk menentukkan energi dari suatu partikel yang dapat digunakan untuk proton dan deuteron.
Nilai-nilai yang akurat dari suatu energi partikel dapat digunakan untuk pengembangan teori partikel alfa. Dari ke empat metode tersebut bahwa metode yang memberikkan hasil yang paling tepat untuk kecepatan dan energi dari suatu partikel bergantung pada pengukuran defleksi dari jalur partikel medan magnet. Ketika suatu partikel bermuatan b ergerak dalam medan magnet dan orbit merupakan radius lingkaran yang ditentukkan oleh relasi sebagai berikut: Hqv =
23. Apa saja manfaat peluruhan alfa? 24. Adakah manfaat partikel alfa? 25. Apa kegunaan sinar alfa?
Jawaban 9, 10 dan 11 : (Muljono.2003:80) Partikel alfa ini menghasilkan ionisasi, dimana ionisasi ini dapat digunakan dalam bidang biologi yaitu dapat menggantikan sel-sel yang rusak secara total. Partikel alfa tersebut ditembakkan pada inti suatu atom maka akan menghasilkan radioisotope (yang lebih dan sering digunakan untuk menembak adalah neutron). Adapun Muatan positif dari partikel alfa sangat berguna dalam industri, misalnya:
Radium-226 dapat digunakan untuk pengobatan kanker, yakni dengan memasukkan jumlah kecil radium ke daerah yang terkena tumor.
Polonium-210 berfungsi sebagai alat static eliminator dari paper mills di pabrik kertas dan industri lainnya.
Beberapa Detektor asap memanfaatkan emisi alfa dari americium-241 untuk membantu menghasilkan arus listrik sehingga mampu membunyikan alarm saat kebakaran.
26. Bagaimanakah hubungan energi yang dimiliki oleh partikel alfa dengan tebal suatu bahan
yang dilalui? Jawab: Karena massa partikel alfa cukup besar, yaitu 4 u, maka jangkauan partikel alfa sangat pendek.partikel alfa dengan energi paling tinggi, jangkauannya di udara hanya beberapa cm. Sedangkan dalam bahan hanya beberapa mikron. Partikel alfa yang dipancarkan oleh sumber radioaktif memiliki energi tunggal (mono-energetic). Bertambah tebalnya bahan hanya akan mengurangi energi partikel alfa yang melintas, tetapi tidak megurangi jumlah partikel alfa itu sendiri.
27. Bagaimanakah daya ionisasi dan daya tembus sinar alfa, beta dan gamma?
Jawab: Dalam diskusi ini kelompok 4 hanya akan menjawab untuk sinar alfa saja, untuk sinar beta dan gamma akan dijelaskan kelompok-kelompok selanjutnya.
Partikel alfa bergerak cukup pelan karena massanya yang relatif besar. Karena muatannya juga besar (2e), maka ionisasi spesifik sangat tinggi. Ionisasi sepisifik adalah banyaknya pasangan ion yang terbentuk per satuan panjang lintasan.
Karena massa partikel alfa cukup besar, yaitu 4 u, maka jangkauan partikel alfa sangat pendek.partikel alfa dengan energi paling tinggi, jangkauannya di udara hanya beberapa cm.
28. Pada sinar alfa kecepatan sinar yang dipancarkan oleh inti hampir sama dengan kecepatan
cahaya. Mengapa? Jawab: Karena alfa mempunyai massa yang besar dan daya tembus sinarnya paling lemah tetapi alfa mempunyai daya pengion yang sanagat kuat. Berdasarkan hasil eksperimen diketahui bahwa kecepatan gerak partikel alfa berkisar antara 0,054 c hingga 0,07 c.
29. Dapatkah peluruhan beta tidak didasarkan pada hipotesis pauli?
Jawab: Kelompok 4 membahas tentang peluruhan alfa, bukan beta. Peluruhan beta tidak dapat didasarkan pada hipotesis pauli. Karena peluruhan beta menyangkut atom bermuatan negatif (elektron) sahingga berdasarkan hipotesis pauli dimana pada tiap tingkat energi hanya diisi oleh 2 elektron saja pada peluruhan tersebut.
30. Jelaskan arti fisis atau ?
Jawab: Artinya jika inti memancarkan sinar alfa (inti ) maka inti tersebut kehilangan 2 proton dan 2 neutron, sehingga Z berkurang 2, n berkurang 2 dan A berkurang 4.
31. Bagaimanakah peluruhan alfa menurut gamow dan teori semi klasik?
Jawab: Semi klasik: Peluruhan alfa tak mungkin terjadi menurut fisika klasik. Namun kenyataannya peluruhan alfa terjadi sebagai suatu cara untuk memperbesar kemantapan suatu atom yang memiliki nukleon besar. Atom ber-nukleon besar memiliki gaya tolak antar proton yang besar sehingga gaya nuklir berjangkau pendek yang mengikatnya tak dapat mengimbangi. Maka terjadilah peluruhan alfa. Secara
semi
, kl asi k
probabilitas peluruhan persatuan waktu sama dengan jumlah
tumbukan perdetik dimana zarah alfa menumbuk dinding dikalikan dengan probabilitas P zarah untuk menerobos potensial perintang.
Gamow: Jika dua buah proton dan dua neutron bergabung membentuk zarah alfa dalam sebuah inti. Maka zarah ini akan terikat oleh gaya inti, akan tetapi ia bebas bergerak didalamnya secara bolak-balik menumbuk dinding inti, seolah-olah seperti zarah yang terperangkap dalam sumur potensial yang tinggi, yang secara klasik zarah tersebut tidak mungkin dapat keluar dari sumur. Semakin besar energi kinetik alfa dan semakin sering menumbuk dinding maka
semakin besar peluang alfa untuk lolos. Hal ini berarti bahwa peluang terjadinya peluruhan alfa bergantung pada tenaga kinetik alfa.
32. Dapatkah peluruhan alfa dianggap sebagai reaksi fusi nuklir?
Jawab: Tidak bisa. Karena inti induk terpecah menjadi dua inti anak sehingga peluruhan alfa dianggap sebagai reaksi fusi nuklir.
33. Buktikan bahwa fraksi energi peluruhan adalah
Jawab:
Dan
Jawab: Menurut hukum kekekalan momentum:
Dari yang sudah kita dapatkan hasilnya maka:
34. Sebut dan jelaskan kelemahan teori gamow?
Jawab:
35. Dalam peluruhan sinar alfa, kenapa pada spektrum dapat memiliki group energi lebih dari
satu? Jawab: Skema peluruhan
∗
Suatu inti yang memancarkan partikel alfa, terkadang meninggalkan keadaan eksitasi pada inti anakan, yang kemudian menghasilkan emisi sinar gamma untuk mengembalikan inti pada keadaan dasar (stabil). Transisi terjadi dari dasar ke tingkat eksitasi dari inti
partikel diskrit dari tingkat dasar inti ke tingkat dasar inti
.
