Peluruhan radioaktif
| English | Bahasa Indonesia |
|---|---|
| radiation/ˌreɪdɪˈeɪʃn/ | radiasi |
| positron/ˈpɒzɪtrɒn/ | positron |
| photon/ˈfəʊtɒn/ | foton |
| penetration/ˌpenɪˈtreɪʃn/ | penetrasi |
| ionising/ˈaɪənaɪzɪŋ/ | ionisasi |
| deflected/dɪˈflektɪd/ | terbelokkan |
| antiparticles/ˌæntɪˈpɑːtɪklz/ | antipartikel |
| neutrinos/njuːˈtriːnəʊz/ | neutrino |
Tiga jenis radiasi
- Nukleus tidak stabil mereda dengan memancarkan radiasi.
- Ada tiga jenis — alfa, beta dan gamma — dan mereka berperilaku sangat berbeda.
- Membedakan mereka adalah inti dari topik ini.
Apa masing-masing itu
- α: inti helium ($^{4}_{2}\alpha$), muatan $+2e$, massa $\approx 4\ \text{u}$.
- β: elektron cepat ($\beta^{-}$) atau positron ($\beta^{+}$), muatan $\mp e$, massa sangat kecil.
- γ: foton berenergi tinggi, tanpa muatan, tanpa massa.
Peluruhan radioaktif
A = A₀·bᵗ
Aktivitas menurun secara eksponensial — atur basis b di bawah 1.
Partikel α adalah:
Partikel α adalah $^{4}_{2}\alpha$ — inti helium-4 dengan muatan $+2e$.
Penetrasi dan ionisasi
- α: dihentikan oleh kertas; kuat mengion.
- β: dihentikan oleh beberapa mm aluminium.
- γ: hanya berkurang oleh timbal tebal; lemah mengion.
Cocokkan setiap radiasi dengan apa yang menghentikannya.
Penetrasi meningkat α < β < γ; kemampuan ionisasi meningkat sebaliknya (α adalah pengion terkuat).
Dari ketiga jenis, radiasi α adalah yang paling kuat mengion.
Ya — α adalah pengion terkuat (sehingga penetrasi terlemah); γ adalah pengion terlemah (dan penetrasi terkuat).
Dalam medan listrik
- Medan mendorong muatan: α dibelokkan menuju pelat negatif, β$^{-}$ ke arah sebaliknya, γ tidak sama sekali.
- Gayanya adalah $F = Eq$, sehingga α merasakan gaya dua kali lipat dari β — tetapi massanya ribuan kali lebih besar, sehingga melengkung jauh lebih sedikit.
- Aturan yang sama untuk dua partikel bermuatan dalam medan yang sama: bandingkan gayanya berdasarkan muatan, percepatannya berdasarkan $\dfrac{q}{m}$.
Partikel α, partikel β⁻, dan sinar γ memasuki medan listrik seragam yang sama berdampingan. Pernyataan mana yang benar?
Muatan berlawanan didorong ke arah berlawanan. β⁻ memiliki rasio muatan-terhadap-massa jauh lebih besar, sehingga dipercepat jauh lebih banyak; γ yang tidak bermuatan tidak merasakan gaya.
Antipartikel dan neutrino
- Setiap partikel memiliki antipartikel — massa sama, muatan berlawanan (positron adalah antipartikel elektron).
- Peluruhan β selalu memancarkan (anti)neutrino juga: hampir tak bermassa, tanpa muatan, sangat sulit dideteksi.
Positron adalah ____ dari elektron.
Antipartikel memiliki massa yang sama tetapi muatan berlawanan — positron adalah $+e$ terhadap muatan $-e$ elektron.
Mengapa spektrum β kontinu
- Peluruhan α membagi energi antara dua partikel → α memiliki satu energi tetap (diskrit).
- Peluruhan β membagi energi antara tiga (dengan neutrino) → energi β berkisar dari nol hingga maksimum (kontinu).
Partikel β keluar dengan rentang energi yang kontinu karena energinya dibagi antara:
Dengan tiga partikel berbagi, β dapat mengambil porsi apa pun hingga maksimum. Peluruhan α berbagi antara dua partikel, menentukan energi α.
Persamaan peluruhan
- α: $^{A}_{Z}\text{X} \to {}^{A-4}_{Z-2}\text{Y} + {}^{4}_{2}\alpha$.
- β$^{-}$: $^{A}_{Z}\text{X} \to {}^{A}_{Z+1}\text{Y} + {}^{0}_{-1}\beta + \bar{\nu}_{e}$ (se neutron berubah menjadi proton).
- β$^{+}$: $^{A}_{Z}\text{X} \to {}^{A}_{Z-1}\text{Y} + {}^{0}_{+1}\beta + \nu_{e}$ (se proton berubah menjadi neutron).
Dalam peluruhan α, berapa banyak nomor nukleon $A$ berkurang?
α membawa pergi 4 nukleon (2 proton + 2 neutron), sehingga $A$ turun sebesar 4 (dan $Z$ turun 2).
Dalam peluruhan β$^{-}$, nomor proton $Z$:
Neutron berubah menjadi proton, sehingga $Z$ naik 1 sementara $A$ tetap sama.
Contoh terpecahkan: nitrogen-12 dan medan
Nitrogen-12, $^{12}_{7}\text{N}$, meluruh dengan memancarkan positron. Positron yang dipancarkan dan partikel α kemudian melewati medan listrik seragam yang sama.
- Persamaan: $^{12}_{7}\text{N} \to {}^{12}_{6}\text{C} + {}^{0}_{+1}\beta + \nu_{e}$. Cek: $12 = 12 + 0$ dan $7 = 6 + 1$.
- Muatan pada positron: $+e$ — antipartikel elektron.
- Gaya di dalam medan: $F = Eq$, sehingga $\dfrac{F_{\alpha}}{F_{\beta}} = \dfrac{2e}{e} = 2$.
- Percepatan: $a = \dfrac{Eq}{m}$, sehingga $\dfrac{a_{\alpha}}{a_{\beta}} = \dfrac{2e / 4\,\text{u}}{e / (\text{u}/1840)} \approx \dfrac{1}{3700}$ — positron mengalami percepatan ribuan kali lebih besar.
- Cek: dua kali gaya tetapi empat ribu kali massa: α hampir tidak membengkok. Keduanya didorong ke arah yang sama, karena keduanya bermuatan positif.
Inti X (muatan $+2e$, massa $4\ \text{u}$) dan inti Y (muatan $+e$, massa $3\ \text{u}$) berada dalam medan listrik seragam yang sama. Berapakah rasio percepatan X : percepatan Y?
$a = \dfrac{Eq}{m}$, jadi rasionya adalah $\dfrac{2/4}{1/3} = \dfrac{0.5}{0.333} = 1.5$. Rasio gaya saja akan menjadi $2$; massa mengubahnya.
Partikel β$^{-}$ berasal dari inti — sebuah neutron berubah menjadi proton — bukan dari elektron yang mengelilingi. Sinar γ mengubah tidak ada $A$ maupun $Z$; ia hanya membawa keluar energi. Dan alasan mengapa energi β kontinu adalah karena (anti)neutrino yang berbagi energi — itulah pertanyaan "jelaskan" favorit ujian dalam topik ini.
Anda telah memahaminya
- α = inti He, $+2e$, $4\ \text{u}$ (dihentikan kertas, pengion kuat); β = elektron/positron (dihentikan Al); γ = foton (timbal)
- Di dalam medan: gaya $\propto q$, percepatan $\propto \dfrac{q}{m}$; α dan β$^{-}$ bengkok ke arah berlawanan, γ tidak bengkok
- peluruhan β memancarkan (anti)neutrino, itu sebabnya spektrum energinya kontinu; α: $A{-}4, Z{-}2$; β$^{-}$: $Z{+}1$; β$^{+}$: $Z{-}1$