peluruhan alfa

13
1 Pend. Fisika Inti (PAF 08312 Kuliah Kuliah ke-4 ke-4 Successive Disintegration

Upload: sudah-disma-saja

Post on 06-Aug-2015

493 views

Category:

Documents


18 download

TRANSCRIPT

Page 1: Peluruhan Alfa

1104/13/2304/13/23

Pend. Fisika Inti (PAF 08312)

Kuliah ke-Kuliah ke-44Successive

Disintegration

Page 2: Peluruhan Alfa

04/13/23 2

Aturan Umum Proses Aturan Umum Proses PeluruhanPeluruhan

Proses perubahan suatu unsur menjadi Proses perubahan suatu unsur menjadi unsur lain, dinamakan peluruhan spontan unsur lain, dinamakan peluruhan spontan ((spontaneous decay) spontaneous decay) atau transmutasi atau transmutasi ((transmutation)transmutation)

Nomor massa unsurNomor massa unsur, , AA, kedua ruas , kedua ruas persamaan persamaan harus samaharus sama. .

Nomor atom unsur, Nomor atom unsur, ZZ, kedua ruas persamaan , kedua ruas persamaan juga harus samajuga harus sama

Harus dipenuhi Hukum Kekekalan Massa-Harus dipenuhi Hukum Kekekalan Massa-Energi dan kekekalan Momentum.Energi dan kekekalan Momentum.

Page 3: Peluruhan Alfa

3304/13/2304/13/23

Peluruhan AlphaPeluruhan Alpha

Jika sebuah atom/inti memancarkan partikel alfa Jika sebuah atom/inti memancarkan partikel alfa (alpha (alpha particle)particle), maka akan kehilangan dua proton dan dua buah , maka akan kehilangan dua proton dan dua buah neutronneutron

N turun/berkurang 2N turun/berkurang 2 Z turun/berkurang 2Z turun/berkurang 2 A turun/berkurang 4A turun/berkurang 4

Skema Peluruhan Alfa :Skema Peluruhan Alfa :

X dinamakan inti induk (X dinamakan inti induk (parent nucleus)parent nucleus) Y dinamakan inti anak (Y dinamakan inti anak (daughter nucleus)daughter nucleus)

HeYX 42

4A2Z

AZ

Page 4: Peluruhan Alfa

4404/13/2304/13/23

Peluruhan Alpha (Peluruhan Alpha (Alpha DecayAlpha Decay))

Peluruhan Peluruhan 226226RaRa

Umur paroh peluruhan ini Umur paroh peluruhan ini adalah 1600 tahun. adalah 1600 tahun. Sisa mass berubah menjadi Sisa mass berubah menjadi energi kinetik energi kinetik Momentum dari kedua partikel Momentum dari kedua partikel sama dan geraknya sama dan geraknya berlawanan arah.berlawanan arah.

HeRnRa 42

22286

22688

Page 5: Peluruhan Alfa

5504/13/2304/13/23

Beta DecayBeta Decay

Pada peluruhan beta, Pada peluruhan beta, inti anak (daughter nucleus) inti anak (daughter nucleus) mempunyai jumlah nukleon yang sama dengan inti induk mempunyai jumlah nukleon yang sama dengan inti induk (parent), tetapi nomor atomnya berbeda satu.(parent), tetapi nomor atomnya berbeda satu.

Pemancaran (emisi) elektron tersebut Pemancaran (emisi) elektron tersebut berasal dari intiberasal dari inti

Proses ini terjadi apabila neutron berubah menjadi Proses ini terjadi apabila neutron berubah menjadi proton dan elektron proton dan elektron

Harus dipenuhi Hukum Kekekalan Energi Harus dipenuhi Hukum Kekekalan Energi

Page 6: Peluruhan Alfa

6604/13/2304/13/23

Peluruhan Beta – Energy ElectronPeluruhan Beta – Energy Electron

Energy yang dibebaskan pada Energy yang dibebaskan pada peluruhan beta hampir semuanya peluruhan beta hampir semuanya menjadi energi kinetik elektronmenjadi energi kinetik elektronHasil Eksperimen menunjukkan Hasil Eksperimen menunjukkan bahwa beberapa elektron energi bahwa beberapa elektron energi sebesar energi kinetik tersebutsebesar energi kinetik tersebutUntuk menghitung kehilangan Untuk menghitung kehilangan energi “missing energy”, pada energi “missing energy”, pada 1930 Pauli, mengajukan 1930 Pauli, mengajukan keberadaan partikel lain. keberadaan partikel lain. Enrico Fermi menamakan partikel Enrico Fermi menamakan partikel ini partikel ini partikel neutrinoneutrinoSifat-sifat neutrino :Sifat-sifat neutrino :

Tidak bermuatan listrik Tidak bermuatan listrik Massa lebih kecil dari elektron, Massa lebih kecil dari elektron,

tetapi tidak mungkin nol tetapi tidak mungkin nol Mempunyai Spin = Mempunyai Spin = ½½ Interaksinya dengan materi sangat Interaksinya dengan materi sangat

lemah lemah

Page 7: Peluruhan Alfa

7704/13/2304/13/23

Beta DecayBeta Decay

Skema Peluruhan Beta Skema Peluruhan Beta

merupakan simbol dari merupakan simbol dari neutrinoneutrino merupakan simbol dari merupakan simbol dari antineutrinoantineutrino

Dapat disimpulkan bahwa pada peluruhan beta Dapat disimpulkan bahwa pada peluruhan beta dipancarkan pasangan partikel, yaitu : dipancarkan pasangan partikel, yaitu :

Elektron dan antineutrinoElektron dan antineutrino Positron dan neutrinoPositron dan neutrino

eYX

eYXA1Z

AZ

A1Z

AZ

Page 8: Peluruhan Alfa

8804/13/2304/13/23

Peluruhan Gamma (Peluruhan Gamma (Gamma DecayGamma Decay))

Sinar Gamma (Gamma rays) dipancarkan oleh inti yang tereksitasi dan Sinar Gamma (Gamma rays) dipancarkan oleh inti yang tereksitasi dan kembali lagi ke tingkat energi yang lebih rendah (lower energy state)kembali lagi ke tingkat energi yang lebih rendah (lower energy state)

Serupa dengan proses elektron yang berpindah “jumps” ke tingkat energi Serupa dengan proses elektron yang berpindah “jumps” ke tingkat energi rendah dan memancarkan photonrendah dan memancarkan photon

Keadaan inti yang tereksitasi dihasilkan oleh lompatan “jumps” baik Keadaan inti yang tereksitasi dihasilkan oleh lompatan “jumps” baik proton maupun neutronproton maupun neutronTingkat energi inti tereksitasi dapat disebabkan oleh tumbukan seperti Tingkat energi inti tereksitasi dapat disebabkan oleh tumbukan seperti pada pemancaran partikel alpha atau beta pada pemancaran partikel alpha atau beta Contoh peluruhan beurutan (decay sequence)Contoh peluruhan beurutan (decay sequence)

Tahap pertama pemancaran beta (beta emission)Tahap pertama pemancaran beta (beta emission) Tahap kedua pemancaran gamma (gamma emission)Tahap kedua pemancaran gamma (gamma emission)

C* adalah inti Carbon dalam keadaan tereksitasiC* adalah inti Carbon dalam keadaan tereksitasi Emisi Gamma, tidak merubah baik A maupun ZEmisi Gamma, tidak merubah baik A maupun Z

C*C

e*CB126

126

126

125

Page 9: Peluruhan Alfa

9904/13/2304/13/23

Hukum Peluruhan BerurutanHukum Peluruhan Berurutan ((Successive DisintegrationSuccessive Disintegration))

Isotop Radioaktif alami maupun buatan dapat berlangsung Isotop Radioaktif alami maupun buatan dapat berlangsung secara berturut-turut. Inti induk meluruh menjadi inti anak secara berturut-turut. Inti induk meluruh menjadi inti anak ((daughterdaughter), dan inti anak akan meluruh lagi menjadi inti ), dan inti anak akan meluruh lagi menjadi inti cucu (cucu (grand-daughtergrand-daughter), dan seterusnya. ), dan seterusnya.

Pada saat, Pada saat, tt , sejumlah N , sejumlah N11 atom unsur induk, meluruh atom unsur induk, meluruh

dengan konstanta peluruhan dengan konstanta peluruhan 11. . N2 adalah jumlah atom N2 adalah jumlah atom

unsur anak yang meluruh dengan konstanta peluruhan unsur anak yang meluruh dengan konstanta peluruhan 1 1

menjadi inti stabil.menjadi inti stabil.

Pada saat t = 0, diasumsikan NPada saat t = 0, diasumsikan N11= N= N1010, dan N, dan N22 = N = N2020 = 0. = 0.

111 N

dt

dN ,22112 NN

dt

dN 223 N

dt

dN

Page 10: Peluruhan Alfa

101004/13/2304/13/23

Successive DisintegrationSuccessive Disintegration

to eNN 1

1

,2210122112 1 NeNNN

dt

dN t

teNNdt

dN1

101222 atau

Kedua ruas persamaan tersebut dikalikan dengan faktor : e2 t

tttt eeNeNdt

dNe 2122 .10122

2

atau

tt eNeNdt

d )(1012

122

Page 11: Peluruhan Alfa

111104/13/2304/13/23

Lanjutan Lanjutan

CeNeN tt

)(10

12

12

122

Dengan pengintegralan diperoleh :

C adalah konstanta integrasi

Harga C diperoleh dari kondisi : N2 = N20 = 0, pada saat t = 0, sehingga diperoleh :

1012

1 NC

tt eeNN 2110

12

12

Substitusi harga C ke dalam persamaan akan diperoleh :

Page 12: Peluruhan Alfa

Peluruhan Berurutan

N1

N2N3

100

t ( jam )

44Ru105 45Rh105 46Pd105 (Stabil)

Page 13: Peluruhan Alfa

04/13/23 13

Soal Latihan

• Terdapat peluruhan radioaktif berantai :

Nd149 ----> Pm149 -----> Sm149 (stabil) t1/2 = 1,8 jam t1/2 = 50 jam

• Jika pada saat t = 0 (awal), terdapat sejumlah 106 atom Nd, tentukanlah !– Jumlah atom Nd, Pm dan Sm setelah 5 jam peluruhan

– Kapan Pm mencapai jumlah maksimum

– Gambarkan grafik peluruhan berantai tersebut

– Berapa gram dihasilkan unsur Sm setelah 10 jam.