fisin peluruhan beta
Post on 22-Feb-2018
298 Views
Preview:
TRANSCRIPT
-
7/24/2019 Fisin Peluruhan Beta
1/36
1. PELURUHAN
A. Pendahuluan
Peluruhan merupakan jenis peluruhan yang paling umum dikenal, sebab hampir
semua nuklida tidak berada pada daerah kestabilan. Proses peluruhan meliputi pancaran
elektron secara langsung dari inti. Baik elektron yang bermuatan negatif maupun positron
yang bermuatan positif dapat dipancarkan oleh inti yang sama dalam beberapa kasus
khusus. Ada tiga jenis proses terjadinya peluruhan :
1.
pemancaran elektron(-) : + 2. pemancaran positron ( +) : + 3. penangkapan elektron :
Dalam peluruhan tidak melibatkan perubahan nomor massa A, yaitu A = 0, tapi
selalu ada perubahan dalam muatan inti karena inti hanya terdiri dari neutron dan proton
membutuhkan konversi muatan listrik. Dalam pemancaran -, neutron harus dikonversi
menjadi proton, Z = 1. Demikian pula dengan peluruhan + dan penangkapan elektron
melibatkan muatan proton menjadi neutron, yaitu Z = -1.
B. Proses Terjadinya Peluruhan Beta
Proses terjadinya peluruhan dapat dijelaskan dari skema tingkat dasar proton dan
neutron seperti pada gambar dibawah ini.
Ketiga nuklida memiliki jumlah nukleon yang sama sebesar 12, tetapi jumlah neutron
dan protonnya berbeda. 6 merupakan inti stabil dengan jumlah neutron dan proton yangsama (N=Z=6). Pada dengan N=7 dan Z=5 sehingga memiliki (N>Z) dan pada nuklida 7 dengan N=5 dan Z=7 sehingga memiliki (N
-
7/24/2019 Fisin Peluruhan Beta
2/36
Inti atom yang tak stabil meluruh dengan mengubah satu neutronnya menjadi proton agarstabil menjadi 6 . Karena muatannya harus kekal maka harus dibentuk satu muatan negatif(elektron). Namun demikian karena elektron tak dapat berada dalam inti atom maka ia harus
dikeluarkan dan dipancarkan sebagai radiasi sinar - dan anti neutrinosebagai berikut:
6 Untuk 7 jumlahproton lebih besar dibandingkan dengan cacah neutronnya, sehingga inti
tersebut meluruh dengan mengubah satu protonnya menjadi neutron disertai dengan pemancaran
zarah positif dalam bentuk + dan neutrinosebagai berikut:
+67
Energi yang ditunjukkan pada gambar menjelaskan bahwa energi tak mantap
lebih besar daripada energi yang mantap. Dikarenakan nuklida 6 sudah stabil sehingganuklida tersebut tidak dapat melepas maupun menerima elektron. Dan sebaliknya untuk energi
yang tak mantap dan 7 belum stabil. Untuk hubungan pemancaran elektron - danpemancaran positron + dapat dilihat pada gambar berikut,
Gbr 2: Perubahan posisi radioisotop pada diagram N-Z dalam proses (a) pemancaran elektron - dan (b)
pemancaran positron +.
Dari gambar (a) untuk proses pemancaran elektron - nomor atom dari nomor atom
anak bertambah sedangkan jumlah neutronnya berkurang, sebaliknya untuk gambar (b)
pada proses pemancaran positron + nomor atom dari nomor atom anak berkurang
sedangkan jumlah neutronnya bertambah.
Sumber :Allyn.1966
-
7/24/2019 Fisin Peluruhan Beta
3/36
Jenis peluruhan beta yang ke-3 adalah penangkapan elektron. Pada proses peluruhan
ini, satu elektron orbit ditangkap proton dalam inti atom sehingga berubah menjadi
neutron. Dalam hal ini cacah nukleonnya tetap, tetapi satu protonnya berubah menjadi
neutron seperti pada proses peluruhan +, seperti ditunjukkan gambar dibawah berikut,
Elektron dari orbit K berpeluang besar untuk ditangkap sehingga terjadi lubang
(kekurangan satu elektron) pada orbit tersebut. Untuk mengisi lubang tersebut satu
elektron dari orbit L menjalani de-exitasi sambil memancarkan radiasi sinar-x. Sinar-x
ini, kadang berinteraksi dengan elektron orbit L atau lainnya sehingga elektron tersebut
terpental keluar dari gugus atom dan disebut elektron Auger. Peristiwa tangkapan elektron
ini tidak dapat dideteksi secara langsung melainkan biasanya dilakukan dengan jalan
mendeteksi elektron auger-nya. Contohnya pada inti atom: 78 dan 9
2. KONDISI UNTUK PELURUHAN SPONTAN
Peluruhan beta akan terjadi hanya jika energi yang tersedia dalam transisi cukup
untuk membuat elektron atau positron. apakah atau tidak nuklida radioaktif buatan akan
mengalami peluruhan oleh pemancaran elektron, pemancaran positron, atau penangkapan
elektron orbital dapat dibahas dari segi energi yang tersedia untuk disintegrasi.
A.PEMANCARAN ELEKTRON
Adapun prosesnya dapat dijabarkan sebagai berikut.
0
11 eYX AZ
A
Z
Dengan menganggap inti induk XA
Z bermassa Mp meluruh menjadi inti anak YA
Z 1
bermassa Mddan partikel beta positif atau negatif dengan massa m.Karena inti induk
L
K
inti
elektron
Sinar x
Elektron Auger
Gbr 3:Tangkapan elektron dan pancaran auger
Sumber:Niyatmo.2009
-
7/24/2019 Fisin Peluruhan Beta
4/36
dalam keadaan diam sebelum peluruhan, inti anak dan partikel beta harus berada dalam
arah berlawanan setelah meluruh sehingga memiliki kekekalan momentum linier. Eidan
Ef adalah energi total sistem sebelum dan setelah peluruhan. Berdasarkan prinsip
konservasi energi:
fi EE (1)Atau dapat ditulis:
KcmKcMcM eddp
222
DimanaKd dan K- adalah energi kinetik dari inti anak dan partikel beta negatif.
Selanjutnya, energi disintegrasi Qdari proses ini dirumuskan dengan:
2cmMMKKQ edpd
(2)
Adapun syarat terjadinya peluruhan spontan adalah Qharus bernilai positif. Apabila
M(Z) danM(Z+1)adalah massa atom induk dan massa atom anak, setelah mengabaikan
energi ikat yang sangat kecil dari elektron maka,
() = = () ( 1) = ( 1) = ( 1) ( 1)Substitusikan persamaan diatas kedalam persamaan (2), sehingga diperoleh:
2cmMMQ edp
211,, cmmZZAMZmZAMQ eee
211,, cmmZZAMZmZAMQ eee
21,, cmmZmZAMZmZAMQ eeee
21,, cZAMZAMQ (3)
Persamaan ini menyatakan bahwa peluruhan akan terjadi kapan saja massa atom
induk lebih besar dari massa atom anak, dan energi disintegrasi, Q, yang dilepaskan
sebagai energi kinetik sama dengan perbedaan massa mereka.
B.PEMANCARAN POSITRON
Proses ini djabarkan oleh persamaan sebagai berikut:
0
11 eYX
A
Z
A
Z .
Energi disintegrasi untuk proses ini diberikan oleh:
-
7/24/2019 Fisin Peluruhan Beta
5/36
2cmMMKKQ edPed (4)
Pernyataan persamaan ini dalam terminologi massa atomik, di mana:
ZmMZM ep
11 ZmMZMed
(5)
dan didapatkan:
221 cmZMZMQ e (6)
Karena Q harus positif, peluruhan positron dari suatu atom akan terjadi hanya jika
massa diamnya lebih besar dari jumlah massa diam dua elektron dan suatu atom dengan
Asama dan denganZberkurang satu.
C.
PENANGKAPAN ELEKTRON
Proses ini dijelaskan oleh persamaan sebagai berikut:
A
Z
A
Z YeX
1
0
1 .
Energi disintegrasi pada kasus ini diberikan oleh:
21 cZMZMQ (7)
Supaya penangkapan elektron terjadi, massa atom induk harus lebih besar dari massa
sebuah atom dengan Asama dan dengan Zberkurang satu. Proses ini memenuhi energi
gap yang ditunda oleh dua proses peluruhan beta lainnya.Jika elektron-elektron inti
berat, dalam proses dari elektron-elektron itu bergerak melingkar yang dekat dengan inti
(gambar:tangkapan pancaran dan elektron auger), maka elektron-elektron tersebut akan
ditangkap:
1.
Jika elektron yang di kulit K yang ditangkap, proses penangkapan elektron-elektron
tersebut disebut K capture atau penangkapan K
2.
Ruang kosong pada kulit K atau kulit L diisi oleh muatan dari kulit yang berada di
luarnya
3. Karena terdapat partikel tidak bermuatan dipancarkan dalam proses penangkapan
elektron, maka proses yang diamati hanya pada pemancaran karakteristik sinar X.
4. Terdapat beberapa kemungkinan pemancaran sinar X, kulit K yang bereksitasi akan
melakukan eksitasi lagi dengan memberikan energinya pada elektron kulit L yang
akan dipancarkan dengan energi kinetik Ke
-
7/24/2019 Fisin Peluruhan Beta
6/36
3. PENGUKURAN ENERGI PARTIKEL BETA ()
Pengukuran energi partikel beta melibatkan dua jenis elektron. Pertama, elektron
yang dipancarkan dalam proses peluruhan beta selalu memiliki distribusi energi yang terus
menerus yang memerlukan pengukuran energi maksimum. Kedua, elektron konversi yang
dipancarkan oleh proses berikut: dalam proses peluruhan gamma, yang biasanya mengikuti
peluruhan beta, inti memberikan energi ke elektron orbital bukan memancarkan gamma a
ray. elektron ini disebut elektron konversi.
Poin penting sehubungan dengan peluruhan beta adalah teori relativitas, karena
partikel beta yang dipancarkan dari inti radioaktif memiliki kecepatan yang mendekati
kecepatan cahaya. Pengukuran yang tepat untuk mengukur besar energi dan spektrum
partikel beta adalahdenganmenggunakan spektrometer magnetik. Berikut ini, kita akan
membahas pengukuran menggunakan spektrometer magnetik.
Spektrometer Magnetik.
Spektrum sinar beta dari unsur-unsur radioaktif alami pertama kali dianalisis oleh
L.Baeyer dan O Hahn. Elektron dibelokkan oleh medan magnet dan dicatat dengan metodephotograpich. Bentuk peningkatan spektrum sinar beta yang fokus pada spektrometer
magnetik berbentuk setengah lingkaran. Teori dan desain dari beberapa spektrometer
dijelaskan oleh K Siegbahn. Berikut merupakan gambaran singkat desain dan teori
spektrometer sinar beta:
Kinerja berbagai jenis spektrometer dibandingkan dengan angka merit, yang
didefinisikan oleh rasio T / R. T adalah koefisien transmisi, yang didefinisikan sebagai
fraksi dari jumlah partikel energi yang diberikan atau momentum yang dipancarkan oleh
sumber yang diterima oleh detektor.Radalah resolusi, yang didefinisikan sebagaiE / Edi
manaEadalah lebar maksimum pada energi E. plot biasanya terbuat dari jumlah elektron
dibandingkan momentum partikel beta (Hr). Sinar beta spektrometer magnetik terbagi
menjadi tiga bagian seperti berikut:
1. spektrometer fokus setengah lingkaran
2.
spektrometer lensa magnetik
3. spektrometer fokus ganda
-
7/24/2019 Fisin Peluruhan Beta
7/36
1. Spektrometer Fokus Setengah Lingkaran
Metode ini sama dengan partikel yang menggunakan prinsip 1800, atau focus
setengah lingkaran menggunakan desain berbeda. Partikel jauh lebih ringan dari
partikel . Medan magnet yang biasa digunakan untuk partikel adalah 1000 gauss
danpartikel menggunakan medan magnet sebesar 10000 gauss .
Sumber partikel beta diendapkan pada kawat dengan panjang dan diameter dalam
satuan milimeter yang ditempatkan dalam ruang yang terevakuasi. Sebuah sinar
elektron dikeluarkan pada celah AB (Gambar 8.3) untuk fokus, dengan penerapan
medan magnet tegak lurus terhadap bidang gerak partikel. Gerak diatur oleh
persamaan:
= (8.12)Dimana m adalah massa relativistik yang diberikan oleh
dan adalah
jari-jari kelengkungan. Dengan menulis ulang persamaan (8.12) kita dapatkan:
= (8.13)Dimana p adalah momentum relativistik. Setelah momentum diketahui, energi
kinetik dapat dihitung:
= =
=
= (8.14)
Pelat fotografi berguna untuk merekam seluruh spektrum dalam satu
pencahayaan, tetapi memiliki kelemahan yaitu sensitivitas lebih rendah dan tidak
lurus. Secara kuantitatif menggunakan penghitung Geiger. Penghitung ditempatkan
dalam posisi ketika medan magnet divariasikan. Jumlah partikel beta mencapai
penghitung, per satuan waktu, diperoleh untuk nilai yang berbeda dari H. Karena
-
7/24/2019 Fisin Peluruhan Beta
8/36
bernilai tetap, masing-masing nilai sesuai dengan nilai yang berbeda dari p. Plotjumlah dibandingkan memberikan kurva distribusi momentum.
Gbr.8.3 Fokus Spektrometer Setengah Lingkaran
Sebuah cahaya melewati lintasan melalui pusat celah PQ (celah mendefinisikan
penerimaan sudut 2) memiliki diameter SA (gambar 8.4). Setiap lintasan lain
membuat sudut dengan lintasan sentral memotong diameter di B. Lebar gambar
pada fokusnya adalah = dihitung dari pertimbangan geometris sederhanadengan melihat lintasan elektron yang berbentuk setengah lingkaran dibawah ini,
=
= c o s
= 2 = 2 c o s
= 2 2 cos
= = 2 ( 1 c o s )
Sumber: Allyn.1966
x y2
B
A
z
z y
o
bc
a
-
7/24/2019 Fisin Peluruhan Beta
9/36
Apabila zy = w10maka,
= 2 ( 1 c o s ) (8.15)Menurut Persamaan (8.15) posisi B adalah bentuk gambar asimetris. Persamaan
(8.15) juga berlaku untuk elektron yang membuat sudut kecil dengan cahaya tegak
lurus terhadap medan magnet.
Jika sumber bukan sumber titik melainkan memiliki lebar sebesar s, maka:
= = (8.16)
Menggabungkan persamaan (8.16) dan (8.13) untuk nilai tetap dari medan
magnet, resolusi momentum diberikan oleh:
= = (8.17)
Dan resolusi energinya adalah:
= 12 = 12 = ( ) (8.18)
Apabila memiliki lebar maka resolusi energinya menjadi:
=
(+
) (8.19)
Koefisien transmisi untuk celah melingkar, PQ adalah:
Gbr.8.4 . Lintasan elektron dalam spektrometer fokus
berbentuk setengah lingkaran
Sumber: Allyn.1966
-
7/24/2019 Fisin Peluruhan Beta
10/36
= = 2 ( 1 cos ) / 4 /4 (8.20)2. Spektr ometer Lensa Magnetic
Banyak spektrometer sinar beta telah dikembangkan menggunakan fokus
seragam, medan magnet longitudinal. Metode ini menunjukkan bahwa fokus terbaik
bagi elektron yang dipancarkan dari sumber titik terletak pada sumbu yaitu cincin
tegak lurus terhadap sumbu.
Pertimbangkan sumber titik, S, ditempatkan di titik pada sumbu medan magnet
homogen yang dihasilkan oleh solenoid panjang (gambar 8.5a). Elektron dari
momentum p dipancarkan pada sudut dengan sumbu akan mengikuti jalur heliks
sebelum di F.
Gbr 8.5a spektrometer lensa magnetik
Permukaan yang dihasilkan oleh semua elektron ini ditunjukkan pada (gambar
8.5b) jarak SF dapat dihitung dengan prosedur berikut: Kecepatan partikel dapatdiselesaikan menjadi dua komponen;
sin tegak lurus, dan
cos. Jalur heliks
adalah resultan dari gerak melingkar beraturan dengan kecepatan sin tegak lurusterhadap magnet, dan cossepanjang arah medan magnet. Persamaan yangmewakili gerakan ini adalah:
sin= (8.21) = (cos) (8.22)
Sumber: Allyn.1966
-
7/24/2019 Fisin Peluruhan Beta
11/36
Gbr 8.5b permukaan yang dihasilkan oleh elektron dari yang ditentukan
Kemudian untuk komponen arah vector kecepatan dapat digambarkan sebagai
berikut, dengan searah dengan sumbu x dan searah dengan sumbu y.
Untuk t = T, jangka waktu untuk satu revolusi lengkap, Z = SF, T dapat dihitung
dari Persamaan (8.21)
= = ()/ = / = (8.23)
= ( c o s ) = ( )(cos) 1
(8.24)
3. Spektr ometer Fokus Ganda
Dua elektron dipancarkan dalam satu arah danmembentuk sudut untuk fokus
dalam spektrometer. Ruang fokus dicapai dengan menggunakan medan magnet
Sumber: All n.1966
-
7/24/2019 Fisin Peluruhan Beta
12/36
r0
r
H
H0
homogen, oleh karena itu disebut spektrometer homogen. Spektrometer fokus ganda
memiliki resolusi tinggi dari setengah lingkaran fokus spektrometer dan koeffisien
transmisi tinggi dari spektrometer lensa.
Gbr 8.7 skematik spektrometer fokus ganda
Spektrometer ini didasarkan pada perilaku osilasi bebas dari partikel bermuatan
dalam medan magnet aksial simetris bervariasi dengan radius tersebut.
= ( ) 0 < n < 1 (8.27)Dimana adalah nilaiHpada sumber berada pada jarak dari sumbu simetri.
Elektron yang dipancarkan dari sumber dalam bidang tegak lurus sumbu akan
menjelaskan gerakan orbital dengan frekuensi
= = / (8.28)
Sumber: Allyn.1966
Gambar diatas merupakan lukisan arah medan magnet untuk kecepatan linear
-
7/24/2019 Fisin Peluruhan Beta
13/36
Dimana m adalah massa relativistik. Jika elektron yang diberikan pada sudut
kecil akan berosilasi dengan frekuensi radial dan frekuensi aksial = ( 1 ) (8.29)
= (8.30)Pembuktian atau penurunan rumus untuk persamaan (8.29) dan (8.30) terdapat dilampiran
Masing-masing jika n=1/2 radial dan frekuensi aksial adalah sama untuk n=1/2
/ (8.31) = = /2 (8.32)
Ini berarti bahwa kedua osilasi berada dalam fase, dan mereka akan menjadi
fokus setelah setengah osilasi.
4.ENERGi YANG HILANG KARENA ELEKTRON
Proses dimana elektron menghilangkan energi dalam perpindahan medium
sangatlah rumit dibandingkan energi yang hilang karena oleh partikel bermuatan berat.
Komplikasi ini timbul untuk bidang-bidang berikut :
1. Karena massa yang kecil dan kecepatan yang tinggi dari partikel beta, maka hal ini
menjadi perlu untuk mempertimbangkan efekrelativitas
2. Sebaliknya untuk massa yang berat,elecktron mungkin kehilangan sebagian besar dari
energi kinetic dalam tabrakan tunggal. Hal ni terjadi tidak karena massa elektron yang
besar berpindah-pindah, tetapi sangat sulit untuk membedakan antara electron insiden
dan target elektron. Salah satu yang memiliki energi yang lebih tinggi setelah
tumbukan disebut insiden (atau primer) elektron.
3. Tumbukan antara elektron dan atom, dimana elektron hanya dibelokan tanpa ada
energi yang hilang (tumbukan sempurna), hal ini sering terjadi. Beberapa hamburanini membuat bingung dalam pengukuran kehilangan energi kedepannya.
4. Efek yang paling dominan terjadi pada saat kecepatan tinggi adalah energi yang
hilang oleh radiasi begitu banyak, sehingga saat partikel beta bergerak dalam
kecepatan tinggi yang ekstrim, energi yang hilang akibat ionisasi dan ekstansi menjadi
diabaikandibandingkan dengan kehilangan energi oleh radiasi.
5. Elektron yang dipancarkan dalam proses peluruhan beta tidak memiliki kesamaan
energi. Hanya memiliki energy distriusi yang terus-menerus antara nol dan
maksimum.
-
7/24/2019 Fisin Peluruhan Beta
14/36
Semua factorini sulit diprediksi secara teoritik dari energi yang hilang oleh elektron.
Untuk energi elektron yang relative kecil, kehilangan energi terutama disebabkan oleh
eksitasi dan ionisasi elektron dalam atom dari bahan yang digunakan untuk menghentikan.
Pada kenyataannya, kehilangan energi per sentimeter dengan proton tidak berbeda jauh
dari elektron yang berkecepatan sama. Untuk elektron denganenergi tinggi, kita akan
mempertimbangkan hilangnya energi dengan proses berikut:
A. Energi yang hilang akibat tumbukan tak sempurna.
Persamaan dari stopping power untuk partikel bermuatan berat berasal dari Bab
VII, i.e.,
4 2 2
2
4 2ln( )
dE e z mvNZ
dx mv l
(7.37)
Harus diubah untuk dua alasan yang berbeda. (a) karena mereduksi massa dari
dua sistem elektron. Untuk kondisi log 2mv2 harus disubtitusi ke log mv2. (b)
identifikasi dari elektron berenergi tinggi seperti kemunculan elektron primer dari
batas energi tumbukan yang hilang pada berbagai tumbukan adalah mv2 bukan
mv2. Koreksi ini terjadi karena persamaan untuk elektron adalah E
-
7/24/2019 Fisin Peluruhan Beta
15/36
4 2
2
2
3
dE e a
dt c
Dimana partikel bermuatan seperti elektron dan proton berpindah di dalam inti
itu dipercepat dan memancarkan gelombang elektromaknetik. Radiasi ini disebutBremsstrahlung. Pada persamaan (8.36) energi radiasi berbanding lurus dengan
kuadrat dari percepatan. Meskipun energi radiasi berbanding terbalik dengan kuadrat
massa karena a=F/m, dimana F adalah gaya dan m adalah massa dari partikel
bermuatan. Hal ini menjelaskan mengapa efek radiasi harus dipertimbangkan dalam
kasus elektron yang bergerak cepat dan dapat diabaikan untuk partikel bermuatan
berat, seperti proton, partikel alpha, meson, dan sejenisnya.karena gaya adalah
sebanding dengan Z2, di mana Z adalah nomor atom dari bahan yang diserap.
Perhatikan bahwa kehilangan energi oleh radiasi sebanding dengan Z2 dan
meningkatkan logaritmis. Olehkarena itu pada energi tinggi, kerugian radiasi besar.
Jika energi yang hilang oleh radiasi adalahyang paling dominan, panjang radiasi
didefinisikan sebagai panjang lintasan absorber dimana elektron muncul dengan 1/e
energi awal. Energi kritis, Ee, didefinisikan sebagai energi elektron dimana kehilangan
energi oleh ionisasi sama dengan kerugian radiasi. Ini telah ditunjukkan oleh H. Bethe
W. Heitler pada
21600
c
mcE
Z
Dan kerugian radiasi untuk kehilangan energi ionisasi ditunjukan oleh:
21600
rad
cell
dE
EZdx
dE mc
dx
dimana mc2= 0.51 Mev.
Sebagai contoh gambar 8.9 menunjukan total kerugian energi untuk elektron,
dimana
total cell rad
dE dE dE
dx dx dx
Hal lain yang kita tidak dibahas adalah bahwa kehilangan energioleh radiasi
terjadi tidak hanya di bidang inti, tetapi juga di bidang elektron yang harus disertakan
dalam total kerugian radiasi.
(8.37)
(8.38)
(8.39)
-
7/24/2019 Fisin Peluruhan Beta
16/36
Gambar 8.9 tingkat kehilangan energi oleh electron yang teradiasi
Total kerugian radiasi dan tabrakan nanti akan ditampilkan. Energi elektron
dinyatakan dalam satuan mc2.
5. ADSORBSI DAN HUBUNGAN ENERGI DENGAN JARAK
Seperti yang telah dijelaskan pada chapter 2, partikel beta dipancarkan di
udara lebih jauh dari pada partikel alpha pada tingkat energi yang sama. Oleh karena
itu, logam tipis, yang umumnya berupa alumunium, digunakan untuk adsorbsi partikel
beta. Persamaan eksponensial dari adsorbsi sekitar partikel beta untuk reaksi nuklirsinar beta. Dalam area yang terbatas intensitas sinar beta diberikan persamaan.
I=Ioe-x/
Dimana / adalah koefisien adsorbsi massa dalam satuan cm2/mg. Dan x
adalah ketebalan penyerap dalam satuan mg/cm2 , Io adalah itensitas, dan I adalah
itensitas setelah melewati penyerap dengan ketebalan x dari penyerap.
Sumber: Allyn.1966.
Sumber: Allyn.1966
-
7/24/2019 Fisin Peluruhan Beta
17/36
Intensitas dari sinar betaditransmisikan melewati penyerap dapat dihitung
dengan metode sederhana pada gambar 8.10. alumunium tipis diletakkan diantara
sumber dan detektor. Sinyal dari detektor disalurkan menuju penguat dan menghitung
lintasan. Tingkat perhitungan diteliti untuk perbedaan ketebalan dari alumunium foil
dengan menambahkan alumunium foil secara berkala. Gambar 8.11 menunjukkan
grafik prosentase transmisi dari partikel beta plus dibandingkan dengan ketebalan dari
alumunium foil dalam satuan mg/cm2. (Partikel beta plus didapatkan dari Cu62 ,
dimana peluruhannya memiliki waktu paro 9.9 menit
Gambar 8.11. Prosentase transmisi partikel beta plus (2.7Mev) dibandingkan dengan
ketebalan alumunium dalam satuan mg/cm2 dengan energi akhir 2.91 MeV). Titik dimana kurva
adsorbsi kembali bertemu dan menuju ground, karena sinar gama menyertai peluruhan nukleus dan
sinar kosmik, ini disebut jarak Rdari sinar beta.
Sumber: Allyn.1966
Ketebalan alumunium
-
7/24/2019 Fisin Peluruhan Beta
18/36
Hal ini bergantung pada perbedaan bentuk kurva adsorbsi untuk kasus partikel
beta ( elektron yang dihasilkan dari peluruhan nuklir dan mempunyai spektrum energi
yang kontinu) dan elektron yang homogen dihasilkan secara buatan). Partikel beta
tidak memiliki kurva adsorbsi yang linier. Ketika kurva adsorbsi elektron yang
homogen mempunyai bagian lurus, panjang dan ekor dengan intensitas kecil menuju
dasar. Sebagai perbandingan, ditunjukkan pada gambar 8.12. pada gambar 8.12(a),
R adalah jarak dari partikel beta yang didefinisikan dibawah ini. Dari gampar 8.12(b)
jarak dari partikel beta yang homogen didefinisikan sebagai titik dimana perpanjangan
dari bagian yang lurus bertemu dasar, ini disebut jarak praktik, Rp, ketika titik dari
kurva bertemu dengan dasar ini disebut jarak maksimum, Ro. Dilain titik yang diberi
tanda merupakan akhir dari bagian dari kurva perbedaan kelompok energi dari
electron yang homogeny yang semua sama yang ditunjukkan pada gambar 8.12(c).
alasan untuk keadaan ini adalah dimana setelah melewati penyerap yang tipis dan
kecil, pancaran secara sempurna disebarkan, maka diberikan bentuk yang sama pada
akhir kurva.
Gambar 8.12 Prosentase transmisi dibandingkan dengan ketebalan alumunium (mg/cm2) dari (a)
sinar beta (b) electron yang homogen. Gambar (c) menunjukkan akhir dari bagian dari rentang
kehomogenan electron dari tingkat energi yang berbeda.
Sumber: Allyn.1966
-
7/24/2019 Fisin Peluruhan Beta
19/36
Metode adsorbsi mungkin digunakan untuk menentukan energi dari partikel
beta seperti energi tunggal suatu electron. Selama metode adsorbsi tidak se-akurat
metode yang menggunakan spektometer sinar beta dan tidak menunjukkan detail dari
spectrum, ini merupakan keuntungan karena sederhana dan cepat. Juga seperti
berlawanan dengan spectrometer sinar beta, metode adsorbsi tidak membutuhkan
intensitas sumber yang sangat besar. Ketelitian dari energi sinar betadapat dihitung
dengan metode adsorbsi yang mana memiliki 2 faktor: (i) penentuan jarak secara
akurat, dan (ii) hubungan jarak dan energi yang diketahui. Penentuan jarak secara
akurat termasuk lokasi yang teliti dari titik dimana kurva adsorbs bertemu dengan
dasar. Metode tinjauan secara visual adalah yang paling sederhana tetapi paling tidak
masih bias diandalkan. Beberapa metode telah diciptakan untuk penentuan secara
akurat dari titik akhir.
Selama jarak telah ditentukan, langkah selanjutnya adalah mengubahnya
dalam bentuk energi dengan menggunakan hubungan energi yang tepat. Karena
kerumitan yang telah disebutkan sebelumnya pada bab 4, tidak mungkin
menggunakan persamaan teoritikal untuk energi yang hilang akibat ionisasi. Jarak
empiris dari hubungan energi telah didapatkan dengan langkah berikut. penentuan
secara akurat energi sinar beta digunakan spectrometer untuk grup yang berbeda.Jarak penentuan dibuat dan ditafsirkan dengan membandingkan beberapa material
standar (biasanya dengan partikel beta RaE dengan energi akhir sebesar 1.17 MeV
yang mana berfungsi pada rentang 508 mg/cm2pada logam alumunium). Grafik itu
cocok dengan percobaan yang mewakili hubungan rentang energi yang ditunjukkan
pada gambar 8.13. kurva berikut ini diwakili
-
7/24/2019 Fisin Peluruhan Beta
20/36
Dengan persamaan berikut ini yang memberikan hubungan empiris Antara
jarak dan energi
R=412E01.265-0.094 ln Eo untuk E0< 2.5 MeV
R=530 E0-106 untuk E0 > 2.5 MeV
Hubungan tersebut terbukti berguna dan dengan ketelitian sebesar 2-10 persen.
Gambar 8.13 menjelaskan bahwa tidak ada perbedaan diantara (i) rentang energi
tunggal electron dan partikel beta dan (ii) positron dan electron, memiliki besar energi
yang sama. Nilai titik lainnya yang tecatat untuk rentang energi diantara 0.01 dan 20
Mev grafik percobaan untuk (dE/dx) mendekati dengan kurva secara teori, tetapi
memiliki ketelitian yang lebih besar daripada 20%. Alasan untuk perbedaan untuk itu
sampai saat ini masih belum diketahui.
6.SECARA HIPOTESA NEUTRINO SPEKTRUM BETA TERUS MENERUS
Kita akan membahas secara rinci karakteristik spektrum beta-ray dan
menunjukkan bahwa peluruhan beta bukan masalah dua keseluruhan; itu adalah
masalah tiga-keseluruhan. Ini akan memerlukan pengenalan partikel baru, neutrino,
yang menyertai proses beta-pembusukan.
A. KARAKTERISTIK PANCARAN SINAR BETA.
Gambar 8.14, 8.15, 8.16 dan 8.17 menunjukkan beberapa spektrum beta-ray
khas yang telah diamati oleh peneliti yang berbeda menggunakan instrumen yang
berbeda seperti yang dibahas dalam detik. 3 dari bab ini.
Gambar 8.13. kurva rentang energi untuk electron. Pada titik ini diperoleh pengukuran yang actual
dengan penelitian yang berbeda.
Sumber: Allyn.1966
Gambar 8.14 Pancaran sinar beta RaE, Energy kinetic partikel betaK(Mev). Sumber: Allyn.1966.
Fundamental Of Nuclear Physics.
-
7/24/2019 Fisin Peluruhan Beta
21/36
Gambar 8.15 Spektrum beta dari Au198.Spectrum Garisdilapiskanpada spectrum kontinu Dalam.
Sumber: All n.1966
Gambar 8.16 Spektrumsinar beta dari Cs137
Sumber: Allyn.1966
Gambar 8.17 Spektrum sinar beta Cl38. Terjadi peluruhan oleh emisi dari 3 kelompok energy maksimum yang
berbeda dari partikel beta.3 kelompok yang tampilanya telah dipisahkan.
Sumber: Allyn.1966
Gambar 8.18 Cu Peluruhan dari ,+danE.C. proses: (a) menunjukan pancaran sinar, dan menunjukan
pancaran beta+. dalam perbedaan ini untuk distribusi 2 kasus begitu jelas.
Sumber: Allyn.1966
-
7/24/2019 Fisin Peluruhan Beta
22/36
Semua gambar ini menunjukan bahwa electron tersebut memancarkan
peluruhan beta yang mempunyai suatu distribusi kontinu dan energi sekitar antara nol
sampai suatu titik maksimum tertentu. Karena peluruhan RaE dengan pancaran tanpa mengemisikan sinar gama ,tidak ada konversi electron yang dilapiskan pada
bentuk spectrum kontinu.Di sisi lain, peluruhan Au198dan Cs137tidak berlangsung dan
keadaan dasar ke keadaan dasar dan nuekleon dibiarkan dalam keadaan
tereksitasi.Nukleon yang sudah dalam keadaan terektasi dengan pancaran gamma atau
dengan memancarkan konversi electron muncul seperti garis spectra yang yang
dilapiskan pada spectra Au198dan Cs137 berturut-turut seperti yang ditunjukan pada
gambar. Dalam banyak kasus spectrum ini lebih rumit seperti gambar Cl38
,
komplekstitas spectrum berkaitan dengan fakta peluruhan Cl38dengan tiga kelompok
yang berbeda dari partikel beta mempunyai energi titik terakhir 1,11 Mev dan 4, 81
Mev dengan intensitas 388,15,8,dan 53,4 persen ketika tiga kelompok ini
dipisahkan,mereka menunjukan spectra sederhana yang serupa Au198dan Cs137.Titik
lain menunjukan bahwa didaerah energi yang rendah dari spectrum hamburan sinar
beta,bentuk distribusinya adalah berbeda untuk proton dan positron ini ditunjukan
pada gambar untuk peluruhn Cu
64
dimana meluruh dengan , + dan prosesmenangkap electron . dengan mengabaikan meluruh oleh pancaran atau pancaran+. Spectrum kontinu mempunyai karakteritistik sebAgai berikut :
Terdapat suatu batasan maksimum dalam distribusi, dan energi yang
bersesuaian Ad tergantung jenis inti yang mengalami peluruhan beta.
Terdapat suatu batasan energy maksimum yang hamper sesuai dengan
peluruhan yang tersedia .Dimana energy maksimum adalah suatu fungsi
peluruhan initi. Sekali lagi, energi titik-akhir maximum adalah fungsi dari
inti membusuk.
Spektrum kontinyu diamati dan +baik untuk alam serta penghasil beta
buatan.
Karena jumlah partikel beta dipancarkan berbeda pada energi yang berbeda, Energi
rata-rata didefinisikan sebagai :
= () () (8.43)
-
7/24/2019 Fisin Peluruhan Beta
23/36
Dimana N (E) dE adalah jumlah elektron yang memiliki energi antara E dan (E + dE),
dan Eo adalah energi maksimum. Dalam kebanyakan kasus energi rata-rata adalah
sekitar sepertiga dari jumlah maksimum yang tersedia, yaitu, dari titik-akhir energi
Rae, misalnya, yang memiliki energi titik akhir dari 1.17 Mev, akan memiliki energi
rata-rata sebesar 0,34 Mev.
B. HIPOTESA NEUTRINO.
Spektrum beta adalah spectrum kontinu .Partikel beta mempunyai energy
antara nol dan harga maksimum tertentu. Tiga hokum kekekalan diaplikasikan pada
partikel yakni:
1. Hukum Kekekalan energi
2. Kekekalan momentum linier
3. Konservasi momentum sudut
Dari hasil eksperimen diperoleh bagan sebagai berikut
Inti induk disini memiliki energy maksimum. Energi maksimum merupakan
selisih antara dua tingkat energy inti anak yang dihasilkan memiliki energi yang kecil
dan dapat diabaikan dan energi electron yang dihasilakan adalah sepertiga dari
energy maksimum, sesuai dengan perumusan energy sebelum tumbukan adalah sama
dengan total energi sesudah tumbukan. Namun disini, energy anak adalah sepetiga
dari energy maksimum .ini berarti bahwa terdapat 2/3 energi yang hilang. Energi
inilah yang menjadi permasalahan pada proses peluruhan beta , sehingga dibuatlah
sebuah asumsi bahwa energi yang 2/3 tersebut dimiliki oleh inti anak dengan suatu
tingkat energi yang kontinu. Oleh karena itu, kondisi inti anak adalah stabil .Untuk
mencapai kestabilan (lebih stabil), maka dipancarkan energi dalam bentuk gamma
sesuai dengan bagan berikut :
-
7/24/2019 Fisin Peluruhan Beta
24/36
Dimana spektrum yang dihasilkan sinar gamma adalah spectrum kontinu.
Namun timbul permasalahan yang tidak dibenarkan untuk tingkat energi yang terakhir
memiliki tingkat energi yang kontinu. Sehingga gugurlah asumsi yang menyatakan
bahwa inti anak memiliki tingkat energy kontinu.
Selanjutnya asumsi bahwa elektron memiliki energy maksimum, dengan
perumusan (dari persamaan reaksi) sebagai berikut :
E maksimum = 0 + E maksimum
Pada akhirnya asumsi bahwa elektron memiliki energi yang maksimum juga gagal.
Kekekalan momentum linear mensyaratkan bahwa jika ada jumlah dari energi
yang tersedia untuk didistribusikan antara dua benda (inti mundur dan elektron),
mereka harus memiliki energi yang pasti dan bukan distribusi energi contiuous.
Dalam kasus ini ,tidak ada hokum kekekalan momentum liniear
Untuk momentum sudut, momentum angular dirumuskan sebagai berikut :
Dimana I merupakan spin nuklir, spin nuklir ini ditentukan oleh jumlah nukleon. Inti
induk dan inti anak memiliki jumlah nukleon sama yakni A sehingga:
Jika A genap, maka I merupakan bilangan bulat
Jika A ganjil, maka T merupakan bilangan bulat yang ganjil
Sedangkan momentum angular , sehingga apabila tidak ada akan terpenuhibahwa I pada kondisi awal yang sama dengan I pada kondisi akhir yang genap
Genap Genap (tepenuhi)
Sedangkan kenyataanya adalah
Gambar8.19 .Bagan pemancaran energy dalam bentuk sinar gamma
Sumber: Allyn.1966
-
7/24/2019 Fisin Peluruhan Beta
25/36
Genap Genap +
Diruas kiri berbeda dengan hasilnya pada ruas kanan (melangar hukum
statistic).dengan demikian hukum kekekalan angular juga tidak berlaku.kemudian
oleh pauli diindikasikan bahwa ada partikel lainyang muncul saat peluruhan beta ,
partikel tesebut diindikasikan sebaga neutrino
Semua kesulitan itu diatasi ketika, pada tahun 1934, pauli mengajukan hipotesis
neutrino. Dia menyarankan bahwa partikel tambahan, yang disebut neutrino
(dilambangkan dengan . juga dipancarkan dalam proses peluruhan beta pada jarak
tertentu kehilangan energi Sifat tersebut untuk neutrino dalam memenuhi persyaratan
peluruhan beta.
.Neutrino harus bernilai nol, karena muatan tesebut kekal tanpa
Karena energi maksimum yang dibawa oleh elektron sama dengan energi
maksimum yang digunakan, pada titik energi akhir, neutrino harus nol,
dan massa diamnya nol
Hukum kekekalan momentum angular menghendaki neutrino memiliki
spin ,sehingga muatan total momentum angular yang diharpkan
partikel beta dan neutrino menjadi nol atau 1 seperti yang diinginkan
Sebuah neutrino tidak menyebabkan jumlah yang cukup ionisasi, dan
sehingga dapat terdeteksi. Ini berarti bahwa neutrino memiliki interaksi
yang sangat lemah dengan materi dan memiliki momen magnetik yang
sangat kecil, atau hampir nol,. Sebenarnya, itu tidak memiliki sifat
elektromagnetik.
Berdasarkan penemuan neutrino tersebut maka dapat disimpulkan pada
peluruhan beta dihasilkan 3 bentuk yaitu inti anak, electron,dan neutrino,kecuali pada
electron konvensi, yang dapat digunakan untuk menjelaskan distrbusi momentum
kontinu. Hipotesis neutrino dengan sukses diterapkan oleh Enrich Fermi dalam
mengembangkan teori peluruhan beta yang menjelaskan bentuk spectrum
beta.Berdasarkan teori ini,dalam peluruhan beta terdapat sebuah interaksi antara
nucleon, electron,dan neutrino yang mengubah sebuah neutron menjadi proton dan
sebaliknya, dan menyebabkan penyerapan oleh electron dari neutrin, jadi, ketiga
prosespeluruhan beta dapat dituliskan sebagai berikut :
-
7/24/2019 Fisin Peluruhan Beta
26/36
n p + -+ p n + ++ p + e- n +
(8.44)
Di mana disebut anti neutrino dan merupakan dari neutrino v, sebagaipositron ( +) adalah pasangan dari sebuah elektron ( -). Studi rinci tentang neutrino
dan antineutrino akan diambil dalam bagian berikutnya.
Akan lebih bermanfaat untuk dicatat bahwa neutron bebas telah diamati dengan
waktu paruh 1/2= 12,8 2,5 menit, sedangkan peluruhan bebas dari proton adalahenergi tidak penuh.
7. NEUTRINO - ANTINEUTRINO
Bukti tidak langsung tentang adanya keberadaan neutrino itu dibuktikan oleh
keberhasilan teori Fermi peluruhan beta, yang akan di bahas dalam sub bab selanjutnya.
Tujuan dari sub bab ini yaitu untuk membahas percobaan tersebut yang langsung menetapkan
tentang keberadaan neutrino dan antineutrino yang dipancarkan dalam disintegrasi tunggal.
Sebelumnya kita melakukan penilaian sementara untuk mendefinisikan secara jelas
perbedaan antara neutrino dan antineutrino.
Seperti yang telah disebutkan, positron adalah bagian dari elektron (negatron), atau
kita dapat menyebut positron sebagai anti partikel dari sebuah negatron. Sebuah hukum baru
yang disebut konservasi lepton (lepton adalah partikel cahaya seperti elektron, positron,
neutrino, dan sejenisnya) menurut perbedaan yang telah di bahas, jumlah lepton dan anti
lepton alam sistem tertentu adalah tetap atau konstan. Jika kita mengambil hipotesis bahwa
keberadaan partikel harus bersamaan dengan sebuah anti partikel, neutrino akan dipancarkan
secara bersamaan dengan emisi positron dan anti neutrino.
Gambar. 8.19Representasi(a) neutrinodan(b) antineutrinotersebut.
Sumber: Allyn.1966
-
7/24/2019 Fisin Peluruhan Beta
27/36
Perbedaan yang nyata antara neutrino dan antineutrino dinyatakan dengan cara: sebuah
nutrino, kecepatan, partikel yg berseberangan, didefinisikan sebagai sebuah partikel dengan
vektor spin antipararel ke vektor momentum (atau vektor kecepatan) dalam sebagai
pengertian dari keadaan yang berlawanan. Antineutrino, kecepatan partikel yang searah,
didefinisikan sebagai sebuah partikel dengan vektor spn vektor sejajar dengan vektor
momentum (atau vektor kecepatan) sebagai dalam pengertian partikel yang searah. Helisitas
atau spiralitas di definisikan sebagai cosinus sudut antara sudut spin-momentum vektor dan
vektor linear-momentum. Dengan demikian, neutrino memiliki helisitas sebesar -1 sementara
antineutrino mempunyai nilai sebesar +1.
Pemilihan nama untuk neutrino dan antineutrino adalah dipilih secara acak.
Diperhatikan bahwa massa partikel ini sangat kecil (atau nol), dan mereka melakukan
perpindahan hampir seperti dengan kecepatan cahaya. Halini menunjukkan bahwa mereka
melakukan perpindahan kearah yang sama di semua hal, dan sangat tidak mungkin untuk
mengubah secara cepat ke hal yg lebih dari neutrino (tidak bisa mendahului neutrino) untuk
memberikan arah yang terlihat di belakang. Dengan demikian perubahan relativistiksederhana tidak dapat mengubah definisi neutrino di atas menjadi antineutrino, dan
sebaliknya.
Bagaimanapun kita bisa mengubah neutrino menjadi anineutrino dan sebaliknya
dengan refleksi atau pemantulan cermin. Ketika neutrino melihat ke sebuah cermin yang
dianggapnya itu merupakan sebuah antineutrino, dan sebaliknya. Hal ini disebabkan karena
cermin itu akan meembalikkan arah momentum, tetapi tidak arah spin.
Gambar. 8.20Refleksi Cermin neutrino adalah sebuah anti neutrino.
Sumber: Allyn.1966
-
7/24/2019 Fisin Peluruhan Beta
28/36
Neutrino dan anti neutrino memiliki definisi, kini kita akan membahas percobaan
yang termasuk dalam kategori sebagai berikut: (a) penguran massa neutrino, (b) percobaan
neutrino yang terdahulu, dan percobaan yang saat ini (c) pengambilan neutrino (bukti secara
langsung).
A. Pengukuran Massa Neutrino
Terdapat dua jenis neutrino dalam percobaan yang telah dipergunakan untuk
memperkirakan tetapnya massa neutrino. Metode pertama yang melibatkan perbandingan
antara energi maksimum spektrum beta-ray dengan energi peluruhan yang telah diketahui.
Kedua metode yang telah dikemukakan oleh Fermi adalah untuk mengetahui bentuk
spektrum beta di dekat titik akhir.
Menurut metode pertama energi kinetik maksimum, Emaxbahwa dalam partikel beta
dapat memiliki emisi negatron adalah
Emax= (M- mv0) c2 (8.45)
Dimana Madalah perbedaan massa induk dan anak inti, dan mv0adalah massa sisa
massa diamnya neutrino. Untuk emisi positron, energi maksimum ditentukan oleh persamaan
sebagai berikut
Emax= (M2m0- mv0) c2 (8.46)
Dimana m0adalah massa diam elektron. Perhatikan bahwa energi pengikat atom
sangat kecil dan telah diabaikan. Nilai Emaxditentukan berupa energi titik-akhir yang diamati
pada peluruhan beta, sedangkan Mdapat ditentukan baik dengan pengekuran akurat dari
nilai Q reaksi nuklir atau dari massa atom yang ditentukan dengan spektroskop massa seperti
yang dibahas di bab sebelumnya. Hasil yang terbaik diperoleh dengan hanya
mempertimbangkan reaksi-reaksi kebalikan dari pe;uruhan beta, yaitu satu menghubungkan
hasil (p, n) reaksi positron dengan emisi dan (n, p) reaksi dengan emisi negatron. Cntoh
reaksi tersebut adalah (1) (1) C13(p,n) N13dengan Q = -3.003 0.003 Mev; (2) H3(p,n) He3
dengan Q = 0.764 0.001 Mev dan energi akhir titik maksimum dalam emisi negatron dari
H3adalah Emax= 0.0181 0.002 Mev. Massa diamnya neutrino mv0diperhitungkan menjadi
dua contoh ini masing- masing adalah (-0.002 0.01)m0and (0.0 0.03) m0. Untuk
-
7/24/2019 Fisin Peluruhan Beta
29/36
perhitungan tersebut yang telah dibuat sekitar belasan kasus dan mereka semua menunjukkan
bahwa mv0< 0.01 m0yaitu kurang dari 5.1 kev.
Metode lainnya secara teoritis meliputi perbandingan bentuk spektrum pada teori
peluruhan Fermi dengan percobaan titi akhir spektrum. Kita akan membahas metode ini
secara rinci setelah kami mengembangkan teori Fermi. Hasil penelitian menunjukkan bahwa
mv0 510-4 m0. Pada kesimpulan yang didapatkan bahwa semua bukti percobaan
menunjukkan neutrino seluruh massanya kurang dari 10-3m0.
B.
Percobaan Sebelumnya Tentang Neutrino
Selain neutrino dinyatakan secara tidak lansung tentang keberadaannya, percobaan
sebelumnya dilakukan untuk menegaskan tujuan utama neutrino dalam peluruhan beta
(dengan membuktikan konservasi energi dan momentum secara simultan) serta untuk
mengetahui jenis interaksi dengan melakukan percobaan yang berkelanjutan tentang
hubungan antara elektron dan neutrino. Guna membentuk kseimbangan momentum, kita
harus mengukur kecepatan inti sebelumnya. Karena massa dari inti itu yang sangat besar
dibandingkan dengan massa elekton dan neutrino, kecepatan inti sebelumnya adalah sangat
kecil, yang membuatnya sulit untuk diukur. Pengukuran masih lebih rumit jika inti berada
dalam keadaan padat maupun dalam keadaan kerusakan atau jika inti merupakan bagian dari
molekul. Sekali lagi karena itu merpakan tiga masalah keseluruhan, inti akan memperlihatkan
spektrum kecepatan kontinu, karena kecepatan akhir tergantung pada arah akhir dan arah ini
bervariasi berupa peluruhan terhadap kerusakan.
Ini semua sulit diatasi masalahnya jika disederhanakan kita mempertimbangkan gas
monoatomik yang meluruh oleh elektron dengan hanya menangkap elektron. Karena, dalam
proses K-capture, hasil peluruhan hanya anak inti dan neutrino, proses peluruhan beta akan
berkurang hingga menjadi dua bagian. Untuk melindungi momentum linear, anak inti selalu
dipancarkan dalam arah yang berlawanan satu sama lain dengan kecepatan konstan sebanding
dengan massa mereka. Dengan demikian, jika hanya satu neutrino yang dipancarkan,
Kondisi di atas sangat cocok untuk percobaan A37
.
A37 + -1e0
k Cl37+ (8.47)
-
7/24/2019 Fisin Peluruhan Beta
30/36
Hasil percobaan yang diperoleh akan dibahas di bawah ini.
Ruang dipenuhi oleh A37, dan tekanan konstan dipertahankan sebesar ~ 10-5mm.
Sebagai sumber efektif volume didefinisikan dengan menggunakan sekat, dan di daerah
secara bersamman terlihat oleh kedua detektor. Semua pelindung sekat dan kisi kecuali 3 kisi
dipertahankan pada potensial nol. Ke 3 kisi tersebut adalah 4500. Hasil penangkapan K-
elektron oleh A37 dalam pembentukan Cl37 dan Auger emisi elektron yang terdeteksi oleh
jenis photomultiplier. Peristiwa tersebut ditunjukkan secara cepat antara Auger Elektron dan
ion sebelumnya. Kemudian membuat semua perbaikan waktu maksimum dari ion bahwa
untuk melakukan jarak tempuh sejauh 6cm yaitu (8.9 0.9) sec. Sebuah puncak dalam laju
spektrum dari ion sebelumnya sesuai dengan energi (9.7 0.8) ev. Hal ini memastikan bahwa
emisi tunggal nutrino dengan energi yaitu (0.8 0.1) Mev, dalam aturan yang baik dengannilai Q (0.816 0.004) Mev untuk reaksi Cl37. Nilai dari energi sebelumnya pada percobaanyang berbeda lainnya adalah (9.6 0.2) ev39 dan (9.650.05)ev40. Banyak percobaanlainnya yang menggunakan A37, Be7, and Cd107 yang telah dilakukan,
Gambar. 8.21 digunakanolehRodebackdanAllenuntuk mempelajarineutrinosebelumnya dalam peluruhan penangkapan elektrondari
A37.
Sumber: Allyn.1966
-
7/24/2019 Fisin Peluruhan Beta
31/36
Hipotesa yang dinyatakan dari emisi tunggal neutrino dalam peluruhan beta. Penyempurnaantelah dilakukan untuk mengetahui hubungan elektron-neutrino dan telah dibahas.
C. Neutrino yang Diambil Dalam Percobaan
Meskipun tidak terdapat keraguan atas adanya neutrino, rasa keingintahuan secara
lanjutan hingga bukti langsung yang disampaikan. Pencarian tersebutdiawali
olehF.ReinesdanCowanC., Jr pada tahun 1952 dan berhasil diselesaikan pada tahun 1960.
Reaksi yang mereka selidiki adalah kebalikan dari peluruhan neutron, yaitu
p++ 0n1+ + (8.48)Untuk melakukan hal tersebut reaksi nuklir membutuhkan fluks antineutrino yang sangat
besar, sebab mereka tidak berinteraksi secara kuat dan dikarenakan mereka semua memiliki
penampang. Dengan konstruksi kuat pada reaktor nuklir itu memungkinkan untuk
mendapatkan fluks tinggi seperti antineutrino. Fisi yang dihasilkan dalam reaktor nuklir
mengalami peluruhan oleh emisi - dan antineutrino. Fluks yang diperoleh antineutrino
diperoleh dari reaktor nuklir.
Secara garis besar peralatan yang digunakan oleh RainesdanCowan. Ini terdiri atas lima
tangki besar. Dua yang lain serta pusat memiliki dimensi 1.9 m 1.3 m 0.61 m, diisidengan antillators cair yang terdiri atas terphenyl dan PoPoP (shifter anjang gelombang)
trietil benzena yang berfungsi sebagai detector. Dua tangki lainnya, memiliki dimensi 1.9 m
1.3 m x 0.075 m, yang diisi dengan air di dalamnya mengandung sejumlah kadmiumklorida yang di larutkan di dalamnya dan yang mempunyai fungsi utama. Setiap tangkiantillation tersebut dianggap dengan 110 tangki tabung fotomultiplier selaras dari awal
Gambar 8.22 Kurvaputus-putusadalahdistribusiyang diharapkan untukmundurmonoenergi dari A37.
Sumber: Allyn.1966. Fundamental Of Nuclear Physics.
-
7/24/2019 Fisin Peluruhan Beta
32/36
hingga akhir. Antineutrino dari reaktor nuklir berinteraksi denagn molekul air dan
mengakibatkan pembentukan suatu neutron dan positron. Sekaligus akan munculnya
positron, memberikan dua sinar gamma 0.,1 Mev masing-masing dalam arah yang
berlawanan satu sama lain. (Tesis ini disebut peluruhan) emisi sinar gamma yang cepat
ditandai oleh sebuah pulse tunggal. Neutron bertumbukan, tersebar, dan berada dalam 1-26
sec. Sebuah neutron yang tertangkap secara lambat oleh kadnium, yang selanjutnya dengan
emisi sinar gamma sebesar 9,1 Mev. Scintillations yang dihasilkan oleh sinar gamma tersebut
juga terdeteksi. Pulse yang dihasilkan tertuda oleh sinar gamma dan sinar gamma bersatu
dalam sebuah osiloskop. Untuk memastikan sinar gamma yang tertuda berasal dari reaksi
nuklir yang sama, laju hitungan yang bersangkutan. Untuk tingkat daya reaktor dengan
berjalannya waktu dari 1371 jam (dengan reaktor lepas an masuk) hasil akhir tingkat sinyal
maksimum ((2.88 0.22) counts/jam. Ini menegaskan bahwa reaktor tetap dari antineutrino
tersebut.
+ Cl37 A37+ - (8.49)Diletakkan 1000 karbon tetraklorida di hadapan antineutrino tersebut. Jika neutrino dan
antineutrino sangat berbeda satu sama lain antineutrino tidak harus mendorong dalam reaksi
ini. Membuktikan bagian kecil penampang (batasnya adalah 0.21045cm2) .
Gambar 8.24 Skema representasi darireaksiantineutrinodenganprotonyang digunakanuntuk mendeteksideteksiantineutrinoolehCowandanReines.
Sumber: Allyn.1966. Fundamental Of Nuclear Physics.
-
7/24/2019 Fisin Peluruhan Beta
33/36
DAFTAR PUSTAKA
David, Halliday.1955.Introduction Nuclear Physics. New York: John Willey Sons, Inc.
Niyatmo, Yusman. 2009. Fisika Nuklir Dalam Telaah Semi-Klasik & Kuantum. Yogyakarta:
Pustaka Belajar
Allyn, Bacon. 1966. Fundamental Of Nuclear Physics. Bostron
Liong, The Houw.Konsep Fisika Modern (terjemahan). Jakarta: Erlangga
Krane, Kenneth S. 1988.Introductory Nuclear Physics. Singapore: John Willey & Sons
Meyerhof, Walter E. 1967.Element of Nuclear Physics. San Fransisco: McGraw-Hill
Susetyo, Wisnu. 1988. Spektrometri Gamma dan Penerapannya dalam Analisis Pengaktifan
Neutron. Yogyakarta: Gadjah Mada University Press
Prastowo, Tjipto. 2008.Introductory Nuclear Physics (Lecture Notes on Physics).
-
7/24/2019 Fisin Peluruhan Beta
34/36
Pembuktian Persamaan 8.29 (Spektr ometer Fokus Ganda)
Dengan menganggap sebuah medan () simetri pada sebuah sumbu . Selain itu,diumpamakan terdapat sebuah cermin yang digunakan untuk menentukan simetri tersebut,
cermin diletakkan pada posisi = 0. Karena medan magnet () sebagai medan vektor,maka gradien vektornya dinyatakan oleh yang dapat dimisalkan sebagai , dandiasumsikan konstan. Berdasarkan persamaan Maxwell x B = 0, memberikan arti bahwadari semua komponen arah vektor harus bernilai nol. Pada komponen dari x B , dapatdituliskan sebagai berikut.
= 0 (8.29a)
Dengan menggunakan ekspansi Taylor pada arah , diperoleh hasil.
(, ) = (, 0) (8.29b)
(, ) (8.29c)Dimana hasil tersebut merupakan alternatif yang paling sesuai pada arah dan bernilai nol
pada posisi mediannya.
Dengan menganggap sebuah muatan partikel bergerak pada posisi mediannya, yaitu
pada = dengan kelajuan dan kelajuan angular =/, maka dengan terpenuhinyaHukum I Newton yang melibatkan gaya magnetik dan gaya sentripetal pada spectrometer
fokus ganda, maka dapat dituliskan
(, 0) = (8.29d) = (,) (8.29e)
Bagaimanapun juga akan bernilai nol, jika partikel berpindah pada arah terhadap posisimediannya, maka gaya magnetiknya yang awalnya bernilai (, )dapat ditulis sebagai(). Pada posisi median tersebut, partikel mengalami Gerak Harmonik Sederhana(GHS). Dengan konstanta gaya menyatakan nilai dari atau . Dengan frekuensidari GHS dinyatakan oleh
-
7/24/2019 Fisin Peluruhan Beta
35/36
= =
(8.29f)
Dengan mensubstitusikan persamaan 8.29e pada persamaan 8.29f, maka diperoleh
= () (8.29g)
Dimana kuantitas yang berada didalam akar pangkat dua dapat dinyatakan sebagai ,sehingga sesuai dengan persamaan 8.30.
Jika partikel terdorong keluar dengan perpindahan dari keadaan orbit setimbangnya,maka gaya magnetik yang menuju kedalam dinyatakan oleh ( ).
= ( )=[() ] (8.29h)Dengan percepatan sentripetal pada orbit yang luas dinyatakan oleh
= + ( )(1
) (8.29i)
Sedangkan percepatan radial dapat ditentukan dari persamaan berikut.
= (8.29j)
Dengan memadukan persamaan 8.29h, 8.29i, dan 8.29d, diperoleh
=( 1) (8.29k)
Kita kembali pada kasus GHS sebelumnya dengan sebuah konstanta gaya dari ,dengan frekuensi angular dinyatakan oleh
= (8.29l)
= () 1
Apabila () dinyatakan sebagai , maka persamaan 8.29l memiliki hasil yang samadengan persamaan 8.29. dimana persamaan 8.29 tersebut merupaka frekuensi angular pada
arah radial.
-
7/24/2019 Fisin Peluruhan Beta
36/36
= [1 ] (8.29m)
top related