NUCLEAR PROPERTIES

Massa Inti

• Massa inti ataupun atom biasanya dituliskan dalam atomic mass unit (amu atau u) atau bisa juga dalam ekivalen energi

• Unit massa didefinisikan sebagai massa satu atom 12C yaitu 12,0000 … u

• Untuk memudahkan biasanya massa atom digunakan daripada massa inti atom namun saat diperlukan massa inti dapat dihitung dari

mnuclc2 = Matomicc2 – [Zm0c2 + Be(Z)]

• Dimana m0 adalah rest mass dari elektron dan Be(Z) adalah energi ikat total semua elektron dalam atom

• Be(Z) dapat diperkirakan berdasarkan model atom Thomas-Fermi

Be(Z) = 15,73Z7/3 eV

• Karena nilai Be(Z) umumnya sangat kecil dibanding massa inti dan elektron maka faktor dapat diabaikan dalam perhitungan

Contoh Perhitungan

• Misalkan reaksi peluruhan - dari 14C:14C 14N+ + - + e + energi

• Dengan mengabaikan massa antineutrino elektron maka diperoleh:

• Dimana m0 rest massa elektron dan m(X) adalah massa inti jika diganti dengan massa atom maka menjadi:

Energi = [M(14C) – M(14N)]c2

• M(X) adalah massa atom X

Terminologi

• Selisih antara massa inti aktual dengan massa total nukleon dinamakan energi ikat total Btot(A, Z)

• Energi ini mewakili kerja yang dibutuhkan untuk memecahkan inti menjadi nukleon yang terpisah, atau bisa juga energi yang dilepaskan jika semua nukleon membentuk inti/nukleus

Btot(A, Z) = [ZM(1H) + (A-Z)M(n) – M(A, Z)c2

• Dimana M(A, Z) massa atom AZ, M(n) dan M(1H) massa neutron dan atom hidrogen

• Energi ikat rata-rata per nukleon diberikan oleh

Bave(A, Z) = Btot(A, Z)/A

Lanjutan

• Pada beberapa tabulasi sifat inti, kuantitas yang tercatat adalah massa defect atau massa excessMassa excess = M(A, Z) – A

• Biasanya dituliskan dalam unit energi ekivalen massa

• Kerja yang dibutuhkan untuk memisahkan satu neutron atau proton atau partikel dinamakan energi pemisahan S, untuk neutron

Sn = [M(A-1, Z) + M(n) – M(A, Z)]c2

Energi Ikat per Nukleon

• Energi ikat per nukleon adalah ukuran stabilitas relatif suatu inti

• Semakin kuat ikatan suatu inti maka semakin besar energi ikat per nukleon (gambar 2.1)

• Stabilitas terbesar ada pada inti dengan massa medium dengan inti terstabil ada pada 62Ni

• Inti berat bisa meningkatkan stabilitasnya dengan memecah inti, sedangkan inti ringan dapat bergabung/fusi hingga memiliki massa inti pada kisaran Fe-Ni

Energi ikat rata-rata per nukleon vs nomor massa A untuk inti stabil

Gambar disamping menunjukkan bahwa gaya inti (strong force) bekerja pada range yang sempit (7,4 s.d. 8,8 MeV) dan jenuhPenurunan Bave pada A tinggi diakibatkan meningkatnya pengaruh gaya Coulomb

Kelimpahan Sistematik

• Pada gambar 2.3 terlihat pebandingan posisi nuklida stabil yang dikenal dengan A ganjil dan A genap

• Dengan meningkatnya Z, garis kestabilan bergerak naik dari N = Z menjadi N/Z ~ 1,5 akibat adanya pengaruh gaya Coulomb

• Fenomena ini menyimpulkan secara umum bahwa tidak ada inti dengan kombinasi ganjil-ganjil

Ukuran dan Bentuk Inti

• Jari-jari inti berada pada range 1 – 10 fm

• Ini jika inti diasumsikan berbentuk bola dengan densitas seragam namun memiliki batas ujung seperti pada bola billiar

• Kita dapat memparametrisasi distribusi densitas ini dengan menuliskan jari-jari inti dalam bentuk

• R = r0A1/3