SIFAT-SIFAT NUKLEUS

 

PENDAHULUAN

Nukleus terusun dua jenis partikel, yaitu proton  yang bermuatan positif dan neutron yang  neteral, yang ketika berkumpul bersama disebut nukleon.

Dalam modul ini kita akan mempelajari tentang Nukleon, gaya Nukleon, Deuteron, Nukleus, Nukleus  sebagai  sebuah bola  dan Energi Ikat Inti. Setelah mempelajari modul ini anda diharapkan memiliki kemampuan  untuk dapat :

1.      Menjelaskan Nukleon,

2.      Menjelaskan Gaya Nukleon,

3.      Menjelaskan Deutron,

4.      Menjelaskan Nukleus,

5.      Menjelaskan Nukleus sebagai Bola, dan

6.      Menjelaskan Energi Ikat Inti.

Kemampuan tersebut sangat penting bagi mahasiswa atau sederajat karena materi ini sangat dasar dalam pembelajaran fisika inti.  Sebagai calon Guru dapat mengembangkan materi ini sesuai dengan kebutuhan atau kemampuan.

MATERI / ISI

 

1.      NUKLEON

Nukleus terusun dua jenis partikel, yaitu proton  yang bermuatan positif dan neutron yang  neteral, yang ketika berkumpul bersama disebut nukleon. Sifat-sifat utamanya dapat dilihat di Tabel 1.

Tabel 1.

	Proton	Neutron
Muatan	+ 1,6 x 10-19 C	0 C
Massa Diam	1,67252 x 10-27 kg 938,256 MeV 1,007277 u	1,67482 x 10-27 MeV 939.550.kg 11,008665 u
Spin	½	½
Momen Magnetik	+2,7928 βn	-1,9128 βn

Satuan massan atom, u, didefinisikan sedemikina rupa sehingga sebuah atom  memiliki masssa diam tepat 12 u ; magneton nuklirnya, β_n, diberikan sebagai

2.      GAYA NUKLEON

Ketika Nukleon-nukleon saling didekatkan (dalam orde 10^-15 m = 1 em), didapati bahwa nukleon-nukleon tersebut menunjukkan gaya tarik menarik yang kuat di dalam rentang yang pendek, yaitu pada jarak yang lebih besar daripada beberapa temtometer, gaya nukleon pada pokoknya akan bernilai nol. Gaya tarik-menerik didapati tidak bergantung pada muatan nukleon, artinya bahwa gaya proton-proton, neutron-neutron dan proton-neutron seluruhnya kira-kira sama.

3.      DEUTRON

Deutron atau deuterium adalah sistem ikatan yang tersusun dari proton dan neutron, dan mempresentasikan nukleus paling sederhana yang memiliki lebh daripada satu elektron. Sifat-sifat deutron adalah memiliki : muatan +1,6 x 10^-19 C, massa 1875,5803 MeV atau 2,013553 u, spin S = 1 (ini merupakan jumlah spin-spin neutron dan proton), momen genetik +0,8574 β_n, dan totoal momentum anguler J = 1.

Kita dapat menyematkan momentum anguler orbital terkuantisasi L tunggal terhadap suatu atom. Namun, lantaran interaks proton-neutron adalah non sentral, didapati bahwa deutron tidak memiliki momentum anguler orbital yang pasti. Alih-alih, deutron dalam keadaan dasarnya memiliki probalitas sebesar 96% untuk berada dalam keadaan S(L=0) dan probalitas sebesar 4% untuk berada dalam keadaan D(L = 2).

4.      NUKLEUS

Dari seluruh nukleus yang dikenal, sebanyak 270 di antarannya adalah nukleus stabil, sedangkan empat setengah kali dari bilangan itu adalah nukleus tidak stabil. Setiap nukleus didefinisikan dengan nomor atom z, yaitu suatu bilangan bulat yang sama dengan jumlah neutronnya dan nomor masssa A = N + Z, yang merupakan total jumlah nukleon. Nukleus-nukleus ditentukan melalui pemberian simbol X dari unsur kimia tertentu, dengan nilai Z sebagai subskrip awal dan nilai A sebagai superskrip awal, sehingga tulisannya menjadi .

Nukleus-nukleus dikelompokkan menjadi tiga kategori. Isotop adalah nukleus-nukleus yang memiliki nomor atom Z (proton) sama, contohnya  dan . Isoton adalah nukleus-nukleus yang memiliki nomor neutron N sama, contohnya  dan . Isobar adalah nukleus-nukleus yang memiliki nomor massa A sama, contohnya  dan .

5.      NUKLEUS SEBAGAI  SEBUAH BOLA

Jika kerapatan materi inti diasumsikan konstan, maka volume suatu nukleus akan berbanding lurus dengan jumlah nukleon A yang berada di dalamnya. Untuk bentuk bola (sferis) yang simetris, kita memiliki V =  A, yang memberikan radius R sebesar

Beberapa eksperimen telah dilakukan untuk  memerikasa relasi ini hingga memperoleh nilai r₀. Ditemukan bahwa nilai r₀ tersebut bergantung pada sifat inti yang akan diukur. Untuk ukuran distribusi massa, r₀ = 1,4 fm ; sedangkan untuk ukuran distribusi muatan, r₀ = 1,2 fm.

Dari gambaran nukleus sebagai bola dengan distribusi muatan seragam Ze, nampak bahwa nukleus akan memiliki energi elektrostatik sebesar

                                     

                                            (untuk nilai Z yang Besar)

6.      ENERGI IKAT INTI

Ditemukan bahwa massa diam suatu nukleus stabil lebih kecil daripada jumlah aljabar massa diam nukleon-nukleon unsur pemberntuknya. Penyusunan massa terjadi karena energi lebih negatif diperlukan untuk memegang nukleon-nukleon agar tetap menyatu di dalam nukleus. Total energi ikat nuklir, BE, diberikan oleh selisih  antara energi diam nukleon-nukleon unsur dengan energi diam nukleus akhir.

Dengan m_p, m_n, dan M_nuk masing-masing adalah massa diam proton, neutron dan inti (nuklir).

PENUTUP

 

 

1)      Kesimpulan

Nukleus memiliki sifat-sifat utama yaitu :

	Proton	Neutron
Muatan	+ 1,6 x 10-19 C	0 C
Massa Diam	1,67252 x 10-27 kg 938,256 MeV 1,007277 u	1,67482 x 10-27 MeV 939.550.kg 11,008665 u
Spin	½	½
Momen Magnetik	+2,7928 βn	-1,9128 βn

Dari seluruh nukleus yang dikenal, sebanyak 270 di antarannya adalah nukleus stabil, sedangkan empat setengah kali dari bilangan itu adalah nukleus tidak stabil. Setiap nukleus didefinisikan dengan nomor atom z, yaitu suatu bilangan bulat yang sama dengan jumlah neutronnya dan nomor masssa A = N + Z, yang merupakan total jumlah nukleon.

2)      Pertanyaan

1.      Didalam materi telah tertera bahwa dari seluruh nukleus yang dikenal, sebanyak 270 di antarannya adalah nukleus stabil, sedangkan empat setengah kali dari bilangan itu adalah nukleus tidak stabil. Dimanakah letak ketidakstabilan nukleus itu...?

2.       dan  tergolong nukleus berkategori...?

3.      Apabila suatu elektron dibatasi di dalam nukleus yang berdiameter 10^-19, berapakah energi kinetik minimumnya...?

4.      Misalkan panjang gelombang cahaya terbesar yang masih nampak oleh mata adalah 7000A⁰. Seberapa cepatkah pesawat harus bergerak agar cahaya hijau (λ = 5000 A⁰) di pesawat tidak nampak bagi seorang pengamat di bumi...?

5.      Beberapa eksperimen telah dilakukan untuk  memerikasa relasi ini hingga memperoleh nilai r₀. Ditemukan bahwa nilai r₀ tersebut bergantung pada sifat inti yang akan diukur. Coba jelaskan secara rinci mengapa nilai r⁰ bergantung pada sifat inti yang akan diukur...?