7.alfa_struktur Dan Inti Atom (1).docx

STRUKTUR DAN SIFAT-SIFAT INTI ATOM MAKALAH Diajukan untuk memenuhi salahsatu tugas mata kuliah: Fisika Inti Dosen Pengampu: 1. Endah Kurnia Yuningsih, M.Pfis 2. Diah Mulhayatiah, S.Si M.Pd

Oleh: Kelompok Alfa Nurlaela Fitri Umam

1162070053

Sani Safitri

1162070063

Sri Rohimah

1162070069

Yogi Falahudin

1162070076

PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKA JURUSAN PENDIDIKAN MIPA FAKULTAS TARBIYAH DAN KEGURUAN UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SUNAN GUNUNG DJATI BANDUNG 2019

1 KATA PENGANTAR Segala puji bagi Allah SWT atas rahmat dan nikmat-Nya. Shalawat dan salam semoga tetap tercurah limpahkan kepada Nabi Muhammad SAW serta pengikutnya sampai akhir zaman. Aamiin. Alhamdulillah berkat Ridha-Nya, bantuan, bimbingan serta dorongan dari berbagai pihak, kami dapat menyelesaikan penyusunan makalah yang berjudul “Radioaktif Artificial Dan Aplikasinya” untuk memenuhi salah satu tugas dari mata kuliah Fisika Inti. Oleh sebab itu, sebagai ungkapan rasa hormat yang tulus, kami menyampaikan ucapan terimakasih sebesar-besarnya kepada pihak yang telah membantu dalam penyelasaian makalah ini. Mengingat kemampuan dan pengetahuan yang terbatas, maka kami menyadari bahwa makalah ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu, adanya saran dan kritik yang positif dan bersifat membangun akan kami terima dengan terbuka. Akhir kata, besar harapan kami semoga makalah ini dapat memberikan manfaat khususnya bagi kami yang menyusun makalah ini dan umumnya bagi siapa saja yang membacanya. Bandung, 20 Februari 2019

Penyusun

ii

2

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR ................................................................................................. ii DAFTAR ISI ............................................................................................................... iii DAFTAR GAMBAR .................................................................................................. iv DAFTAR TABEL ....................................................................................................... v BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang Masalah ..................................................................................... 1 B. Rumusan Masalah .............................................................................................. 2 C. Tujuan Penulisan ................................................................................................ 3 D. Manfaat .............................................................................................................. 3 BAB II KAJIAN PUSTAKA A. Sejarah ................................................................................................................ 4 B. Gaya Nuklir (Interaksi antar Nukleon dalam Inti Atom) ................................... 9 C. Kestabilan Inti Atom ........................................................................................ 18 D. Energi Ikat Inti ................................................................................................. 26 E. Rumus Semi Empiris Weiszacker .................................................................... 32 BAB III PEMBAHASAN A. Hubungan Struktur dan Inti Atom Dalam Kehidupan Sehari-hari................... 35 B. Hubungan Struktur dan Inti Atom Dengan Pendidikan Karakter .................... 37 BAB IV PENUTUP A. Kesimpulan ...................................................................................................... 41 B. Implikasi ........................................................................................................... 42 DAFTAR PUSTAKA ................................................................................................ 43

iii

3

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1. Diagram Feynman Zarah Pion, Proton dan Interaksinya ...................................... 15 Gambar 2 Diagram Feynman Pion, Neutron, Proton dan interaksinya .................................. 16 Gambar 3. Pertukaran pion diantara proton dan neutron ..................................................... 16 Gambar 4. Diagram Feynman pion, neutron dan interaksinya .............................................. 17 Gambar 5. Diagram Feynman neutron, pion, proton dan interaksinya ................................. 17 Gambar 6. Pertukaran pion diantara neutron dan proton ..................................................... 18 Gambar 7 Energi ikat pernukleon sebagai fungsi dari nomor massa ...................................... 27 Gambar 8 Massa Defek dan Perubahan Energi....................................................................... 29 Gambar 9 Energi Primer dan Sekunder .................................................................................. 36

iv

4

DAFTAR TABEL

Tabel 1 Inti Stabil ........................................................................................................ 27

v

5

BAB I

PENDAHULUAN A. Latar Belakang Masalah Atom adalah struktur terkecil suatu unit, oleh karena itu semua yang ada di alam semesta ini terdiri dari atom-atom penyusunnya. Termasuk unsur-unsur yang tersedia di alam yang biasa diguakan dalam kehidupan sehari-hari. Sedangkan, kimia inti meruapakn ilmu yang mempelajari perubahan-perubahan dalam inti atom. Apabila kita menyeleidiki lebih jauh ke dalam atom, kita dapati bahwa pada pusatnya terdapat inti atom yang hanya menempati sekitar 10-15 bagian volume atom. Walaupun demikian, inti atomlah yang menghasilkan gaya tarik elektrik yang menghimpun atom menjadi satu kesatuan. Bila gaya tarik Coulomb oleh inti atom ini tidak ada, gaya tolak-menolak antara elektron akan memisahkan kesatuan atom tadi. Tetapi, gaya apakah yang mengatasi gaya tolak antara muatan positif inti sehingga inti atom tidak berantakan?. Sebuah muatan positif pada permukaan inti atom menderita gaya tolak elektrik dari inti atom yang memberikan energi potensial sekitar 100 MeV. Karena itu, untuk dapat mempertahankan muatan positif tersebut didalam inti atom, gaya inti terus memberikan jumlah energi ikat ikat yang melebihi 100 MeV- ribuan kali besar dari pada energi ikat atom yang khas. Secara umum pengertian energi inti atom adalah energi mekanik yang dibutuhkan untuk membongkar keseluruhan menjadi bagian-bagian yang terpisah. merupakan pekerjaan mekanik yang harus dilakukan dalam bertindak melawan kekuatan yang memegang obyek bersama-sama, sementara pembongkaran obyek menjadi bagian-bagian terpisah oleh jarak yang cukup bahwa pemisahan lebih lanjut membutuhkan pekerjaan tambahan diabaikan.Pada tingkat atom energi ikat atom dari atom berasal dari interaksi elektromagnetik dan energi yang dibutuhkan untuk membongkar atom ke elektron bebas dan inti 1

Untuk mengikuti ilmu pengetahuan yang terus berkembang tidak hanya cukup dengan membeli peralatan canggih nian praktis dan memasang di rumah anda. Melainkan konsep-konsep pembangun dalam teknologi itu harus kita fahami kalau kita tidak ingin mudah untuk ditipu dengan berbagai alat modern yang sebenarnya dapat kita buat sendiri. Ilmu pengetahuan dan teknologi yang ada saat ini merupakan hasil perpaduan berbagai disiplin ilmu. Khususnya ilmu alam yang sangat fundamental dalam kehidupan kita. Terlepas dari anggapan sebagian orang yang berpendapat bahwa ilmu yang pertama kali lahir adalah ilmu kimia. Kimia memang memegang tongkat dasar dari teknologi. Tidak dapat kita pungkiri alat-alat modern yang kini muncul didepan kita sebagian besar muncul berkat konsep dasar ilmu Kimia. Dimulai dari jaman Aristoteles sampai jaman Einstein, Fisika telah berkembang dan memegang peranan penting bagi kehidupan manusia. Sampai pada batas imajinasi manusia yang terletak pada materi ultra mini yang disebut dengan atom. B. Rumusan Masalah Adapun rumusan masalah dalam penulisan makalah ini, yaitu: 1. Bagaimana struktur dan sifat-sifat dari inti atom? 2. Bagaimana gaya nuklir hubungan interaksi antar nucleon dalam inti atom? 3. Bagaimana kestabilan inti atom? 4. Bagaimana energi ikut nuklir? 5. Bagaimana rumus semi empirik weiszacker? 6. Bagaimana hubungan struktur dan inti stom dalam kehidupan sehari-hari? 7. Bagaimana hubungan struktur dan inti atom dengan pendidikan karakter?

2

C. Tujuan Penulisan Adapun tujuan dari penulisan makalah ini, yaitu: 1. Untuk mengidentifikasi struktur dan sifat-sifat inti atom 2. Untuk mengidentifikasi gaya nuklir hubungan interaksi antar nucleon dalam inti atom 3. Untuk mengidentifikasi kestabilan inti atom 4. Untuk mengidentifikasi energi ikut nuklir 5. Untuk mengidentifikasi rumus semi empirek weiszacker. 6. Untuk mengidentifikasi struktur dan inti stom dalam kehidupan sehari-hari 7. Untuk mengidentifikasi struktur dan inti atom dengan pendidikan karakter D. Manfaat Makalah ini bermanfaat untuk para mahasiswa dalam pembelajaran fisika inti, yang mana didalamnya berisi tentang struktur inti atom, dengan adanya makalah ini, bagi para pembaca dapat memperoleh informasi tentang struktur dan inti atom.

3

6

BAB II

KAJIAN PUSTAKA A. Sejarah Tahun 1949, Hideki Yukawa yang meraih hadiah nobel di bidang fisika seakan menyampaikan pada dunia bahwa bangsa Asia juga menyimpan potensi besar di bidang sains. Ia menempatkan negerinya, Jepang sebagai negara di Asia kedua setelah India yang berhasil mendapat pengakuan dunia internasional dalam pencapaian yang mengagumkan dalam bidang riset fisika. Yukawa dilahirkan tahun 1907 di Tokyo, sebagai anak ketiga dari Takuji Ogawa seorang profesor geologi di Kyoto Imperial University (sekarang Universitas Kyoto). Ia memperoleh gelar MS-nya dari Universitas Kyoto pada 1929 dan DSc (setara dengan S3) dari Universitas Osaka pada 1938. Antara 1932 dan 1938, ia mengikuti jejak ayahnya menjadi tenaga pengajar di Universitas Kyoto dan pada 1939 ia menjadi profesor fisika teori di universitas tersebut. Dia juga menjabat sebagai asisten profesor di Universitas Osaka. Kegemaran Yukawa dalam bidang riset fisika terutama yang berhubungan dengan fisika partikel elementer sudah terlihat sejak masa mudanya. Yukawa pernah berkata, bahwa ketertarikannya mendalami fisika teori sangat besar dipengaruhi oleh profesornya K Tamaki di Kyoto dan Y Nishina di Tokyo. Secara bergurau ia juga mengatakan bahwa ketertarikannya sebagian juga dikarenakan ketidakmampuannya menguasai seni membuat peralatan laboratorium gelas sederhana. Pada 1935, ketika ia berumur 27 tahun, Yukawa mempublikasikan tulisan dengan judul On the Interaction of Elementary Particles I. Dalam publikasinya itu, ia mengajukan suatu teori baru tentang gaya nuklir dan meramalkan adanya partikel yang kemudian dinamakan meson. Menurutnya, sama seperti gaya elektromagnetik yang dibawa oleh foton, gaya nuklir dibawa oleh meson. Setelah ditemukannya salah satu jenis meson oleh fisikawan Amerika pada tahun 1937, Yukawa lebih semangat lagi untuk mengkonsentrasikan risetnya pada pengembangan teori meson

4

ini. Partikel yang diramalkan oleh Yukawa ini semula akan dinamakan “Yukon” untuk menghormatinya, namun akhirnya orang memilih nama meson dengan alasan massa partikel ini berada diantara massa elektron dan massa proton yaitu sekitar 200-300 kali massa elektron. Penemuan partikel pi-meson pada tahun 1947 membuat nama Yukawa semakin melejit. Penemuan ini semakin meyakinkan orang bahwa teori Yukawa tentang gaya nuklir berada pada jalur yang tepat. Atas prediksinya tentang keberadaan meson yang kemudian terbukti secara empiris inilah, Hideki Yukawa kemudian dikukuhkan sebagai fisikawan besar dengan penganugerahan hadiah Nobel fisika dari Swedish Academy of Science di Stockholm, Swiss. Uang dari hadiah nobel itu kemudian ia hibahkan untuk mendirikan institut fisika teori yang baru di Kyoto. Sambil terus mengembangan teori meson, Yukawa juga menggiatkan diri dalam riset teori-teori yang berhubungan dengan partikel elementer. Teori yang disebut teon medan non-lokal telah membantu banyak perkembangan teori fisika nuklir. Teori-teori yang berasal dari ide-idenya ini banyak dipublikasikan dalam jurnal-jurnal ilmiah dan juga dalam bukunya Introduction to Quantum Mechanics dan Introduction to the Theory of Elementary Particles. Di antara kesibukannya, ia masih menyempatkan diri untuk menjadi editor jurnal Progress of Theoretical Physics. Pada 1948, Robert Oppenheimer mengundang Yukawa untuk bergabung dengan grup fisika nuklir dan bekerja untuk Institut pendidikan lanjut Princeton. Kemudian ia menjadi profesor di Universitas Columbia, Amerika Serikat pada tahun 1949. Disamping Nobel, penghargaan yang pernah diterimanya antara lain dari Universitas Paris, the Royal Society of Edinburgh, the Indian Academy of Sciences, the International Academy of Philosophy and Sciences, dan the Pontificia Academia Scientiarum. Dari negerinya sendiri, ia juga dianugerahi bintang jasa. Yukawa dikenal sebagai pribadi yang menyenangkan. Koleganya senang bergaul dengan kerendah-hatiannya.. Ketika dilantik menjadi professor di Universitas Columbia, Oppenheimer berkata “Prediksi Dr Yukawa atas meson adalah salah 5

satu ide yang sangat cemerlang dalam dekade terakhir ini. Dalam kesehariannya, ia sangat dicintai oleh semua koleganya baik sebagai fisikawan maupun sebagai pribadi. ”Walaupun sibuk sebagai peneliti, Yukawa juga menyempatkan diri untuk aktif dalam kegiatan-kegiatan sosial. Pada bulan juli 1981, empat bulan sebelum ia meninggal dunia, Yukawa bersama-sama dengan sekelompok ilmuwan membuat pernyataan melarang penggunaan senjata nuklir (Yohanes Surya). Carl Friedrich Freiherr (Baron) von Weizsäcker Carl Friedrich Freiherr (Baron) von Weizsäcker lahir di Kiel, 28 Juni 1912 – meninggal di Söcking dekat Starnberg, 28 April 2007 pada umur 94 tahun) adalah seorang fisikawan dan filsuf Jerman. Ia adalah anggota yang paling panjang usianya dari tim peneliti yang berusaha namun gagal untuk mengembangkan senjata nuklir di Jerman pada masa Perang Dunia II.Weizsäcker dilahirkan di Kiel, Jerman, sebagai anak seorang diplomat Jerman Ernst von Weizsäcker. Ia adalah kakak dari mantan Presiden Jerman Richard von Weizsaecker, ayah fisikawan dan peneliti lingkungan hidup Ernst Ulrich von Weizsäcker dan ayah mertua dari mantan Sekretaris Jenderal Dewan Gereja-gereja se-Dunia Konrad

Raiser.Dari

1929

hingga

1933,

matematika dan astronomi di Berlin, Göttingen,

fisika

bimbingan

antara

dan

dengan

bekerja

sama

Weizacker

belajar

dan Leipzig di

bawah

lain

dengan Werner

Heisenberg dan Niels Bohr. Pembimbing disertasinya adalah Friedrich Hund. Minat khususnya sebagai seorang peneliti muda adalah energi ikat dari inti atom, dan proses nuklir di bintang-bintang. Bersama dengan Hans Bethe ia menemukan rumus untuk pemrosesan nuklir di bintang-bintang, yang disebut rumus Bethe-Weizsäcker dan proses siklus fusidi bintang-bintang (proses Bethe-Weizsäcker, yang diterbitkan pada 1937).

6

Selama Perang Dunia II, ia bergabung dengan proyek energi nuklir Jerman, ikut serta dalam usaha untuk membangun bom atom. Sebagai mahasiswa bimbingan Heisenberg, ia hadir dalam sebuah rapat penting di Markas Besar Komando Angkatan Darat di Berlin pada 17 September 193. Di situ program senjata atom Jerman diluncurkan. Pada Juli 1940 ia ikut menyusun laporan kepada Angkatan

Darat

Jerman

tentang

kemungkinan

"produksi

energi

"

dari uranium yang dimurnikan, dan juga meramalkan tentang kemungkinan penggunaan plutonium untuk maksud yang sama. Ia belakangan ditempatkan di Strasbourg, dan ketika pasukan Amerika menyita laboratorium dan makalahmakalah di sana pada Desember 1944 terungkaplah kepada pihak Sekutu bahwa Jerman masih jauh dari pengembangan senjata nuklir. Para sejarahwan berbeda pendapat tentang apakah Heisenberg dan timnya benar-benar berusaha membangun senjata nuklir, atau apakah kegagalan mereka mencerminkan keinginan untuk tidak berhasil karena mereka tidak ingin rezim Nazi mempunyai senjata seperti itu. Pandangan yang belakangan ini, umumnya didasarkan pada wawancara setelah perang dengan Heisenberg dan Weizsäcker, diajukan oleh Robert Jungk dalam buknya tahun 1957 Brighter Than a Thousand Suns. Weizsäcker sendiri menyatakan bahwa Heisenberg, Wirtz dan ia sendiri membuat kesepakatan pribadi untuk mempelajari fisi nuklir sedalam mungkin agar dapat "memutuskan" sendiri bagaimana mereka akan melanjutkan aplikasi teknisnya. "Tak ada permufakatan, bahkan juga tidak di kalangan kami bertiga, tentang kepastian untuk tidak membuat bom itu. Sama sekali tidak ada kerinduan untuk membuat bom itu, ..." Kebenaran tentang masalah ini baru terungkap pada 1993, ketika salinansalinan dari percakapan-percakapan yang direkam secara rahasia di antara 10 fisikawan paling terkemuka Jerman, termasuk Heisenberg dan Weizsäcker, yang ditahan di Farm Hall, dekat Cambridge pada akhir 1945, diterbitkan. The "Farm Hall Transcripts" mengungkapkan bahwa Weizsäcker memimpin dalam

7

perdebatan di antara para ilmuwan bahwa mereka akan mengklaim bahwa mereka tidak pernah berencana mengembangkan senjata nuklir Jerman. Cerita ini, yang mereka ketahui tidak benar, disebut di antara mereka sebagai "die Lesart" (Versi). Meskipun memorandum yang disusun oleh para ilmuwan itu ditulis oleh Heisenberg, salah seorang yang hadir di situ, Max Theodor Laue, belakangan menulis: "Tangga dalam semua diskusi ini adalah Weizsäcker. Saya tidak mendengar disebut-sebutnya titik pandang etika apapun."[5] Versi kejadian inilah yang diberikan kepada Jungk sebagai dasar bagi bukunya. William Sweet baru-baru ini menulis dalam Bulletin of the Atomic Scientists: “

Meskipun ingatan memudar dan Heisenberg dan von Weizsäcker memang meyakinkan diri mereka sendiri hingga meyakini bahwa apa yang mereka katakana setelah perang... itu memang sungguh-sungguh benar, hampir semua yang mereka katakana tentang pokok ini – hingga komentarkomentar terakhir Weizsäcker... – sama sekali tidak benar. Weizsäcker diizinkan kembali ke Jerman pada 1946 dan menjadi direktur

Jurusan

Fisika

Teoretis

di Institut

Max

Planck untuk

Fisika

di Göttingen (pengganti dari Institut Kaiser Wilhelm). Dari 1957 hingga 1969, Weizsäcker menjadi profesor filsafat di Universitas Hamburg. Pada 1957 ia memenangi medali Max Planck. Pada 1970 ia merumuskan "Weltinnenpoltik" (kebijakan internal dunia). Dari 1970 hingga 1980, ia menjabat sebagai kepala Institut Max Planck untuk Penelitian Kondisi Kehidupan di Dunia Modern, di Starnberg. Ia meneliti dan menerbitkan tentang bahaya perang nuklir, apa yang dipahaminya sebagai konflik antara Dunia Pertama dan Dunia Ketiga, dan konsekuensi-konsekuensi kehancuran lingkungan hidup. Pada 1970-an, bersama filsuf India Pandit Gopi Krishna, ia mendirikan sebuah yayasan penelitian "untuk ilmu pengetahuan barat dan hikmat timur". Setelah pensiunnya pada 1980 ia

8

menjadi seorang pasifis Kristen, dan mengintensifkan pekerjaannya dalam definisi konseptual tentang fisika kuantum, khususnya tentang Interpretasi Kopenhagen. Pengalamannya pada masa Nazi, dan perilakunya sendiri pada masa ini, menimbulkan minat pada diri Weizsäcker terhadap pertanyaan-pertanyaan tentang etika dan tanggung jawab. Ia adalah salah seorang dari Göttinger 18 - 18 fisikawan terkemuka Jerman – yang memprotes pada 1957 gagasan bahwa Bundeswehr harus dipersenjatai dengan senjata nuklir taktis. Lebih jauh ia mengusulkan agar Jerman Barat harus menyatakan dengan tegas untuk tidak mengembangkan senjata nuklir apapun. Namun ia tidak pernah menerima bagian tanggung jawab atas upaya-upaya komunitas ilmiah Jerman untuk membangun senjata nuklir untuk Jerman Nazi, dan terus mengulangi "versi" kejadian-kejadian yang disetujui di Farm Hill, meskipun hal ini diungkapkan sebagai upaya untuk memalsukan sejarah.

B. Gaya Nuklir (Interaksi antar Nukleon dalam Inti Atom) 1. Pengertian Gaya Nuklir Gaya nuklir adalah gaya yang mengikat neutron dan proton dalam inti atau gaya nuklir/interaksi kuat (biasa dikela juga dengan gaya inti kuat) yaitu, interaksi antar 2 nukleon atau interaksi nukleon-nukleon (interaksi NN): antar p dan p, p dan n, serta n dan n. Pada model inti kulit, contohnya, ditemui juga interaksi inti, yang direpresentasikan oleh sebuah potensial inti. Dalam hal ini, interaksi tersebut merupakan interaksi inti efektif antar satu nukleon dan sisa nukleon dalam inti. Dapat dikatakan bahwa interaksi inti efektif merupakan jumlah/resultan semua interaksi NN dalam inti. Menurut model standar fisika partikel (yang sudah diterima fisikawan), interaksi kuat sebenarnya interaksi antar quark. Quark merupakan penyusunan nukleon dan juga partikel-partikel lain, yang semuanya termasuk jenis partikel

9

hadron, yang terdiri dari jenis meson dan barion. Jadi interaksi kuat bermakna lebih luas dari sekedar interaksi NN (P.E, E, & E, 2000). Untuk menyelidiki interaksi nukleon dalam inti pada berbagai nilai bilangan kuantum momentum sudut menggunakan penyelesaian yang memuat persamaan pusat massa yang bebas dan penyelesaian gerak relatif yang memenuhi Schrodinger radial yang berlaku untuk sistem mikroskopik tanpa spin yaitu: 2. Sifat – sifat gaya nuklir Sifat-sifat gaya nuklir adalah sebagai berikut:

10

a). Gaya nuklir bekerja pada daerah jangkauan sangat pendek. Dari hasil eksperimen ditemukan bahwa orde jangkauan gaya nuklir sekitar 1 fermi. Untuk jangkauan yang lebih besar, gaya nuklir dapat diabaikan. b). Pada daerah jangkauan yang jauh lebih pendek daripada jari-jari inti, adanya gaya inti menyebabkan bentuk nukleus seperti bola dan membentuk nukleon. c). Pada daerah jangkauan yang seorde dengan ukuran jari-jari inti, gaya nuklir menyebabkan distorsi nukleus. d). Gaya nuklir tidak bergantung pada gaya muatan. Hal ini berarti bahwa gaya nuklir antara dua proton, dua neutron, dan antara proton dan neutron adalah sama. e). Gaya nuklir dipengaruhi oleh interaksi spin-spin nukleon. Hal ini dapat dibuktikan secara eksperimen dari peristiwa hamburan dan adanya tingkattingkat energi nuklir. f). Gaya nuklir dipengaruhi oleh interaksi spin-spin. g). Gaya nuklir tidak seluruhnya bersifat sentral, akan tetapi bergantung pada arah orientasi spin terhadap garis hubung dua nukleon yang berinteraksi. h). Gaya nuklir memiliki teras refulsif (gaya tolak). i). Gaya nuklir mengalami saturasi. Hal ini dibuktikan dengan adanya hamburan nukleon-nukleon berenergi tinggi. Gaya nuklir diantara dua nukleon dapat diperoleh dari sistem dua nukleon yang paling sederhana, yakni deuteron dan sistem proton-proton, serta hamburan neutron-proton. Sebaliknya hamburan neutron-neutron tidak dapat diselidiki dengan flux neutron yang ada. Pada jangkauan sekitar 2 fermi memiliki interaksi potensial sekitar 30 MeV.

11

3. Teori meson gaya nuklir Dalam teori Fisika Modern, gaya tarik-menarik diantara dua zarah dapat dipandang sebagai pertukaran gaya. Sebagai contoh, tinjaulah dua buah proton yang terpisah pada jarak dengan orde 10-8 cm. Mereka akan mengalami gaya Coulomb satu sama lain. Jika sebuah elektron ditempatkan di seberangnya, maka kedua proton akan ditarik oleh elektron. Kenyataan menunjukkan bahwa gaya tarik ini cukup kuat untuk mengatasi gaya tolak dan dapat membentuk molekul (H2 )+ stabil. Pada contoh ini sifat pertukaran gaya di antara kedua zarah adalah elektron. Jika sebuah proton ke-3 ditempatkan di seberang molekul (H2 )+ maka sistem akan menjadi tidak stabil. Ini disebabkan oleh prinsip eksklusi Pauli. Pada tingkat energi terendah yakni tingkat 1s, kedua buah proton harus memiliki spin intrinsik anti paralel. Proton ke-3, yang ditempatkan dalam tingkat energi yang lebih tinggi, maka jarak pisah rata-ratanya akan bertambah panjang dan pertukaran gaya yang terjadi sangat lemah. Dengan demikian pertukaran gaya mengalami keadaan saturasi. Yukawa pada tahun 1935 pertama kali mengusulkan adanya beberapa zarah berat yang dalam perkembangannya disebut 𝜋 meson atau pion atau yang dikenal sebagai Teori Medan Meson, yang sebenarnya dipertukarkan di antara dua nukleon dalam nukleus yang menyebabkan adanya energi ikat pada jangkauan

yang sangat

pendek.

Meskipun

pada

mulanya

Yukawa

mengasumsikan bahwa hanya meson yang bermuatanlah yang dipertukarkan di antara nukleon, selanjutnya meson netral tercakup juga dalam teorinya. Keberadaan 𝜋 0 , 𝜋 − dan 𝜋 + diakui kebenarannya. Interaksi nukleon-nukleon (dua nukleon atau lebih) dapat berupa interaksi kuat, interaksi elektromagnetik dan interaksi lemah yang dapat menentukan sifatsifat atau perilaku inti meliputi fungsi keadaan, tingkat energi dan beberapa variabel lainnya. Ketiga interaksi

12

tersebut bersama-sama dengan interaksi gravitasi dikenal sebagai empat interaksi fundamental (Dwijaya & Sari, 2017, hal. 248). Untuk menunjukkan bahwa jangkauan dari gaya nuklir terkait dengan massa zarah yang dipertukarkan maka tinjaulah model mekanisme pertukaran yang terjadi di antara dua proton (Rarcliffe, 2016). Asumsikan bahwa secara normal meson 𝜋 0 terkandung secara virtual dalam satu dari kedua proton. Massa objek ini adalah Mp, massa proton. Sekarang anggaplah bahwa dari waktu ke waktu proton tersebut mengalami disosiai dalam sebuah meson 𝜋 0 nyata (real) dan sebuah proton. Massa dari objek ini menjadi Mp + 𝑚𝜋 . Sesuai dengan ungkapan prinsip Ketidakpastian Heisenberg, maka jangka waktu dissosiasi diperkenankan jika tidak memakan waktu lebih besar dari t: 𝑡 = ℏ/∆𝐸

(2.1)

Bertolak dari gambar di bawah, diperoleh: ∆𝐸 = (𝑀𝑝 + 𝑚𝜋 )𝑐 2 − 𝑀𝑝 𝑐 2 ∆𝐸 = 𝑀𝜋 𝑐 2

(2.2)

Jarak terjauh yang dapat ditempuh meson dalam selang waktu tersebut adalah: 𝑟𝑚𝑎𝑥 ≈ 𝑐𝑡

(2.3)

Dengan c adalah kecepatan cahaya. Dengan demikian: 𝑟𝑚𝑎𝑥 ≈

ℏ 𝑀𝜋 𝑐

(2.4)

a). Interpretasi gaya nuklir Pada tahun 1935, Hideki Yukawa menerapkan teori zarah baru pada gaya kuat. Gaya kuat adalah gaya yang menyatukan inti-inti atom. Gaya ini harus kuat karena proton-proton yang bersama dengan neutron-neutron menyusun inti atom dengan saling menolak. Gaya kuat ini seperti ikatan otot. Gaya kuat ini memiliki jangkauan yang paling pendek dibandingkan dengan interaksi gaya yang lain. Misalnya ketika sebuah proton mendekati sebuah inti

13

atom , ia mulai mengalami gaya elektron magnetic repulsif antara proton tersebut dengan proton-proton dalam inti atom. Semakin dekat proton bebas dengan proton-proton inti atom maka semakin kuat gaya elektron magnetic repulsif yang terbentuk. Pada sepertiga dari jarak awalnya gaya electromagnet tesebut menjadi Sembilan kali lipat. Gaya kuat yang diteorikan oleh Yukawa dimediasi oleh zarah-zarah maya sebagaimana gaya elektromagnetik oleh foton-foton maya. Seperti elektron-elektron yang tak pernah diam tetapi selalu memancarkan dan menyerap kembali foton-foton maya, nukleon-nukleon pun tidak diam tetapi selalu memancarkan dan menyerap zarah-zarah maya jenisnya sendiri. Sebuah nukleon adalah sebuah proton atau neutron. Kedua zarah ini disebut nukleon karena ditemukan didalam inti atom. Setelah 12 tahun para fisikawan berhasil menemukan zarah hipotesis Yukawa, yang dikenal sebagai Meson. Seluruh keluarga meson, setelah ditemukan, adalah zarah-zarah yang dipertukarkan oleh nukleon-nukleon untuk menghasilkan gaya kuat. Meson pertama yang ditemukan fisikawan disebut Pion. Pion merupakan singkatan dari phi meson. Pion ini terdiri atas tiga jenis yaitu positif, negatif dan netral. Gambaran tentang zarah pion dan proton serta interaksinya disajikan dengan diagram Feynman pada Gambar 3 sebagai berikut.

14

Gambar 1. Diagram Feynman Zarah Pion, Proton dan Interaksinya

Proton-proton seperti elektron, dapat berinteraksi dengan dirinya sendiri dengan cara lebih dari satu. Interaksi proton yang paling sederhana adalah penyerapan dan pemancaran kembali sebuah pion maya dalam selang waktu yang diizinkan oleh ketidakpastian Heisenberg. Mula-mula ada sebuah proton, lalu sebuah proton dan sebuah pion maya, kemudian menjadi sebuah proton lagi. Diagram Feynman tersebut menggambarkan sebuah proton yang memancarkan dan menyerap kembali pion netral maya. Selain memancarkan dan menyerap kembali sebuah pion netral, sebuah proton juga dapat memancarkan sebuah pion positif . Proton tersebut sesaat kemudian mengubah dirinya menjadi sebuah neutron. Mula-mula ada sebuah proton, lalu sebuah neutron yang dengan sendirinya mempunyai massa yang lebih besar dari massa proton awal ditambah dengan sebuah pion positif , kemudian ada sebuah proton lagi. Bahwa salah satu tarian proton secara terusmenerus mengubahnya menjadi sebuah neutron dan kembali menjadi sebuah proton sebagaimana disajikan pada Gambar 3.

15

Gambar 2 Diagram Feynman Pion, Neutron, Proton dan interaksinya

Jika sebuah proton mendekat sebuah neutron sehingga kerumunan pion mayanya saling bertukar tempat, sebagian pion maya yang dipancarkan proton diserap oleh neutron. Diagram Feynman berikut menggambarkan pertukaran pion maya diantara sebuah proton dan sebuah neutron.

Gambar 3. Pertukaran pion diantara proton dan neutron

Pada diagram Gambar 5 tersebut menggambarkan sebuah proton memancarkan sebuah pion bermuatan positif, yang sesaat kemudian mengubah dirinya menjadi sebuah neutron. Sebelum dapat diserap kembali, pion positif ini ditangkap oleh sebuah neutron yang berada didekatnya. Penangkapan pion menyebabkan neutron mengubah dirinya menjadi sebuah proton. Inilah interaksi gaya kuat seperti yang diteorikan oleh Yukawa pada tahun 1935. Gaya kuat dipengaruhi oleh banyaknya pertukaran pion diantara nukleon-nukleon. 16

Seperti proton dan elektron, neutron juga secara terus menerus berinteraksi dengan dirinya sendiri melalui pemacaran dan penyerapan kembali ion-ion netral. Pada gambar 6. Diagram Feynman yang menggambarkan sebuah neutron yang memancarkan dan menyerap kembali sebuah pion netral.

Gambar 4. Diagram Feynman pion, neutron dan interaksinya

Mula-mula ada sebuah proton , lalu sebuah proton ditambah dengan sebuah pion negative, dan kemudian terbentuk sebuah neutron lagi. Pada Gambar 7 Diagram Feynman yang menggambarkan tarian yang terus-menerus mengubah sebuah neutron menjadi sebuah proton dan kembali menjadi sebuah neutron.

Gambar 5. Diagram Feynman neutron, pion, proton dan interaksinya

17

Jika sebuah neutron mendekati sebuah proton sehingga kerumunan pion mayanya saling bertukar tempat, sebagian pion yang dipancarkan oleh neutron diserap oleh proton. Diagram Feynman berikut menggambarkan pertukaran pion maya diantara neutron dan proton sebagaimana disajikan pada Gambar 8 sebagai berikut.

Gambar 6. Pertukaran pion diantara neutron dan proton

Terdapat lebih banyak lagi interaksi gaya kuat. Meskipun pion-pion adalah zarah-zarah yang paling sering dipertukarkan dalam Gaya Nuklir (gaya kuat), meson-meson lain seperti pion dan zarah itu juga dipertukarkan. Tidak ada “Gaya Kuat”, yang ada hanyalah berbagai pertkaran C. Kestabilan Inti Atom Atom terdiri dari inti atom dan elektron yang mengelilingi inti atom dengan lintasan-lintasan kulit tertentu. Kestabilan inti atom dipengaruhi oleh rasio protonneutron dan ukuran inti atom. Inti atom yang tidak stabil secara spontan akan mengalami proses peluruhan yakni perubahan dari inti tidak stabil (radionuklida) menjadi inti stabil. Suatu zat yang mengandung radionuklida disebut zat radioaktif (Karyono, 2009, hal. 83).

18

Uranium-238 memiliki inti atom tidak stabil kemudian meluruh menjadi inti stabil pada timbal-206 dan proses peluruhan Uranium-238 telah berlangsung mulai awal pembentukan bumi. Di alam, U-238 meluruh secara alami hingga terbentuk nuklida dengan inti aom stabil Pb-206 (P, Supriadi, & Handayani, 2015, hal. 176). Kestabilan inti atom dapat ditentukan oleh dua pendekatan, yakni berdasarkan rasio jumlah neutron terhadap proton (n/p) dan energi ikat inti per nukleon (Eb/A). Pendekatan dengan perhitungan n/p sering memberikan kebingungan dalam konsistensi kestabilan inti dan ketidakmampuannya dalam mengurutkan kestabilan nuklida-nuklida alami. Berdasarkan energi inti per nukleon, pendekatan kestabilan lebih mudah dipahami karena ia melibatkan perhitungan energi yang dikonversi dari defek massa (Suhendar, 2016, hal. 60). Penentuan kestabilan inti berdasarkan massa inti per nukleonnya dapat disimpulkan yaitu (Suhendar, 2016, hal. 70): a. Kestabilan inti dapat diprediksi secara langsung dari data massa dibagi nomor massanya. b. Massa inti per nukleon dapat memprediksi perbandingan kelimpahan di alam secara lebih akurat dari pasangan unsur yang nomor atomnya bertetangga langsung. c. Massa inti per nukleon dapat digunakan untuk keperluan perhitungan energi ikat inti per nukleon. d. Kestabilan inti memiliki keseimbangan tepat pada m/A = 1 pada

12

C, makin

stabil jika kurang dari harga ini, makin labil jika lebih dari harga ini, makin labih jika A berkurang atau bertambah dengan acuan dari nuklida terstabil 56Fe. Salah satu parameter yang menentukan kestabilan inti adalah perbandingan 𝑁

antara jumlah proton dengan jumlah proton. inti atom akan stabil jika 𝑍 − 1. Untuk mengetahui kestabilan inti dapat dilihat pita kestabilan inti, yaitu grafik/gambar hubungan antar jumlah proton dengan jumlah netron. Berikut ini:

19

Selain itu dijelaskan bahwa kestabilan inti atom adalah: 1. Nuklida dan Nukleon Pada tahun 1911 Rutherford menemukan teori inti untuk menjelaskan struktur atom berdasarkan hasil percobaan tentang penghamburan sinar alfa. Sampai dengan tahun 1920 Rutherford dapat menjelaskan bahwa muatan inti adalah Ze dengan Z adalah nomor atom unsur e adalah muatan electron. Partikel-partikel dalam inti yang bermuatan positif ini diberi nama proton. Pada waktu itu W.D. Harkins, Ome Mason dan E.Rutherford secara terpisah tetapi dalam waktu yang bersamaan mengemukakan suatu anggapan bahwa di dalam inti mungkin terdapat partikel tak bermuatan yang bermassa satu satuan massa atom. Partikel ini dianggap sebagai hasil penetralan proton oleh electron. Pada tahun 1932 Chadwick berhasil menemukan partikel neutron yang merupakan kebenaran dari anggapan Rutherford pada tahun 1920 itu.

20

Dengan penemuan neutron maka dapat disimpulkan bahwa neutron merupakan massa pengikat proton dalam inti sehingga menghasilkan gaya tarik menarik yang mengimbangi gaya tolak coulomb antara proton yang bermuatan positif. Oleh karena itu, inti terdiri dari neutron dan proton. Jumlah proton dalam inti sama dengan jumlah nomor atom (Z). Jumlah neutron dalam inti sama dengan bilangan neutron (N). partikel-partikel penyusun inti yaitu proton dan neutron disebut nucleon. Jumlah nucleon atau jumlah proton dan neutron dalam inti sama dengan bilangan massa (A), dimana 𝐴=𝑁+𝑍 Setiap spesi nuklir yang ditandai dengan bilangan massa A, nomor atom Z, dan bilangan neutron N disebut nuklida. 𝐴 𝑧𝑋𝑁

Tanda N biasanya tidak digunakan karena N + A – Z

Ada lima macam nuklida a. Nuklida stabil Nuklida ini stabil atau keradioaktifannya tidak terdeteksi 1 12 14 1𝐻 , 6𝐶 , 7𝑁

b. Radionuklida alam primer. Nuklida ini radioaktif dan dapat ditemukan di alam. 238 92𝑈, 𝑤𝑎𝑘𝑡𝑢

𝑝𝑎𝑟𝑜 4,5 𝑥 109 𝑡𝑎ℎ𝑢𝑛

c. Radionuklida alam sekunder Nuklida ini radioaktif dan dapat ditemukan di alam. Waktu paronya pendek dan dibentuk secara kontinu dari radionuklida alam primer. d. Radionuklida alam terinduksi Misalnya 146𝐶 yang terbentuk karena antaraksi sinar kosmik dengan nuklida 147𝑁 di atmosfer.

21

Nuklida-nuklida dapat dikelompokkan menjadi tiga kelompok nuklida yaitu: 1. Isotop yaitu nuklida yang nomor atomnya (Z) sama tetapi N dan A berbeda. Dengan perkataan lain isotop-isotop suatu unsur, nomor atomnya sama, tetapi bilangan massanya berbeda. Perbedaan ini disebabkan oleh jumlah neutron yang berbeda. Oleh Karena sifatsifat kimia suatu unsur bergantung pada nomor atomnya, maka isotop-isotop suatu unsur mempunyai sifat-sifat kimia yang sama. 3 2𝐻𝑒

4 2𝐻𝑒

115 50𝑆𝑛

117 119 50𝑆𝑛 50𝑆𝑛

12 6𝐶

14 6𝐶

2. Isobar ialah nuklida-nuklida yang bilangan massanya sama tetapi nomor atomnya berbeda. Oleh karena nomor atom isobar-isobar berbeda, sifat-sifat kimia dan fisikapun berbeda. 130 52𝑇𝑒 ,

130 130 54𝑋𝑒 , 56𝐵𝑎,

210 81𝑇ℎ,

210 210 210 82𝑃𝑏, 83𝐵𝑖 , 84𝑃𝑜

3. Isoton ialah nuklida-nuklida yang mengandung jumlah neutron yang sama. Oleh karena nomor atomnya berbeda maka isotonisoton sifat-sifat fisika dan sifat kimia. 30 14𝑆𝑖 ,

31 15𝑃 ,

32 16𝑆

Selain dari ketiga macam nuklida di atas dikenal juga isomer yaitu nuklida yang mempunyai nomor atom dan bilangan massa yang sama tetapi berbeda dalam sifat keradioaktifannya.perbedaan ini disebabkan oleh perbedaan susunan tingkat energy proton dan neutron dalam inti. Proses keradioaktifan mula-mula ditemukan oleh Henry Becquerel pada tahun 1896. Ketika mempelajari sifat fluoresensi garam uranium ia menemukan bahwa garam-garam ini secara spontan 22

memancarkan radiasi berenergi tinggi yang dapat menghitamkan pelat fotografi. Pada tahun 1898 Marie dan Piere Cure mempelajari keradioaktifan dari suatu bijih uranium yang disebut plek blenda (“pitch blende”) dan menemukan unsur baru yang sangat radioaktif yaitu radium. Ketika mempelajari keradioaktifan dan radium Rutherford menemukan sinar alfa dan sinar beta. Pada waktu yang sama, Villard seorang sarjana Prancis menemukan sinar gamma. Macam-macam Peluruhan Radioaktif 1. Peluruhan Alfa Peluruhan alfa atau radiasi alfa terdiri dari pancaran inti atom helium yang disebut partikel alfa dinyatakan dengan 42𝐻𝑒. Setelah terpancar di udara beberapa cm, partikel alfa bertabrakan dengan molekul udara, kehilangan energy kinetic, menangkap electron dan membentuk atom helium yang netral. Partikel alfa tidak dapat menembus kulit manusia, tetapi dapat merusak kulit. 210 84𝑃𝑜

→

206 82𝑃𝑏

+ 42𝐻𝑒

2. Peluruhan Beta Pada peluruhan ini, neutron berubah menjadi proton. Pada proses ini tidak terjadi perubahan jumlah nucleon. Ada tiga macam peluruhan beta a. Peluruhan negatron Disini terjadi perubahan neutron menjadi proton dengan pemancaran electron negative atau negatron 1 0𝑛 40 19𝐾 3 1𝐻

→ 11𝐻 + →

40 20𝐶𝑎

0 −1𝛽

+

→ 32𝐻𝑒 +

0 −1𝛽 0 −1𝛽

23

b. Peluruhan positron 44 21𝑆𝑐

→

44 20𝐶𝑎

+ 01𝛽

54 27𝐶𝑜

→

54 26𝐹𝑒

+ 01𝛽

c. Penangkapan electron (penangkapan-K). proses ini jarang terjadi pada isotop alam, tetapi terjadi pada radionuklida buatan. 44 22𝑇𝑖

+

0 −1𝑒

→

44 21𝑆𝑐

50 23𝑉

+

0 −1𝑒

→

50 22𝑇𝑖

60 27𝐶𝑜

→

60 27𝐶𝑜

3. Peluruhan Gamma + 𝛾

Proses ini seringkali disebut “transisi isomer” 4. Pemancaran neutron 87 36𝐾𝑟

→

86 36𝐾𝑟

+ 10𝑛

5. Pemancaran neutron terlambat

87 37𝐵𝑟

disebut pemancar neutron terlambat

6. Pembelajaran spontan Proses ini hanya terjadi dengan nuklida-nuklida yang sangat besar dan membelah secara spontan menjadi dua nuklida yang massanya berbeda 254 98𝐶𝑓

→

108 42𝑀𝑜

+ 4 10𝑛

Table 2.3 partikel yang dipancarkan oleh isotop Partikel

Massa

kira- Muatan

Lambang

kira sma Alfa

4

+2

𝛼( 42𝐻𝑒)

24

Beta

0

-1

𝛽( −10𝑒)

Gamma

0

0

𝛾

Neutron

1

0

1 0𝑛

Proton

1

+1

Positron

0

+1

1 1 1𝑝( 1𝐻 )

𝛽 + ( 01𝑒)

2. Kestabilan Inti Kestabilan inti tidak dapat diramal dengan suatu aturan. Namun, ada beberapa aturan empiris yang dapat digunakan untuk mengenal inti yang stabil yang radioaktif a. Semua inti mengandung84 proton (Z = 84) atau lebih tidak stabil b. Aturan ganjil genap Diamati bahwa inti yang mengandung jumlah proton genap dan jumlah neutron genap lebih stabil dari inti yang mengandung jumlah proton dan neutron yang ganjil. Jumlah Proton – Neutron

Inti yang stabil

Genap – genap

157

Genap – ganjil

52

Ganjil – genap

50

Ganjil – ganjil

5

c. Bilangan sakti Dari berbagai pengamatan tentang kestabilan inti ditemukan bahwa inti itu stabil jika dalam inti tersebut terdapat jumlah proton dan jumlah neutron sama dengan bilangan sakti (magic members), atau konfigurasi kulit tertutup (closed shell configurations), untuk proton dan neutron. Bilangan-bilangan ini adalah, Untuk proton

: = 2, 8, 20, 28, 50 dan 82

Untuk neutron

: = 2, 8, 20, 28, 50, 82 dan 126

25

Nuklida yang mempunyai neutron dan proton sebanyak bilangan sakti stabil terhadap reaksi inti dan peluruhan radioaktif Isotop-isotop yang stabil, 4 2𝐻𝑒 ,

16 8𝑂,

40 20𝐶𝑎

dan 208 82𝑃𝑏

(Bilangan sakti: 2, 8, 20, 50, 82, dan 126 d. Kestabilan iti dapat dikaitkan dengan perbandingan neutron-proton, (N/Z) D. Energi Ikat Inti Pada inti stabil (mantap) terdapat perbedaan antara massa suatu inti dengan massa penyusun inti nucleon) perbedaan ini disebut “defect mass” menjadi energi ikat inti atom (Kaplan & Atam, 1996). Kita dapat memandang energi ikat sebagai energi “tambahan” yang diperoleh ketika membentuk sebuah atom dari semua atom yang penyusunnya

atau energi yang harus dipasok untuk memisahkan atom

menjadi komponen-komponen. Hubungan massa atom dn massa inti atom adalah: M (atom) = m (inti atom) + Z.me + energi ikat electron M (A,Z) = m + Z.me + energi ikat elektron Jika diabaikan energi ikat electron dalam atom hydrogen, maka dapat dituliskan Energi ikat (Binding Energy): B (A,Z) = [Zmp + Nma + Zmc – M (A,Z)] C2 = [ZmH + Nma – M (A,Z)] C2 Energi ernukleon MeV/nukleon 𝐵̅ (𝐴, 𝑍) =

𝐵(𝐴, 𝑍) 𝐴

Grafik hubungan antara 𝐵̅ (𝐴, 𝑍) dengan A (nomor massa) berbagai adalah sbb:

26

Gambar 7 Energi ikat pernukleon sebagai fungsi dari nomor massa

Dari gambardiatas, dapat diketahui: A kecil, 𝐵̅ (𝐴, 𝑍) rendah dan naik secara cepat dengan naiknya A A disekitar 50: terdapat nilai maksimum yang mendatar dengan 𝐵̅ (𝐴, 𝑍) = 8,8 MeV/nucleon dimiliki oleh inti besi

56 36𝐹𝑒

dan inti-inti didekatnya merupakan inti

termantap yang ada di alam Diatas A = 140 nilai 𝐵̅ (𝐴, 𝑍) turun menjadi 7,9 MeC/nucleon Kecilnya nilai 𝐵̅ (𝐴, 𝑍) pada A kecil disebabkan karena adanya efek permukaan dan turnnya 𝐵̅ (𝐴, 𝑍) ada A besar (A > 90) disebabkan oleh adanya efek gaya Coloumb. Inti stabil pada umumnya mempunyai N genap, Z genap. Sebaran (N,Z) sebgai berikut: Tabel 1 Inti Stabil

N Z

Gena p Gena p 160

Jumla h inti Contoh: (N,Z) ganjil ganjil

Ganjil Gena p 53

Gena p Ganjil 49

Ganji l Ganji l 5

27

6 10 190 2 14 1𝐻 : 3𝐿𝑖 , 5𝐵 , 7𝑁 , 73𝑙𝑜

Massa energi mNc2 dari nuklida tertentu massa energi atom mΛc2 lebih kecil dari total massa elekton Z dan electron dan total energi ikat inti: mNc2 = mΛc2 – Zmec2 + ∑𝑧𝑖=1 𝐵𝑖

(2.25)

dimana Bi adalah energi ikat electron. Energi ikat electron mempunyai berat atom sebesar 10-100 keV, sementara massa energi atom sebesar A x 1000 meV. Jadi untuk presisis pertama 106 kita dapat mengabaikan istilah terakhir dari persamaan 2.23 (bahkan presisi 106 ini tidak mempengaruhi pengukuran dalam fisika nuklir karena kita biasanya bekerja dengan perbedaan energi massa, sepeeti dalam menentukan energi ikat electron cendrung membatalkan dalam perbedaan ini. Energi ikat B dari nucleus adalah perbedaan dalam energi massa anatara nucleus Az𝑋 v dan konstituen Z proton dan N neutron: B = {Zmp + Nmn – [m (4X)- Zme]}c2

(2.26)

Dimana kta telah menjatuhkan subscript dari mA mulai dari sekarang kita menunjukkan sebaliknya, kita akan selalu berurusan dengan massa atom. Mengelompokkan massa proton Z dan massa electron menjadi Z atom hydrogen netral. Kita dapat menulis ulang persamaan 3.24: B = [Zm(1H) + Nmn – m (4X)]c2

(2.27)

Dengan massa umumnya diberikan dalam datuan massa atom, itu adalah pertemuan untuk memasukkan faktor konversi dalam c2. Dengan demikian, c2 = 931.50 MeV/u Kita menemukan massa atom m (AX). apa yang diberikan adalah massa defek Δ = (m – A) c2. Berikan massa defek pada persamaan 3.26 untuk menyimpulkan massa atom. Penggunaan dan perhatian yang menarik lainnya yang sering ditabulasi adalah pemisahan proton dan neutron. Pemisahan energi Sn adalah jumlah energi yang diperlukan untuk menghilangkan neutron dari nucleus AZ𝑋 N sama dengan perbedaan energi ikatan antara AZ𝑋 N dan A−1Z𝑋N-1

28

Sn = B ( AZ𝑋 N) – B ( A−1Z𝑋N-1) = [m ( A−1Z𝑋N-1) – m ( AZ𝑋 N) + mn] c2

(2.28)

Dengan cara yang sama kita dapat mendefinisikan energi pemisahan proton S, sebagai energi yang diperlukan untuk menghilangkan proton: Sn = B ( AZ𝑋 N) – B ( A−1 Z−1𝑋 N) A 1 2 = [m ( A−1 Z−1𝑋 N-1) – m ( Z𝑋 N) + m ( H)] c

(2.29)

Massa hydrogen muncul dalam persamaan ini dan bukan massa proton, karena bekerja dengan massa atom, kita dapat melihat dengan bagaimana massa electron Z menghilangkan persamaan 2.27 dan 2.28. Menghilangkan energi neutron dan proton dianalogikan dengan energi ionisasi fisika atom, kemudian menceritakan pengikatan bagian luar atau neukleus valensi. Sama seperti energi ionisasi atom, pemisahan dan ebergi menunjukkan bukti untuk struktur kulit nuklir yang mirip dengan struktur kulit atom. Karena itu, kami menunda diskusi tentang sistematika energi pemisahan hingga kami membahas model atom. Table dibawah memberikan beberapa nilai massa defek dan pemisahan energi.

Gambar 8 Massa Defek dan Perubahan Energi

Seperti banyak sifat nuklir lainnya yang akan kita bahas kita memperoleh petunjuk berharga untuk struktur nuklir dari studi sistematis energi pengikat nuklir, 29

karena enerfi pengikat meningkat kurang lebih secara linear dengan 4, itu adalah praktik umum untuk menunjukkan rata-rata energi ikat pernukleon. B/A adalah funsi dari A. gambar menunjukkan variasi of B/A dengan nomor nucleon, beberapa fitur. Pertama-tama, kurvarelatif konstan kecuali untuk nucleus yang sangat ringan. Rata-rata energi ikat inti hampir 10% sekitar 8 MeV per nucleon. Kedua, kita perhatikan kurva mencapai puncak dekat A = 60. Dimana nucleon terikat paling erat. Hal ini menunjukkan bahwa kita dapat “memperoleh” (yaitu melepaskan) energi dalam dengan cara sekarang dibawah A= 60, dari merakit inti yang lebih rinagn menjadi inti yang lebih berat, atau diatas A = 60) dengan melompati inti yang lebih berat menjadi lebih ringan, kurva energi ikat “dan membebaskan energi nuklir: metode pertama dikenal sebagai fusi nuklr dan yang kedua sebagai fisi nuklir. Mencoba memahami kurva energi pengikat ini membawa kita kerumus semi empiric, dimana kita mencoba menggunakan beberapa parameter umum untuk mengkarakterisasi variasi B dengan A. Istilah yang paling jelas untuk dimasukkan dalam perkiraan B/A adalah istilah konstan, karena untuk urutan terendah B = avA dimana av adalah konstanta yang harus ditentukan,yang harus ditentukan dari 8 MeV. Ketergantunagn linear B pada A ini sebeanrnya sedikit mengejutkan dan memberi kita wawasan pertama tentang sifat-sifat gaya nuklir. Jika setiap nucleon menarik semua yang lain, maka energi ikat akan sebanding dengan A (A – 1) atau kira-kira ke A2. Sejak B bervariasi secara linier dengan A, ini menunjukkan bahwa setiap nucleon hanya menarik tetangga terdekatnya, dan juga tidak semua nucleon lainnya. Dari hamburan electron kita belajar bahwa kerapatan nuklir konstan, dan dengan demikian setiap nucleon memiliki jumlah tetangga yang sama nomornya bora: masing-masing nucleon dengan demikian menyumbang jumlah yang kira-kira sama degan energi ikat. Pengecualian untuk argument diatas adalah nucleon pada permukaan nuklir, yang dikelilingi oleh tetangga yang lebih sedikit dan dengan demikian kurang terikat erat daripada yang ada di wilayah tengah. Dan kemudian B = avA terlalu 30

tinggi dan dengan memberikan berat penuh pada permukaan nucleon. Oleh karena itu, kita harus menundukkan dari B istilah yang proporsional dengan luas permukaan inti. Luas permukaan nucleus sebanding dengan R2 atau ke A2, sejak R ꭃ A1/3. Kemudian permukaan nucleon kontribusi ke energi ikat istilah itu -a A2/3. Persamaan energi ikat kita juga harus menyertakan Repulson Coulomb dari proton yang juga cenderung membuat nucleus kurang terikat dengan erat. Karena setiap proton mengusir yang lainnya, istilah proporsional ke Z (Z-1), dan kita dapat melakukan perhitungan yang tepat, dengan asumsi bola bermuatan seragam untuk mendapatkan -2/5 (e2/Aπϵ0R0) Z (Z-1)/A1/3 dimana negative menyiratkan pengurangan kita bisa energi ikat. Konstanta mengevaluasi ke 0.72 MeV dengan R0 = 1.2 fm. Kita dapat membiarkan konstanta ini disetel dengan menggantinya dengan konstanta Coulomb umum ac. Kita juga mencatat dari penelitian kita tentang distribusi isotop stabil dan radioaktif bahwa nucleus mempunyai Z ≈ A/Z. jika persamaan energi ikat kita harus realistis dalam menggambarkan inti stabil yang sebenarnya diamati, itu harus mempertimbangkan efek ini (jika tidak, itu akan memungkinkan isotop hydrogen yang stabil dengan ratusan neutron!) istilah ini sangat penting untuk inti cahaya, yang mana Z ≈ A/Z diamati lebih ketat. Untuk berat inti, istilah ini menajdi kurang penting, karena peningkatan cepat dalam istilah tolakan Coulomb membutuhkan neutron tambahan untuk kecocokan nuklir. Suatu bentuk yang mungkin untuk istilah ini, yang disebut istilah simetri karena cendrung membuat, inti simetris dalam proton dan neutron adalah -asym(A – 2Z)2/A yang memiliki bentuk yang benar mendukung nucleus dengan Z ≈ A/2 dan mengurangi dalam pentingnya untuk A besar. Akhirnya kita harus memasukkan istilah lain yang menjelaskan kecemdrungan nucleon sejenis untuk berpasangan dengan konfigurasi yang stabil. Ketika kita memilki jumlah ganjil nucleon (Z aneh dan bahan N atau bahkan Z dan N aneh). Istilah ini tidak berkontribusi. Namun, ketika keduanya Z dan N aneh, kita

31

memperoleh energi ikat dengan mengubah salah satu proton ganjil menjadi neutron (atau

sebaliknya)

hingga-sekarang

dapat

membentuk

pasangan

dengan

pasangannya yang sebelumnya ganjil. Kita menemukan bukti untuk gaya pasangan ini hanya dengan melihat insti stabil yang ditemukan dialam-hanya ada empat inti dengan N dan Z aneh (2H, 6Li, 10B, 14N), tetapi 167 bahkan dengan N dan Z. energi parutan δ ini biasanya dinyatakan untuk +apA-3/4 untuk Z dan N. -apA-3/4 untuk Z dan N aneh dan kosong untuk A aneh. Menggabungkan lima istilah ini kita mendapatkan energi ikat lengkap: B = avA - avA2/3 – acZ (Z-1) A-1/3 -asym

(𝐴−2𝑧)2 𝐴

+ 𝛿 (Krane, 1987)

E. Rumus Semi Empiris Weiszacker Massa inti atom sebagai suatu tetes zat cair (liquid drop) berdasar model Bohr, dengan menggunakan asumsi dasar sebagai berikut: 1. Inti dianggap terdiri dari zat yang tak termampatkan sehingga jari-jarinya berbanding lurus dengan 𝑅 = 𝑅0 𝐴1/3. 2. Gaya inti tak bergantung pada muatan nucleon 3. Gaya inti mempunyai sifat jenuh. 𝑚(𝐴, 𝑍) = 𝑀0 + 𝑀1 + 𝑀2 + 𝑀3 + 𝑀4 + 𝑀5 Kita hitung satu per satu suku demi suku dari persamaan diatas: a. Faktor dominan 𝑀0 = 𝑍𝑀𝑝 + 𝑍𝑀𝑛 + 𝑍𝑀𝑒 = 𝑍𝑀𝐻 + 𝑁𝑀𝑛 Energi ikat electron dengan proton dalam atom H diabaikan. b. Energi ikat Spesifik (energi volume) 𝑀0 harus dikurangi dengan energi ikat nucleon yang membentuk inti. Energi ini ekuivalen dengan panas kondensasi dalam tetes zai cair. Karena 𝐵𝑎𝑣𝑒 (𝐴, 𝑍) ≈ 𝑡𝑒𝑡𝑎𝑝 maka: 𝑀1 = −𝑎1 𝐴 32

Dengan 𝑎1 tetapan yang ditentukan dari percobaaan. c. Efek tegangan Permukaan Perhitungan 𝑀1 terlalu besar, karena diperhitungkan juga bukleon-nukleon yang berada dipermukaan inti sama dengan nucleon yang beraada didalam inti. Hal ini perlu dikoreksi karena nucleon-nukleon yang berada dopermukaan hanya berinteraksi dengan tetangga-tetangganya disebelah dalam saja (efek permukaan). Maka 𝑀1 perlu dikoreksi dengan factor yang besarnya berbanding lurus dengan luas permukaan. 𝑀2 = −𝑎2 𝐴2/3 . Dengan 𝑎2 konstanta yang ditentukan dari percobaan. d. Gaya tolak Coloumb Proton-proton didalam inti saling tolak-menolak sehingga memperkecil gaya ikat atau memperbesar massa inti . 𝑍2 𝐴1/3 Dengan 𝑎3 konstanta yang dapat dihitung secera teori. 𝑀3 = +𝑎3

e. Efek Pasangan telah diketahui bahwa inti-inti menjadi stabil apabila netron dan proton berpasangan (N=Z). massa inti diluar garis N=Z menjadi lebih besar sehingga: 2 𝐴 ( − 𝑍) 𝑀4 = 𝑎4 2 𝐴

f. Efek Genap-ganjil Telah diketahui bahwa inti-inti akan menjadi sngat stabil apabila jumlah neutron dan jumlah proton nya genap (inti genap-genap). Jadi perlu diadakan koreksi sebagai berikut: 3

𝑀5 = 𝛿(𝐴, 𝑍) = −𝑎5 𝐴4 𝑢𝑛𝑡𝑢𝑘 𝐴 𝑔𝑒𝑛𝑎𝑝, 𝑍 𝑔𝑒𝑛𝑎𝑝 𝑀5 = 𝛿(𝐴, 𝑍) = 0 𝑢𝑛𝑡𝑢𝑘 𝐴 𝑔𝑎𝑛𝑗𝑖𝑙

33

Jadi rumus massa semiempiris Weizsacker: 𝑀(𝐴, 𝑍) = 𝑍𝑀𝐻 + 𝑁𝑀𝑛 − 𝑎1 𝐴 +

2 𝑎2 𝐴 3

+ 𝑎3

𝑍

2 1

+ 𝑎4

2 𝐴 ( 2 − 𝑍)

𝐴3

𝐴

+ 𝛿(𝐴, 𝑍)

Dengan : 𝑎1 = 0,016912 u 𝑎2 = 0,019114 𝑢 𝑎3 = 0,000726𝑢 𝑎4 = 0,10175 𝑢 𝑎1 = 0,036 𝑢 Dengan rumus diatas dapat dhitung energi ikat pernukleon sebagai berikut: 𝐵𝑒𝑣𝑒 (𝐴, 𝑍) =

𝐵𝑒𝑣𝑒 (𝐴, 𝑍) = 15,753 −

17,804 1 𝐴3

−

𝐵𝑒𝑣𝑒 (𝐴, 𝑍) 𝐴

0,710322 4 𝐴3

− 94,77

2 𝐴 ( 2 − 𝑍)

𝐴2

−

𝛿(𝐴, 𝑍) 𝐴

4

Dengan 𝛿(𝐴, 𝑍) = ±33,6𝐴3 𝑎𝑡𝑎𝑢 0 Rumus pada persamaan diatas sesuai dengan percobaan dengan keteltian, <1% untuk A>15. Untuk A<15 dibutuhkan konstanta-konstanta yang lebih teliti. Rumus Weizsacker dapat dituliskan: 𝑀(𝐴, 𝑍) = 𝛼𝐴 + 𝛽𝑍 + 𝛾𝑍 2 Dengan: 𝛼 = 𝑀𝑏 − (𝑎1

𝑎4 𝑎2 − 1) 4 𝐴3

𝛽 = −𝑎4 − (𝑀𝑛 + 𝑀𝐻 ) 𝛾=(

𝑎3 1 𝐴3

−

𝑎2 ) 𝐴

(Yusman, 2012)

34

7

BAB III PEMBAHASAN

A. Hubungan Struktur dan Inti Atom Dalam Kehidupan Sehari-hari 1. Pemanfaatan Energi Nuklir pada Teknologi Produksi Hidrogen Hidrogen merupakan unsur yang banyak terdapat di alam, namun tidak dalam bentuk gas melainkan dalam bentuk senyawa, seperti dalam batubara, gas alam dan air. Produksi gas hidrogen dari senyawa tersebut diperlukan energi untuk memutuskan ikatan kimia. Energi nuklir meruakan energi yang sangat ideal untuk produksi hidrogen sebab energi tersebut tidak mengemisikan gas CO2. Sejumlah besar hidrogen diperlukan dalam industri petrokimia (hidrodealkilasi, hidrodesulfurasi, hydrocracking) dan kimia (amoniak, asam klorida). Hidrogen juga digunkan sebagai bahan hidrogenasi, terutama dalam peningkatan kejenuhan dalam lemak tak jenuh, minyak nabati dan dalam produksi metanol. Saat ini, hidrogen juga digunakan sebagai fuel-cell untuk kendaraan. Teknologi produksi hidrogen dengan memanfaatkan energi nuklir, seperti ditunjukkan

pada

gambar,

mempunyai

beberapa

keuntungan,

yaitu

meningkatkan efisiensi (pada proses elektrolisis) dan mengurangi polusi, jika dibanding produksi secara konvensional. Beberapa proses produksi hidrogen yang sedang dikembangkan dengan memanfaatkan energi nuklir, yaitu elektrolisis, steam reforming, dan termokimia siklus sulfur-iodine. Dalam setiap proses tersebut terdapat input (umpan dan energi) dan output (bahan kimia yang diinginkan dan kehilangan energi) (Alimah & Dewita, 2008, hal. 126).

35

Gambar 9 Energi Primer dan Sekunder

2. Pemanfaatan energi Nuklir Nuklir berkaitan dengan inti atom. Setiap benda dapat dibagi-bagi hingga bagian terkecil yang disebut atom. Atom masih menunjukkan sifat-sifat dari unsur kimia. Atom terdiri dari inti atom yang dikelilingi oleh electron-electron. Reaksi kimia berkaitan dengan perubahan susunan elekron pada atom dan molekul. Reaksi nuklir berkaitan perubahan struktur inti atom. Reaksi nuklir menimbulkan perubahan energy jutaan kali dibandingkan dengan perubahan energy pada reaksi kimia untuk massa yang sama. Terdapat berbagai jenis reaksi nuklir. Di antara reaksi nuklir tersebut adalah : Peluruhan radioaktif (peluruhan alfa, beta -, beta +, tangkapan electron, emisi neutron) a). Transmutasi nuklir b). Reaksi fisi nuklir c). Reaksi fusi nuklir

36

Sebagian reaksi tersebut terjadi secara alamiah sedangkan sebagian lainnya direkayasa oleh manusia. Matahari dan bintang-bintang membangkitkan energinya dari reaksi fusi nuklir yang menggabungkan 4 inti hydrogen-1 (proton) menjadi 1 inti helium 4 (alfa) dengan melepaskan 2 positron dan 2 neutrino. Energi yang dihasilkan reaksi fusi nuklir hydrogen adalah 25 MeV/reaksi atau setara dengan 609 milyar J/gmol atom hydrogen. Energi ini jauh lebin besar dibandingkan dengan reaksi kimia hydrogen yang hanya sebesar 120 ribu J/gmol atom hydrogen. Energi reaksi fusi nuklir hydrogen sebesar 5 juta kali energy reaksi kimia hydrogen. Pembangkitan energi melalui reaksi fusi nuklir hydrogen merupakan mekainisme pembangkitan energy utama di alam semesta yang terjadi di dalam inti bintangbintang termasuk matahari. Matahari merupakan salah satu dari bintang. Matahari membangkitkan energy melalui reaksi fusi nuklir pada intinya. Pemanfaatannya berupa: Solar energy (photovoltaic, solar thermal, pemanfaatan radiasi secara langsung) a). Energy angin b). Energi air (makro hidro, mini hidro, mikro hidro) c). Energi kelautan (arus laut, gelombang laut, beda suhu air laut) Jika dilihat sumber asal energy, maka semua sumber daya energy terbarukan yang disebutkan ini berasal dari energy nuklir yang dibangkitkan oleh reaksi fusi nuklir yang terjadi pada inti matahari. (Harto, 2015) B. Hubungan Struktur dan Inti Atom Dengan Pendidikan Karakter Pendidikan karakter bagi sumber daya manusia bidang teknologi nuklir harus berorientasi kepada penciptaan keunggulan kompetitif dan keunggulan komparatif. Keunggulan

kompetitif

dicapai

dengan

pendidikan

karakter

berbudaya

keselamatan. Sedangkan keunggulan komparatif dicapai dengan penanaman wawasan kebangsaan. Dua hal tersebut diperlukan untuk menjawab dan memenuhi 37

persyaratan kompetensi internasional serta meningkatkan daya saing bangsa dalam era globalisasi. Penanaman karakter tersebut dapat dilakukan dengan tepat mempergunakan metode Student Centered Learning (SCL) (Putero, Agung, & Santosa, 2008, hal. 668). 1. Al Quran Ilmu pengetahuan terkini hampir mencapai puncaknya dengan mulai mencari teori tunggal dari berbagai formula di antaranya merupakan gabungan dari beberapa teori dasar dalam ilmu pengetahuan. Dalam kehidupan makro kosmos, teori fisika dasar ini menjadi postulat bagi ilmu pengetahuan, yaitu terdapat 4 gaya yang akan selalu ada di setiap sistem maupun sub sistem kehidupan. Keempat gaya tersebut yaitu: gaya elektromagnetik, nuklir lemah, nuklir kuat, dan gravitasi (A & Debroy, 2003). Para ilmuwan berkolaborasi menggabungkan Teori Gravitasi Relativitas Umum dengan Teori Fisika Kuantum untuk mewujudkan kebenaran Teori M yang merupakan gabungan dari model empat gaya tersebut. Bahkan para pakar dunia juga menyetujui bahwa pasti ada teori tunggal yang dicari selama 3000 tahun untuk mengetahui rancang agung alam semesta ini. Teori M

atau teori membran (dawai)

merupakan teori

yang

mendeskripsikan adanya dimensi yang bertahap sampai pada sebelas tingkatan. Kemudian dianggap terlalu sulit dan ekstrim untuk dilanjutkan, karena menjadi kurang logis dan sistematis. Pada tahap ini, ketika komunitas konvensional sedang berupaya mencari jalan keluar ternyata Islam juga berusaha untuk keluar dari belenggu ilmu syariah dan perilaku. Walaupun secara sekilas dimungkinkan bahwa Islam juga sebenarnya mempunyai ilmu pengetahuan yang luar biasa menakjubkan. Hanya saja, kemandegan pemikiran tidak hanya dimonopoli oleh pengembangan Teori M saja, tetapi juga oleh ilmuwan Islam. Agama menyatakan bahwa semua ilmu pengetahuan berasal dari Allah Swt., yang terkodifikasi dalam al-Qur’an yang menyebutkan bahwa Islam adalah

38

jawaban dari ilmu pengetahuan semesta alam sebagaimana tercantum dalam Surah an-Nahl [16] ayat 89 berikut ini: Artinya: “Dan Kami turunkan kepadamu Al Kitab (al-Qur’an) untuk menjelaskan segala sesuatu dan petunjuk serta rahmat dan kabar gembira bagi orang-orang yang berserah diri” (Q.S. an-Nahl [16]: 89) Islam

rahmatan

lil

alamin

merupakan

bagian

integral

dari

pengejawantahan sistem kehidupan yang ada pada diri manusia, lingkungan sekitar, dan alam semesta yang bermakna bahwa semua kehidupan berawal dari konsep besar Islam. Dengan kata lain konsep penciptaan awal adalah Islam (Roikhan, 2016, hal. 104). Gejala inflasi mendorong alam membesar secara eksponensial. Hal ini dijelaskan dalam Q.S. Adz-Dzariyaat ayat 47 :

‫نوعسومل انإو ديأب اهانينب‬ ‫ءامسلاو‬

Artinya : “Dan sama’ (ruang-waktu) itu Kami bangun dengan

kekuatan dan sesungguhnya Kami-lah yang meluaskannya.“ Suhu alam saat itu sangat tinggi, diperkirakan dalam waktu seperjuta trilyun-trilyun- trilyiun sekon setelah penciptaan suhu alam berkisar sepuluh juta trilyun-trilyun derajat. Pendinginan yang sangat cepat akibat inflasi, menyebabkan materialisasi energi secara berangsur

bersamaan

dengan

terciptanya alam-alam lain, selain alam semesta ini. 2. Hadits Pada dasarnya, hendaklah kita kembali mengkaji tentang partikel terkecil dari setiap unsur, yaitu atom. Kita mendapati bahwa atom memiliki inti atom (nucleus) yang memiliki energi listrik positif. Di sekeliling inti atom terdapat orbit-orbit elektron-elektron yang berputar mengelilinginya.

39

Elektron-elektron berputar pada orbit-orbitnya tersendiri di sekitar inti atom dan setiap elektron berputar pula pada porosnya tersendiri (berotasi). Dengan kata lain, setiap elektron memiliki tingkat energi masing-masing. Sinar terpancar dari benda yang mengeluarkan sinar dengan sendirinya, seperti matahari, lampu, api dan percikan listrik. Hadits Rasulullah saw sejak jauh-jauh hari telah menyampaikan perihal hakikat ilmiah tersebut dalam sabda beliau sebagai berikut. "Perumpamaan diriku di antara kalian adalah bagaikan seseorang yang menyalakan api lalu mulailah laron dan serangga itu mengerumuni api. Aku akan selalu menarik kalian dari belakang ikat kain kalian agar jangan sampai kalian tercebur ke dalam api (Harto, 2015).

40

8

BAB IV PENUTUP

A. Kesimpulan Berdasarkan pembahasan yang telah dijelaskan diatas, maka dapat diperoleh kesimpulan, yaitu: 1. Sifat nucleon berturut-turut: proton-neutron: muatan (+e, 0); massa energi (938,28 MeV) sifat kimia suatu unsur tertentu bergantung pada nomor atom Z, tidk pada nomor massa A. inti-inti atom dengan Z sama tapi A berbeda disebut istop. Inti atom dengan A sama tetapi Z berbeda disebut Isobar. Dan inti atom dengan jumlah Neutron (N) sama disebut isoton 2. Gaya nuklir adalah gaya yang mengikat neutron dan proton dalam inti atau gaya nuklir/interaksi kuat (biasa dikela juga dengan gaya inti kuat) yaitu, interaksi antar 2 nukleon atau interaksi nukleon-nukleon (interaksi NN): antar p dan p, p dan n, serta n dan n. 3. Kestabilan inti atom dipengaruhi oleh rasio proton-neutron dan ukuran inti atom. Inti atom yang tidak stabil secara spontan akan mengalami proses peluruhan yakni perubahan dari inti tidak stabil (radionuklida) menjadi inti stabil 4. Pada inti stabil (mantap) terdapat perbedaan antara massa suatu inti dengan massa penyusun inti nucleon) perbedaan ini disebut “defect mass” menjadi energi ikat inti atom. Kita dapat memandang energi ikat sebagai energi “tambahan” yang diperoleh ketika membentuk sebuah atom dari semua atom yang penyusunnya atau energi yang harus dipasok untuk memisahkan atom menjadi komponen-komponen. Persamaan dari energi ikat inti yang lengkap yaitu: B = avA - avA2/3 – acZ (Z-1) A-1/3 -asym

(𝐴−2𝑧)2 𝐴

+𝛿

41

5. Rumus Weizsacker dapat dituliskan: 𝑀(𝐴, 𝑍) = 𝛼𝐴 + 𝛽𝑍 + 𝛾𝑍 2 Dengan: 𝛼 = 𝑀𝑏 − (𝑎1

𝑎4 𝑎2 − 1) 4 𝐴3

𝛽 = −𝑎4 − (𝑀𝑛 + 𝑀𝐻 ) 𝛾=(

𝑎3 1 𝐴3

−

𝑎2 ) 𝐴

6. Teknologi produksi hidrogen dengan memanfaatkan energi nuklir, seperti ditunjukkan

pada

gambar,

mempunyai

beberapa

keuntungan,

yaitu

meningkatkan efisiensi (pada proses elektrolisis) dan mengurangi polusi, jika dibanding produksi secara konvensional serta semua sumber daya energy terbarukan yang disebutkan ini berasal dari energy nuklir yang dibangkitkan oleh reaksi fusi nuklir yang terjadi pada inti matahari sehingga semua itu merupakan energi inti yang bisa dijumpai dalam kehidupan sehari-hari.. 7. Salah satu hubungan inti atom dengan pendidikan karakter yaitu Zat (sesuatu yang memiliki massa), energi dan radiasi dapat dikelompokkan sebagai benda berkaitan dengan hukum syariat Islam. Semua benda hukum asalnya adalah halal sesuai dengan makna umum dari surat al Baqarah ayat 29. Pengharaman terhadap benda-benda tertentu merupakan pengecualian terhadap hukum umum dari halalnya benda-benda B. Implikasi Meskipun penulis menginginkan kesempurnaan dalam penyusunan makalah ini tetapi kenyataannya masih banyak kekurangan yang perlu penulis perbaiki. Hal ini dikarenakan masih minimnya pengetahuan yang penulis miliki. Oleh karena itu kritik dan saran yang membangun dari para pembaca sangat penulis harapkan untuk perbaikan ke depannya.

42

9

DAFTAR PUSTAKA

A, K., & Debroy. (2003). Calculating of Three-Dimensional Electromagnetic Force Field During Arc Welding. Journal of Applied Physics. Alimah, S., & Dewita, E. (2008). Pemilihan Teknologi Produksi Hidrogen dengan Memanfaatkan Energi Nuklir. Jurnal Pengembangan Energi Nuklir, 123-132. Dwijaya, B. A., & Sari, Y. A. (2017). Studi Interaksi Dua Nukleon dan Fenomena Kritis Potensial Yukawa. Jurnal Fisika, 247-259. Harto, A. W. (2015). APLIKASI IPTEK NUKLIR DITINJAU DARI HUKUM FIQH ISLAM. 11. kaplan, i. (1963). Nuclear physics. A.Weslay ublishing. Kaplan, I., & Atam, P. (1996). Fundamentals of Nuclear Physics. Karyono. (2009). Keberadaan Gas Radioaktif Alam Radon, Toron, dan Aktinon di Bumi Yang Harus Diwaspadai. Jurnal Saintifika, 83-90. Krane, K. S. (1987). Introductory Nuclear Physics. Singapore: Oregon State University. P, J. R., Supriadi, B., & Handayani, R. D. (2015). Simulasi Numerik Massa Peluruhan Inti Zat Radioaktif Unsur Uranium-238 dengan Metode Aljabar Matriks. Jurnal Pembelajaran Fisika, 176-180. P.E, H., E, G., & E, G. E. (2000). Introductory Nuclear Physics. New York: Oxford U.P. Putero, S. H., Agung, A., & Santosa, H. B. (2008). Pendidikan Karakter Bagi Sumber Daya Manusia dalam Bidang Teknologi Nuklir. Seminar Nasional IV SDM Teknologi Nuklir, 663-668. Rarcliffe, P. (2016). Introduction to Nuclear and Subnuclear Physics.

43

Roikhan. (2016). Teori H Sebagai Ilmu Wahyu dan Turats Dalam Islam . Jurnal Ushuluddin, 103-112. Suhendar, D. (2016). Menentukan Kestabilan Nuklida-Nuklida Berdasarkan Massa Inti Per Nukleon. Chimica At Natura Acta, 60-71. Yusman, W. (2012). Fisika Nuklir. Yogyakarta: Pustaka Pelajar.

44