313: Fisika SMA: Radioaktivitas

Fenomena radioaktivitas pertama kali diamati oleh Henry Becquerel tahun 1896. Becquerel membungkus pelat film dengan kertas hitam sehingga tidak ada radiasi yang masuk mengenai film. Film yang tidak dikenai cahaya tidak akan menghasilkan pola jika tidak diproses. Bagi gererasi tua yang akrab dengan kamera yang pakai film gulung atau yang akrab dengan istilah “afdruk foto” paham tentang ini. Begitu film tidak sengaja kena cahaya, maha habislah dia.

Ketika Becquerel menempatkan garam uranium di sekitar film yang dibungkus kertas hitam kemudian diproses, eh timbul bayangan pada film. Entah kenapa juga, Becquerel punya ide pakai garam uranium, padahal banyak material lain. Hoki kali. Inilah yang namanya lucky (keberuntungan). Pengamatan Becquerel ini membuktikan bahwa selama garam uranium ditempatkan di sekitar film yang terbungkus rapat kertas, ada radiasi yang menembus kertas dan mengenai film. Dari mana radiasi itu? Dari mana lagi kalau bukan dari garam uranium. Karena saat ditempatkan bahan lain di sekitar film, tidak ada perubahan pada film.

Kesimpulan Pak Becquerel adalah garam uranium memancarkan radiasi yang tidak terlihat. Semula diduga radiasi tersebut adalah sinar-X karena sinar-X sudah ditemukan sebelumnya oleh Rontgen. Namun, ketika sejumlah peneliti (di antaranya Rutherford, Marie Curie, Pierre Curie, dan lain-lain) mengkaji lebih dalam radiasi tersebut, ternyata bukan sinar-X. Radiasi tersebut memiliki daya tembus jauh lebih tinggi dari sinar-X. Lalu radiasi apa dong. Karena belum ada nama, dikasih nama saja sinar Becquerel. Fredrick Soddy membuktikan bahwa pemancaran radiasi tersebut adalah implikasi dari perubahan unsur (transmutasi) dari satu unsur ke unsur lainnya.

Pada akhirnya para ilmuwan mengindentifikasi ada tiga jenis radiasi yang muncul akibat proses dalam inti atom.

Radiasi alpha menyebabkan unsur semula menjadi unsur baru dengan nomor atom berkurang dua dan nomor massa berkurang empat menurut persamaan

\( {}_Z{X1}^A \longrightarrow {}_{(Z-2)}{X2}^{(A-4)} + \alpha \)

Partikel alpha tidak lain daripada inti atom helium-4 yang dibangun oleh dua proton dan dua neutron. Jadi, sinar alfa bermutaan positif.

Radiasi beta menyebabkan unsur semula menjadi unsur baru dengan nomor atom bertambah satu dan nomor massa tidak berubah menurut persamaan

\( {}_Z{X1}^A \longrightarrow {}_{(Z+1)}{X2}^A + \beta \)

Sinar beta tidak lain daripada elektron bernergi sangat tinggi. Jadi, sinar beta bermuatan negatif.

Radiasi gamma tidak menybabkan perubahan nomor atom atau nomor massa. Radiasi gamma hanya menyebabkan energi inti menjadi lebih rendah sehingga lebih stabil. Sinar gamma tidak lain daripada gelombang elektromagnetik dengan energi sangat tinggi. Jadi, sinar gamma tidak memiliki muatan.

Pemancaran sinar gamma umumnya menyertai pemancaran sinar alpha dan sinar beta. Ketika inti telah memancarkan sinar alpha atau beta, seringkali inti belum stabil. Energi inti masih lebih tinggi. Untuk mencapai kesatabilan maka inti mengurangi energinya. Pengurangantersebut dalam bentuk pemancaran sinar gamma.

Unsur yang dapat memancarkan salah satu sinar di atas dinamakan radiositop. Satu unsur umumnya terdiri dari sejumlah isotop. Isotop tersebut bisa semunya merupakan isotop stabil. Tetapi ada juga unsur di mana sebagian isotopnya adalah radiositop.

Tiga jenis radiasi di atas memiliki daya tembus yang berbeda. Sinar alfa dapat ditahan oleh selembar kertas. Sinar beta dapat menembus kertas tapi dapa ditahan oleh selembar tipis aluminimum. Sinar gamma memiliki daye tembus sangat kuat. Sinar gamma hanya bisa ditahan oleh material padat dengan ketebalan cukup tinggi seperti timbal yang cukup tebal.