Radioaktivitas adalah karakteristik dari jenis materi tertentu. Semua materi terbuat dari unsur-unsur kimia, dan unsur-unsur terbuat dari atom. Sebagian besar atom stabil. Artinya, mereka tidak berubah seiring waktu. Namun, atom radioaktif berubah seiring waktu. Partikel kecil dan energi terbang keluar secara alami. Partikel dan energi yang dilepaskan adalah bentuk radiasi.
Atom-atom diubah sedikit setiap kali mereka melepaskan sesuatu. Mereka terus mengeluarkan partikel dan energi sampai diubah menjadi bentuk yang stabil. Proses itu disebut peluruhan. Jumlah waktu yang dibutuhkan setiap jenis atom untuk meluruh sangat bervariasi. Itu bisa kurang dari satu detik atau jutaan tahun. Ukuran laju peluruhan disebut paruh. Waktu paruh adalah waktu yang diperlukan untuk setengah dari sekelompok atom untuk meluruh menjadi bentuk yang stabil.
Apa itu Peluruhan radioaktif
Radioaktivitas adalah proses dimana inti atom tidak stabil melepaskan partikel subatomik energik atau radiasi elektromagnetik (EMR). Fenomena ini dapat menyebabkan salah satu unsur untuk berubah menjadi yang lain dan ikut bertanggung jawab untuk panas inti bumi. Radioaktivitas memiliki berbagai kegunaan, termasuk tenaga nuklir, dalam pengobatan, dan dalam penanggalan sampel organik dan geologi.
Hal ini juga berpotensi berbahaya, seperti partikel berenergi tinggi dan radiasi dapat merusak dan membunuh sel-sel, dan mengubah DNA, menyebabkan kanker.
Inti atom yang tidak stabil dikatakan mengalami peluruhan, yang berarti bahwa mereka kehilangan sebagian dari massa atau energi untuk mencapai keadaan lebih stabil, energi yang lebih rendah. Proses ini paling sering terlihat pada unsur yang lebih berat, seperti uranium.
Tak satu pun dari unsur-unsur yang lebih berat mempunyai isotop stabil, tetapi unsur yang lebih ringan juga bisa eksis dalam tidak stabil atau bentuk radioaktif, seperti karbon-14. Diperkirakan bahwa panas dari peluruhan unsur-unsur radioaktif mempertahankan suhu yang sangat tinggi dari inti bumi, menjaganya agar tetap dalam keadaan cair, yang sangat penting untuk pemeliharaan medan magnet yang melindungi planet ini dari kerusakan radiasi.
Peluruhan radioaktif adalah proses acak, yang berarti bahwa secara fisik tidak mungkin untuk memprediksi apakah atau tidak inti atom tertentu akan meluruh dan memancarkan radiasi pada saat tertentu. Sebaliknya, hal ini diukur dengan paruh, yang merupakan periode waktu yang diperlukan untuk setengah dari sampel yang diberikan inti meluruh.
Waktu Paruh berlaku untuk sampel dari berbagai ukuran, dari jumlah mikroskopis sampai semua atom dari jenis di alam semesta. Isotop radioaktif yang berbeda bervariasi dalam waktu paruh mereka, yang berkisar dari beberapa detik, dalam kasus astatine-218, miliaran tahun untuk uranium-238.
Kegunaan Radioaktivitas
Ketika ada banyak partikel dan banyak energi yang dilepaskan sekaligus, radioaktivitas bisa sangat berbahaya bagi manusia. Radioaktivitas dapat menyebabkan kanker dan penyakit lainnya. Namun, banyak atom yang secara alami bersifat radioaktif. Partikel dan energi yang dilepaskannya hadir setiap saat dan tidak berbahaya.
Radioaktivitas bahkan bisa sangat berguna. Radioaktivitas dapat membantu para ilmuwan mencari tahu berapa umur beberapa fosil. Para ilmuwan mengukur jumlah bentuk radioaktif dari unsur karbon dalam fosil. Fosil adalah sisa-sisa makhluk hidup, dan semua makhluk hidup memiliki karbon di dalamnya. Ketika makhluk hidup mati, karbon mulai membusuk. Jumlah yang tersisa dalam sebuah fosil menunjukkan berapa lama tanaman atau hewan itu mati. Fosil yang sangat tua akan memiliki lebih sedikit karbon radioaktif daripada fosil yang lebih baru karena lebih banyak karbonnya akan membusuk.
Unsur radioaktif uranium digunakan untuk membuat senjata nuklir dan energi nuklir. Dokter menggunakan radioaktivitas untuk mengobati beberapa kanker. Mereka dapat membuat partikel dan energi menyerang dan menghancurkan sel kanker.
Sejarah
Para ilmuwan tidak tahu tentang radioaktivitas sampai akhir 1800-an. Pada tahun 1895 Wilhelm Roentgen menemukan bentuk radiasi yang disebut sinar-X. Ilmuwan lain kemudian melakukan percobaan untuk mempelajari sinar-X dan untuk melihat apakah ada bentuk radiasi lain. Henri Becquerel dan Pierre dan Marie Curie menemukan bahwa ada bentuk lain. Mereka juga menemukan dua unsur radioaktif. Ketiga ilmuwan tersebut memenangkan hadiah Nobel atas penemuan mereka. Pada tahun 1899 Ernest Rutherford menemukan bahwa unsur radioaktif uranium mengeluarkan dua jenis sinar yang berbeda. Para ilmuwan sekarang tahu bahwa ada tiga jenis radiasi — alfa, beta, dan gamma. Radiasi alfa dan beta adalah berbagai jenis partikel yang dilepaskan oleh atom, sedangkan radiasi gamma adalah energi yang dilepaskan oleh atom.
Jenis peluruhan
Untuk menjadi stabil, inti tidak bisa terlalu berat, dan harus memiliki keseimbangan yang tepat dari proton dan neutron. Sebuah inti berat – yang memiliki sejumlah besar proton dan neutron – cepat atau lambat akan menurunkan berat badan, atau massa, dengan memancarkan partikel alfa, yang terdiri dari dua proton dan dua proton terikat bersama-sama. Partikel-partikel ini memiliki muatan listrik positif, dan, dibandingkan dengan partikel lain yang bisa dipancarkan, lebih berat dan lambat bergerak. Peluruhan alpha dalam unsur menyebabkannya berubah menjadi unsur yang lebih ringan.
Peluruhan beta terjadi ketika inti memiliki terlalu banyak neutron untuk jumlah tempat proton. Dalam proses ini, sebuah neutron, yang netral, secara spontan berubah menjadi proton bermuatan positif dengan memancarkan elektron bermuatan negatif. Elektron berenergi tinggi yang dikenal sebagai sinar beta, atau partikel beta. Karena ini akan meningkatkan jumlah proton dalam inti, itu berarti bahwa atom berubah menjadi unsur yang berbeda dengan lebih banyak proton.
Proses sebaliknya bisa terjadi di mana ada terlalu banyak proton, dibandingkan dengan neutron. Dengan kata lain, proton berubah menjadi neutron dengan memancarkan positron, yang merupakan anti-partikel bermuatan positif dari elektron. Hal ini kadang-kadang disebut peluruhan beta positif, dan hasil dalam atom berubah menjadi unsur dengan proton lebih sedikit. Kedua jenis peluruhan beta menghasilkan partikel bermuatan listrik yang sangat ringan dan cepat.
Meskipun transformasi ini melepaskan energi dalam bentuk massa, mereka juga dapat meninggalkan inti yang tersisa dalam keadaan “bersemangat”, di mana ia memiliki lebih banyak energi dari jumlah minimum. Oleh karena itu akan kehilangan energi ekstra ini dengan memancarkan sinar gamma – bentuk frekuensi sangat tinggi radiasi elektromagnetik. Sinar gamma tidak memiliki berat, dan berjalan dengan kecepatan cahaya.
Beberapa inti berat bisa, bukannya memancarkan partikel alpha, sebenarnya terpecah, melepaskan banyak energi, proses yang dikenal sebagai fisi nuklir. Hal ini dapat terjadi secara spontan dalam beberapa isotop dari unsur-unsur berat, seperti uranium-235. Proses ini juga melepaskan neutron. Serta terjadi secara spontan, fisi dapat diminta oleh inti berat dengan menyerap neutron. Jika bahan fisi tidak cukup dibawa bersama-sama, reaksi berantai dapat terjadi di mana neutron yang dihasilkan oleh fisi menyebabkan inti lainnya untuk membagi, melepaskan lebih banyak neutron, dan seterusnya.