Apa Itu Partikel Alfa, Beta & Gamma?

Sinar alfa, beta, gamma: Kedengarannya hampir seperti tagline dari film jadul tentang alien dari luar angkasa, yang baru tiba di Bumi dengan gadget berteknologi ultra-tinggi mereka (dan semoga disposisi yang hangat). Pada kenyataannya, ini tidak terlalu jauh. Radiasi alfa, beta, dan gamma adalah entitas nyata di dunia fisika dan patut dihindari jika Anda dapat mengelolanya.

Anda mungkin tahu bahwa berbagai jenis atom dapat bergabung bersama melalui proses ikatan kimia untuk membuat molekul. Misalnya, dua atom hidrogen (H pada tabel periodik unsur) dan satu atom oksigen (O) dapat bergabung membentuk molekul air (H₂HAI). Molekul ini dapat dipecah menjadi ion H+ dan OH– dengan memutus salah satu ikatan O-H.

Dalam ikatan kimia, elektron dari atom yang berbeda berinteraksi, tetapi nukleusnya (bentuk jamak dari nukleus) tetap utuh. Ini karena gaya yang menahan proton dan neutron bersama-sama sangat kuat dibandingkan dengan gaya elektrostatik yang mendasari ikatan kimia antar atom.

Namun demikian, inti atom meluruh, biasanya secara spontan dan seringkali dengan kecepatan yang sangat rendah, tergantung pada unsurnya. Radioaktivitas ini hadir dalam tiga rasa dasar yang diperkenalkan dalam kalimat pertama artikel ini:

Atom pernah digambarkan dengan agak terburu-buru sebagai "hal terkecil yang tak terpisahkan" bahkan oleh orang-orang yang tahu. Definisi ini benar dalam beberapa hal: Ambil setiap elemen tunggal, atau zat yang terbuat dari komponen tunggal yang tidak dapat direduksi, dan atom adalah unit terkecil dari zat itu. Ada 118 unsur pada tabel periodik pada tahun 2020, 92 di antaranya terjadi secara alami.

Atom terdiri dari inti, yang memiliki satu atau lebih proton dan, kecuali hidrogen (elemen terkecil), setidaknya satu neutron. Mereka juga memiliki satu atau lebih elektron, ditemukan pada jarak tertentu dari nukleus pada tingkat energi tertentu.

Proton bermuatan positif dan elektron bermuatan negatif, dengan besar muatan yang sama pada masing-masingnya. Karena atom dalam keadaan dasar memiliki jumlah proton yang sama dengan jumlah elektron, atom adalah netral secara listrik kecuali terionisasi (yaitu, perubahan nomor elektronnya).

Nomor proton atom adalah nomor atomnya pada tabel periodik dan menentukan identitas (nama) elemen. Beberapa atom dapat memperoleh atau kehilangan neutron sambil terus hidup bahagia, tetapi jika inti kehilangan atau memperoleh proton sebagai gantinya, ini adalah pengubah permainan, karena sekarang apa pun elemennya memiliki nama baru dan atribut baru untuk digunakan saya t.

Gaya yang menyatukan proton dan neutron, bukan tanpa alasan, disebut gaya nuklir kuat. Inti atom dapat dianggap, dalam arti tertentu, duduk di pusat semua materi, sehingga ekstremnya stabilitas masuk akal dalam kosmos yang penuh dengan organisasi dan mampu menopang kehidupan setidaknya pada satu yang sederhana planet.

Tetapi inti tidak sepenuhnya stabil, dan seiring waktu, mereka meluruh, memancarkan partikel dan energi. Setiap unsur yang mengalami peluruhan radioaktif, atau lebih khusus isotop dari elemen yang sedang dipelajari, memiliki waktu paruh karakteristiknya sendiri, yang dapat digunakan untuk memprediksi berapa banyak inti yang akan meluruh dari waktu ke waktu sambil tidak memberikan informasi tentang satu inti pun. Dengan demikian mirip dengan risiko, pada dasarnya statistik probabilitas.

Waktu paruh suatu spesies radioaktif adalah waktu yang diperlukan oleh setengah dari inti yang tidak stabil dalam sampel untuk meluruh menjadi bentuk yang berbeda. Jumlah ini bisa sangat tinggi, hingga miliaran tahun, meskipun untuk karbon-14 sekitar 5.730 tahun (sebuah kesalahan dalam waktu geologis, jika bukan dalam peradaban manusia).

Berbagai jenis peluruhan radioaktif diberikan tiga huruf pertama dari alfabet Yunani. Jadi radiasi alfa memancarkan partikel yang sering diwakili oleh versi huruf kecil dari surat ini,. Akan tetapi, tidak biasa untuk menulis "α-radiasi."

Partikel semacam ini sama dengan inti atom helium (He). Helium adalah elemen kedua pada tabel periodik, dan dengan massa atom 4,00, ia memiliki dua proton dan dua neutron. Seluruh atom juga memiliki dua elektron yang menyeimbangkan muatan dua proton, tetapi ini bukan bagian dari partikel alfa, hanya nukleus.

Partikel-partikel ini sangat besar dibandingkan dengan jenis radiasi lainnya; partikel beta, misalnya, sekitar 7.000 kali lebih kecil. Ini di permukaan mungkin membuatnya tampak sangat berbahaya, tetapi sebenarnya yang terjadi adalah kebalikannya: The ukuran partikel berarti mereka menembus benda-benda, termasuk penghalang biologis seperti kulit, sangat buruk.

Partikel beta (-partikel) sebenarnya hanya elektron, tetapi mereka mempertahankan namanya karena penemuannya mendahului identifikasi formal elektron seperti itu. Ketika sebuah atom memancarkan partikel beta, ia juga memancarkan partikel subatomik lain pada saat yang sama yang disebut antineutrino elektron. Partikel ini berbagi momentum dan energi emisi partikel, tetapi hampir tidak memiliki massa (bahkan dibandingkan dengan elektron, itu sendiri hanya sekitar 9,1 × 10^–31 kg dalam massa).

Partikel beta, yang jauh lebih kecil dari partikel alfa, dapat menembus lebih dalam daripada rekan-rekan mereka yang jauh lebih masif.

Jenis partikel beta lainnya adalah positron, yang terjadi sebagai akibat dari peluruhan neutron dalam inti. Partikel-partikel ini memiliki massa yang sama dengan elektron, tetapi memiliki muatan yang berlawanan (karena itu namanya).

Sinar gamma, atau sinar-, merupakan hasil radioaktivitas yang paling berbahaya bagi manusia. Mereka tidak bermassa karena mereka bukan partikel sama sekali. "Sinar" sebenarnya kependekan dari istilah umum radiasi elektromagnetik (radiasi EM), yang bergerak dengan kecepatan cahaya (dilambangkan c, atau 3 × 10⁸ m/s) dan datang dalam berbagai kombinasi nilai frekuensi dan panjang gelombang yang produknya c.

Sinar gamma memiliki panjang gelombang yang sangat pendek dan karenanya memiliki energi yang sangat tinggi. Mereka mirip dengan sinar-X, kecuali bahwa sinar-X berasal dari luar nukleus. Mereka biasanya melewati tubuh manusia tanpa menyentuh apa pun, tetapi karena mereka sangat menembus, perisai timah setebal dua inci diperlukan untuk memastikan penghentiannya.

Partikel alfa dapat diabaikan dengan aman, sejauh ini berlaku untuk apa pun yang diklasifikasikan sebagai radiasi. Mereka hanya dapat melakukan perjalanan sekitar 4 hingga 7 inci (10 hingga 17 cm) di udara, dan energi mereka hilang saat menyerang proton dan neutron dari bahan apa pun yang mereka temui, mencegah mereka menembus lebih lanjut.

Sebagian besar kerusakan dari partikel beta berasal dari menelan, atau menelannya. (Hal ini juga berlaku untuk partikel alfa.) Minum atau makan bahan radioaktif adalah sumber utama kerusakan dari jenis radiasi ini, meskipun kontak yang terlalu lama pada kulit dapat menyebabkan luka bakar.

Sinar gamma dapat menembus tubuh tanpa mengenai apa pun, tetapi tidak ada jaminan bahwa mereka benar-benar akan melakukannya, dan mereka dapat melakukan perjalanan sekitar satu mil di udara. Karena mereka dapat menembus hampir semua hal selain melakukan perjalanan jarak jauh, mereka dapat merusak semua sistem tubuh dan keberadaannya di lingkungan dengan sistem kehidupan harus hati-hati dipantau.