Peluruhan Radioaktif: Detik-detik Inti Menuju Stabilitas
Thursday, May 15, 2025
Tahukah kamu bahwa beberapa inti atom di alam bersifat tidak stabil? Mereka akan berubah secara spontan, melepaskan partikel dan energi agar menjadi lebih stabil. Proses ini disebut peluruhan radioaktif.
.png)
Fenomena ini tidak hanya penting dalam dunia fisika, tetapi juga dalam kedokteran, arkeologi (penanggalan karbon), hingga pembangkit listrik tenaga nuklir.
Jenis-jenis Peluruhan Radioaktif
Secara umum, ada tiga jenis utama peluruhan:
1.Peluruhan Alfa (α)
Inti memancarkan partikel alfa, yaitu inti helium-4:
\[^A_Z\text{X} \rightarrow ^{A-4}_{Z-2}\text{Y} + ^4_2\text{He}\]
Contoh:
\[^{238}_{92}\text{U} \rightarrow ^{234}_{90}\text{Th} + ^4_2\text{He}\]
2. Peluruhan Beta Minus (β⁻)
Neutron berubah menjadi proton, memancarkan elektron ($\beta^-$) dan antineutrino:
\[^A_Z\text{X} \rightarrow ^A_{Z+1}\text{Y} + \beta^- + \bar{\nu}_e\]
Contoh:
\[^{14}_6\text{C} \rightarrow ^{14}_7\text{N} + \beta^- + \bar{\nu}_e\]
3. Peluruhan Beta Plus (β⁺)
Proton berubah menjadi neutron, memancarkan positron ($\beta^+$) dan neutrino:
\[^A_Z\text{X} \rightarrow ^A_{Z-1}\text{Y} + \beta^+ + \nu_e\]
Contoh:
\[^{11}_6\text{C} \rightarrow ^{11}_5\text{B} + \beta^+ + \nu_e\]
4. Peluruhan Gamma (γ)
Inti tereksitasi memancarkan energi dalam bentuk gelombang elektromagnetik (tanpa mengubah A dan Z):
\[^A_Z\text{X}^* \rightarrow ^A_Z\text{X} + \gamma\]
Waktu Paruh: Seberapa Cepat Inti Meluruh?
Setiap isotop radioaktif memiliki karakteristik waktu peluruhan yang khas, disebut **waktu paruh** ($t_{1/2}$). Ini adalah waktu yang dibutuhkan agar **setengah jumlah inti radioaktif** meluruh.
Hubungan antara jumlah inti sisa $N$, jumlah awal $N_0$, dan waktu $t$:
\[N = N_0 \cdot e^{-\lambda t}\]
dengan $\lambda$ adalah konstanta peluruhan, dan berkaitan dengan waktu paruh melalui:
\[t_{1/2} = \frac{\ln 2}{\lambda}\]
Aktivitas Peluruhan: Seberapa Aktif Suatu Sumber?
Aktivitas radioaktif menyatakan jumlah peluruhan per detik, dinyatakan dalam satuan **Becquerel (Bq):
\[A = \lambda N\]
Semakin besar $N$, semakin aktif sumber tersebut.
Energi Peluruhan: Dari Massa Jadi Energi
Setiap reaksi peluruhan melibatkan sedikit perbedaan massa antara sebelum dan sesudah peluruhan. Selisih ini diubah menjadi energi, sesuai dengan:
\[E = \Delta m \cdot c^2\]
Biasanya massa diukur dalam satuan massa atom (u), dan energi dalam MeV, dengan konversi:
\[1\, \text{u} = 931{,}5\, \text{MeV}\]
Contoh Soal: Perhitungan Waktu Paruh dan Energi
Sebuah sampel mengandung \(1{,}0 \times 10^{20}\) inti radioaktif. Setelah 10 hari, jumlah inti tersisa menjadi \(2{,}5 \times 10^{19}\). Hitung waktu paruhnya.
Gunakan:
\(\frac{N}{N_0} = e^{-\lambda t}
\Rightarrow \lambda = \frac{1}{t} \ln\left( \frac{N_0}{N} \right)\)
\[\lambda = \frac{1}{10} \ln\left( \frac{1{,}0 \times 10^{20}}{2{,}5 \times 10^{19}} \right)
= \frac{1}{10} \ln(4) = \frac{1}{10} \cdot 1{,}386 = 0{,}1386\, \text{hari}^{-1}\]
\[t_{1/2} = \frac{\ln 2}{\lambda} = \frac{0{,}693}{0{,}1386} \approx 5\, \text{hari}\]
Peluruhan radioaktif mungkin terjadi dalam hitungan mikrodetik atau ribuan tahun, tapi konsep dasarnya selalu sama: inti tidak stabil akan berubah menuju stabilitas, sambil memancarkan partikel dan energi. Dengan memahami waktu paruh, aktivitas, dan energi peluruhan, kita dapat memanfaatkan radioaktivitas secara aman dan cerdas—baik untuk diagnosa medis, penelitian ilmiah, maupun pembangkit energi masa depan.