Sifat sifat inti dan ukuran inti

Sifat sifat inti:

Kita dapat memerikan suatu inti dengan sejumlah parameter yang relatif kecil: muatan listrik, jari- jari, massa, energi ikat, momentum, paritas, momen dipol dan momen kuadrupol magnet, dan energi keadaan tereksitasi. Ini semua merupakan sifat statik inti yang akan kita bicarakan secara singkat dalam kegiatan belajar ini.

Beberapa sifat statik inti dapat dirangkum sebagai berikut:

1. Rerata jari-jari inti: R = R0A^1/3 2. Rapat massa nukleon: 𝜌 =4^mNA

3𝜋R₀³A=4^mN 3𝜋R₀³

3. Energi ikat B suatu inti adalah perbedaan energi massa antara inti X dan unsur penyusunnya Z proton dan N neutron: B = Zm_p+ Nm_p-R_m X-^A_z Zm_e c²

Energi ikat inti dapat juga dihitung dengan persamaan: B = [Z_m H + Nm₁¹ _N - X^A_z ]c²

4. Energi pisah neutron adalah jumlah energi yang diperlukan untuk mengeluarkan sebuah neutron dari inti ^A_zX , yang dapat dihitung dengan persamaan:

S_n= B X^A_{Z N} - B^A-1_z-1X_N-1

= [m ^A-1_z-1X_N-1 - m X^A_{Z N} - m_n]c²

Energi pisah proton adalah jumlah energi yang diperlukan untuk mengeluarkan sebuah neutron dari inti ^A_zX yang dapat dihitung dengan persamaan

S_n= B X^A_{Z N} - B^A-1_z-1X_N

= [m ^A-1_z-1X_N - m X^A_{Z N} - m_n1¹H ]c²

5. Massa inti dan kelimpahan relatif nuklide diselidiki dengan spektroskop massa. Spektroskop massa pada dasarnya terdiri dari sumber ion, selektor kecepatan dan selektor momentum. Dalam selektor kecepatan terdapat medan listrik E dan medan magnet B yang diatur agar gaya listrik terhadap ion sama dengan gaya magnetiknya, sehingga kecepatan ionnya menjadi v =^E

B . Dalam selektor

momentum ion dilewatkan medan magnetik seragam sehingga bergerak dalam lintasan dengan jari- jari r =^mv

qB . Jika medan magnetik selektor kecepatan dan selektor momentum dijadikan satu, maka massa ion m =^qrB2

E . Untuk mengukur kelimpahan relatif berbagai isotop dari suatu unsur bisa digunakan spektrometer massa.

6. Untuk menentukan keadaan inti digunakan pengertian spin inti dan paritas inti. Momentum sudut total suatu inti yang berisi A nukleon disebut spin inti. Momentum sudut total ini mempunyai sifat- sifat vektor momentum sudut dalam mekanika kuantum sehingga I² = I(I + 1)ℏ² dan komponen- komponen kurangnyaIz = mℏ m = -I, -I + 1, . . . . I -1, I . Inti dengan A genap mempunyai I = bulat dan inti dengan A ganjil mempunyai I = tengahan. Paritas inti bisa mempunyai nilai + (genap) atau – (ganjil). Paritas dapat diukur secara langsung dengan menggunakan berbagai teknik peluruhan dan reaksi inti.

7. Untuk menyelidiki elektromagnetik sifat-sifat inti biasanya dihitung atau diukur momen multipol orde terendah (momen monopol listrik dan momen dipol magnetik). Momen monopol listrik inti adalah muatan inti Ze. Momen dipol magnetik dapat dinyatakan sebagai 𝜇 = g_l𝜇_N , dengan g_l adalah

faktor g yang berkaitan dengan momentum sudut orbit L (untuk proton g_l = 1), l adalah bilangan kuantum momentum sudut orbit, 𝜇N (= 3,1525 × 10^{-8 eV}_T) adalah magneton inti. Momen magnetik spin nukleon dapat dituliskan sebagai 𝜇 = g_e s 𝜇_N , dengan g_s adalah faktor g spin dan s =¹₂ untuk proton dan neutron. Masing-masing momen multipol elektromagnetik mempunyai paritas. Paritas momen listriknya (-1)^L dan paritas momen magnetiknya (-1)^L+1 , dengan L adalah orde multipol (L

= 0 untuk monopol, L = 2 untuk dipol, L = 3 untuk oktupol, dan sebagainya).

8. Struktur inti banyak diselidiki melalui sifat-sifat keadaan tereksitasnya. Keadaan tereksitasi inti bisa terjadi karena pemindahan, nukleon ke keadaan yang lebih tinggi energinya, atau menambahkan energi pada teras nukleon-nukleon yang berpasangan.

Ukuran inti

Ukuran dan Bentuk Inti Ukuran inti atom secara rinci tidak dapat ditentukan, namun eksperimen hamburan Rutherford memberikan bukti bahwa inti atom memiliki ukuran yang

berhingga.Eksperimen tersebut menunjukkan bahwa pada daerah tertentu partikel proyektil akan mengalami pembelokan, tidak diteruskan. Hal ini menunjukkan bahwa pada daerah tersebut terdapat partikel yang bermassa massif dan bermuatan positif.Model yang sering digunakan adalah model bola, namun model ini tentulah merupakan “peng-idealan” agar memudahkan dalam

karakteristik dan sifat-sifatnya.bentuk bola ini tidak selamanya bulat sempurna, namun ada juga yang lonjong atau pipih, sehingga sering juga dijumpai istilah “bola tidak jelas”. Model ini ditentukan oleh jumlah nukleon penyusun inti atom yang bersangkutan, juga bergantung dari kerapatan nukleon tersebut.

Sebagaimana diketahui bahwa dalam inti atom terdapat proton yang bermuatan positif sehingga terjadi gaya tolak antar nukleon (proton). Gaya tolak ini sangat kuat, namun tidak sampai

menghancurkan (memisahkan) partikel nukleon dari inti. Kenyataan ini menarik, karena suatu mekanisme tertentu sehingga nukleon-nukleon inti tetap menyatu meskipun mengalami gaya tolak Coulomb yang sangat besar terus-menerus. Gambar 2.1 memperlihatkan bahwa rapat inti atom pada dasarnya tidak bergantung pada nomor massa A, inti atom yang ringan dan inti atom yang berat memiliki kerapatan muatan (nukleon) yang hamper sama. Hal ini menunjukkan bahwa jumlah neutron dan proton tiap satuan volume kurang lebih tidak berubah diseluruh daerah inti atom, atau secara matematis

jumlah neutron dan proton volume inti atom =4^A

3𝜋R³≅ suatu tetapan (2.2)

Jadi

A ∝ R³

Atau

R ∝ A^1/3 (2.3)

Dengan memasukkan R₀ sebagai tetapan pembanding, maka persamaan (2.3) menjadi

R ∝ R₀ A^1/3 (2.4)

Tetapan R₀ biasanya ditentukan dari percobaan, besarnya bergantung dari inti atom yang ditinjau.

Dari berbagai percobaan diperoleh nilai dalam distribusi antara 1,2 x 10^-15m hingga 1,5 x 10^-15 m.

satuan yang lebih sering digunakan adalah dalam femtometer (10^-15), sehingga nilai R₀ dituliskan dalam rentang 1,2 fm hingga 1,5 fm. Para fisikawan juga sering mengungkapkan panjang ini dalam satuan Fermi (fm) sebagai penghormatan pada Enrico Fermi.