sinar gamma

 SINAR g(GAMMA)

Sinar gama (seringkali dinotasikan dengan huruf Yunani gama, γ) adalah sebuah bentuk berenergi dari radiasi elektromagnetik yang diproduksi oleh radioaktivitas atau proses nuklir atau subatomik lainnya seperti penghancuran elektron-positron.

Sinar gama membentuk spektrum elektromagnetik energi-tertinggi. Mereka seringkali didefinisikan bermulai dari energi 10 keV/ 2,42 EHz/ 124 pm, meskipun radiasi elektromagnetik dari sekitar 10 keV sampai beberapa ratus keV juga dapat menunjuk kepada sinar Xkeras. Penting untuk diingat bahwa tidak ada perbedaan fisikal antara sinar gama dan sinar X dari energi yang sama -- mereka adalah dua nama untuk radiasi elektromagnetik yang sama, sama seperti sinar matahari dan sinar bulan adalah dua nama untuk cahayatampak. Namun, gama dibedakan dengan sinar X dari sumber mereka. Sinar gama adalah istilah untuk radiasi elektromagnetik energi-tinggi yang diproduksi oleh transisi energi karena percepatan elektron. Karena beberapa transisi elektron memungkinkan untuk memiliki energi lebih tinggi dari beberapa transisi nuklir, ada tumpang-tindih antara apa yang kita sebut sinar gama energi rendah dan sinar-X energi tinggi.

Sinar gama merupakan sebuah bentuk radiasi mengionisasi; mereka lebih menembus dari radiasi alfa atau beta (keduanya bukan radiasi elektromagnetik), tapi kurang mengionisasi.

Perlindungan untuk sinar γ membutuhkan banyak massa. Bahan yang digunakan untuk perisai harus diperhitungkan bahwa sinar gama diserap lebih banyak oleh bahan dengan nomor atom tinggi dan kepadatan tinggi. Juga, semakin tinggi energi sinar gama, makin tebal perisai yang dibutuhkan. Bahan untuk menahan sinar gama biasanya diilustrasikan dengan ketebalan yang dibutuhkan untuk mengurangi intensitas dari sinar gama setengahnya. Misalnya, sinar gama yang membutuhkan 1 cm (0,4 inci) "lead" untuk mengurangi intensitasnya sebesar 50% jujga akan mengurangi setengah intensitasnya dengan konkrit 6 cm (2,4 inci) atau debut paketan 9 cm (3,6 inci).

Sinar gama dari fallout nuklir kemungkinan akan menyebabkan jumlah kematian terbesar dalam penggunaan senjata nuklir dalam sebuah perang nuklir. Sebuah perlindungan falloutyang efektif akan mengurangi terkenanya manusia 1000 kali.

Sinar gama memang kurang mengionisasi dari sinar alfa atau beta. Namun, mengurangi bahaya terhadap manusia membutuhkan perlindungan yang lebih tebal. Mereka menghasilkan kerusakan yang mirip dengan yang disebabkan oleh sinar-X, seperti terbakar, kanker, dan mutasi genetika.

Dalam hal ionisasi, radiasi gama berinteraksi dengan bahan melalui tiga proses utama: efek fotoelektrik, penyebaran Compton, dan produksi pasangan.

Interaksi dengan materi:

*mempunyai daya tembus paling besar.

*tidak dibelokkan didalam medan magnetik

*sinar g memerlukan radiasi elektromagnetik dengan panjang gelombang lebih pendek

*foton g tidak banyak berinteraksi dengan atom suatu bahan dalam interaksinya dengan bahan mengalami peristiwa fotolistrik dan produksi pasangan

Dalam interaksi dengan bahan,seluruh energi foton diserap dalam bahan.

Energi yang diserap oleh atom ini dibawa oleh sebuah elektron,untuk membentuk pasangan elektron.Peristiwa ini yang disebut sebagai produksi pasangan.Foton sinar g juga dapat berinteraksi dengan elektron orbital melalui hamburan compton.

Urutan daya tembus dari yang lemah ke kuat adalah:sinar a, sinar b, sinar g. Sinar a dapat dihentikan oleh selembar kertas,sinar b dapat dihentikan oleh papan kayu setebal 2,5 cm,dan sinarg dapat dihentikan oleh beton.Sinar g merupakan sinar yang sangat ampuh,dan dapat digunakan untuk membunuh kuman,dan bakteri untuk sterilisasi alat kedokteran. Karena sinar ini sangat kuat dan dapat menembus kertas,dan plastik, sterilisasi dapat dilakukan setelah alat kedokteran itu dibungkus.

Intensitas sinar-sinar setelah menembus suatu bahan akan berkurang.

Pelemahan intensitas itu dinyatakan dengan rumus:

 

I=I₀e^-mx

keterangan:

-I = Intensitas (J/s m²)

I_o = Intensitas mula-mula (j/sm²)

e  = bilangan natural =2,71828

m = Koefisien pelemahan bahan keping (m^-1)

x = tebal keping (m)

Apabila intensitas sinar setelah melewati bahan =1/2 dari intensitas selum melewati bahan (I = 1/2 I₀)

1/2 I₀       = I₀e-^mx

I              = I₀e^-mx

1/2         = e^-mx

ln1/2      = -mx

ln1 - ln2 = -mx

0-ln2      = -mx

                                    x =     ln2/ m

x = 0,693/m

x disebut HALF VALUE LAYER (HVL) atau lapisan harga paruh, yaitu: lapisan atau tebal bahan yang membuat intensitas menjadi separuh dari intensitas semula.

INTERAKSI SINAR BETA DENGAN MATERI

SINAR b (BETA)

*sinar b tidak lain ialah partikel elektron.

*radiasi sinarb mempunyai daya tembus lebih besar dari pada a tetapi lebih kecil dari pada g

*sinar. b dibelokkan oleh medan listrik dan medan magnet.

*kecepatan partikel b berharga antara 0,32 c dan 0,7 c.

*jejak partikel b dalam bahan berbelok-belok.

*jejak yang berbelok-belok disebabkan hamburan yang dialami oleh elektron didalam atom

Partikel Beta adalah elektron atau positron yang berenergi tinggi yang dipancarkan oleh beberapa jenis nukleus radioaktif sepertikalium-40. Partikel beta yang dipancarkan merupakan bentuk radiasi yang menyebabkan ionisasi, yang juga disebut sinar beta. Produksi partikel beta disebut juga peluruhan beta.

Terdapat dua macam peluruhan beta, β⁻ and β⁺, yang masing-masing adalah elektron dan positron.

Peluruhan beta adalah peluruhan radioaktif yang memancarkan partikel beta (elektron atau positron). Pada kasus pemancaran sebuah elektron, peluruhan ini disebut sebagai peluruhan beta minus (β⁻), sementara pada pemancaran positron disebut sebagai peluruhan beta plus (β⁺).

Pada tingkatan partikel dasar, peluruhan beta terjadi karena konversi sebuah quark bawah menjadi sebuah quark atas oleh pemancaran sebuah boson W.

Pada peluruhan β⁻, interaksi lemah mengubah sebuah netron menjadi sebuah proton ketika sebuah elektron dan sebuah anti-neutrino dipancarkan:

.

Elektron yang dipancarkan bukanlah elektron orbital. Juga bukan elektron yang semula berada di dalam inti atom, karena asas ketidakpastian melarang elektron hadir di dalam inti atom. Elektron tersebut “diciptakan” oleh inti atom dari energi yang ada. Jika beda energi diam antara kedua inti atom sekurang-kurangnya E=mc², maka hal tersebut memang mungkin terjadi.

Dalam peluruhan β⁺, sebuah proton dikonversi menjadi sebuah netron, sebuah positron dan sebuah neutrino:

.

Jadi, tidak seperti peluruhan beta minus, peluruhan beta plus tidak dapat terjadi dalam isolasi, sebab harus ada suplai energi dalam proses “penciptaan” massa, karena massa netron (sebagai inti anak) ditambah massa positron dan neutrino lebih besar daripada massa proton (sebagai inti induk).

Jika proton dan netron merupakan bagian dari inti atom, proses peluruhan men-transmutasikan satu elemen kimia ke dalam bentuk lainnya. Sebagai contoh:

 (beta minus),

 (beta plus)

INTERAKSI SINAR ALFA DENGAN MATERI

SINAR a (ALFA)

*sinar tidak lain adalah inti atom helium (₂He⁴), bermuatan 2 e dan bermassa 4 sma

*sinar a dapat menghitamkam film. Jejak partikel dalam bahan radioaktif berupa sinar lurus.

*radiasi sinar a mempunyai daya tembus terlemah dibandingkan dengan sinar b dan sinar g

*radiasi sinar ini mempunyai jangkauan beberapa cm di udara dan di sekitar

  10^-2mm dan logam tipis.

*radiasi sinar ini mempunyai daya ionisasi paling kuat

*sinar a dibelokkan oleh medan magnetik

*berdasarkan percobaan dalam medan magnet dan medan lintrik dapat ditentukan kecepatan dan muatan sinara, yakni kecepatannya berharga antara 0,054 c dengan c = kecepatan cahaya dalam vakum

Peluruhan alfa adalah salah satu bentuk peluruhan radioaktif dimana sebuah inti atom berat tidak stabil melepaskan sebuah partikel alfa dan meluruh menjadi inti yang lebih ringan dengan nomor massa empat lebih kecil dan nomor atom dua lebih kecil dari semula, menurut reaksi:

dimana X dan X' menyatakan jenis inti yang berbeda. Kadang-kadang reaksi di atas ditulis juga sebagai:

Bentuk kedua juga digunakan karena, bagi pengamat awam, bentuk pertama tampak tidak stabil secara listrik. Pada dasarnya, inti yang baru terbentuk akan segera melucuti dua elektronnya untuk menetralisir kation helium yang lapar.

Partikel alfa sebenarnya adalah sebuah inti helium. Inti helium merupakan inti stabil dengan nomor massa dan nomor atom yang kekal. Peluruhan alfa dapat dianggap sebagai sebuah reaksi fisi nuklir sebab inti induk terpecah menjadi dua inti "anak" (daughter). Peluruhan alfa adalah salah satu contoh dari efek terowongan dalam mekanika kuantum. Tidak seperti peluruhan beta, peluruhan alfa diatur oleh gaya nuklir kuat.

radioaktifitas

RADIOAKTIFITAS

*Radio aktifitas adalah suatu gejala yang menunjukan adanya aktivitas inti atom,yang disebabkan karena inti atom tak stabil.

Gejala yang dapat diamati ini dinamakan:sinar radio aktif.

Dalam tahun 1896 seorang fisikawan Perancis Henry Becquerel(1852-1908) untuk pertama kalinya menemukan radiasi dari senyawa-senyawa uranium.Radiasi ini tak tampak oleh mata,radiasi ini dikenal karena sifatnya yaitu:

a.Menghitamkan film

b.Dapat mengadakan ionisasi

c.Dapat memendarkan bahan-bahan tertentu

d.Merusak jaringan tubuh

e.Daya tembusnya besar

Radiasi ini tidak dapat dipengaruhi oleh perubahan keadaan lingkungan seperti:suhu,tekanan suatu reaksi kimia.

contoh:uranium disebut bahan radio aktif,dan radiasi yang dipancarkan disebut sinar radio aktif.

Gejala ini diperoleh Becquerel ketika mengadakan penelitian terhadap sifat-sifat Fluoresensi yakni perpendaran suatu bahan selagi disinari cahaya.

Fosforecensi yaitu  berpendarnya suatu bahan setelah disinari cahaya, jadi berpendar setelah  tak disinari cahaya.

Fluorecensi dan Fosforecensi tidak bertentangan dengan hukum kekelan energi,bahan-bahan berpendar selagi menerima energi atau setelah menerima energi

Persenyawaan uranium tidak demikian halnya,radiasi persenyawaan uranium tanpa didahului oleh penyerapan energi,suatu hal yang sangat bertentangan dengan hukum kekelan energi

Namun setelah teori relativitas Einstein lahir,gejala itu bukan sesuatu yang mustahil,sebab energi dapat terjadi dari perubahan massa.

Penyelidikan terhadap bahan radioakivitas dilanjutkan oleh suami istri Pierre Curie(1859-1906),dan Marrie Currie(1867-1934),yang menemukan bahan baru.

Bila berkas sinar radioaktif dilewatkan melalui medan listrik dan medan magnet,ternyata hanya 3 jenis sinar pancaran yang lazim disebut sinar a,sinar b dan sinar g

a.Sinar a adalah berkas yang menyimpang ke keping negatif.Dari arah simpangannya,jelas bahwa sinar a adalah partikel yang bermuatan positif. Ternyata sinar a adalah ion He martabat (valensi)dua.  ₂a4 = ₂He⁴

Daya ionisasi sinar a sangat besar sedangkan daya tembusnya sangat kecil.

b.Sinar b adalah berkas yang menyimpang kearah keping positif,sinar b adalah partikel yang bermuatan negatif.Ternyata massa dan muatan sinar sama dengan massa dan muatan elektron. _-1b ⁰  =  _-1 e⁰

Daya ionisasinya agak kecil sedangkan daya tembusnya agak besar.

c.Sinar g adalah berkas yang tidak mengalami simpangan di dalam medan listrik maupun medan magnet.Ternyata sinar g adalah gelombang elektromagnetik