RADIASI BETA (β)
RINGKASAN Pemancaran elektron (β-) atau positron (β+), atau penangkapan elektron pada orbit terluar oleh inti induk (tangkapan elektron), disebut pemancaran radiasi β. Pada pemancaran radiasi β-, meskipun jumlah muatan inti tidak berubah, tetapi nomor atomnya bertambah 1, sedang pada pemancaran radiasi β+ dan penangkapan elektron, nomor atomnya berkurang 1. Energi elektron yang dipancarkan secara kontinu tidak berubah. Radiasi β seringkali disertai oleh radiasi γ. URAIAN 1. Radiasi β Pemancaran radiasi β adalah proses inti atom atau penyusun inti memancarkan elektron (β-) atau positron (β+) dan terbentuk inti atau partikel lain, sebagai contoh: neutron proton Cu-64 Na-24 C-11
ββ+ βββ+
+ + + + +
proton neutron Zn-64 Mg-24 B-11
Selain itu, inti atom dapat menangkap elektron, sehingga proton akan berubah menjadi neutron. Fenomena ini pertama kali diramalkan oleh KAWA dan SAKATA pada tahun 1935. Peristiwa ini disebut dengan penangkapan elektron dan sejenis dengan radiasi β. Unsur radioaktif alam yang diketahui pertama kali mempunyai sifat dapat memancarkan radiasi β adalah Ra dan Th. Sehubungan dengan kemajuan penelitian di bidang pembelahan inti dan produksi inti buatan diketahui bahwa pada dasarnya semua inti atom dapat memancarkan radiasi β. Pada pemancaran radiasi β, jumlah muatan inti atom tidak berubah, tetapi pada pemancaran radiasi β-, nomor atomnya bertambah 1, sedang pada radiasi β+ dan tangkapan elektron, nomor atomnya berkurang 1. 2. Energi dari Radiasi β
Berbeda dengan spektrum energi yang dipancarkan oleh partikel α yang bersifat diskrit, spektrum energi partikel β (elektron dan positron) bersifat kontinu, seperti ditampilkan pada Gambar 1, yang berarti bahwa besarnya energi mempunyai rentang dari harga terkecil tertentu sampai harga terbesar tertentu. Hal ini pertama kali ditemukan oleh Chadwick pada tahun 1914. Pada tahun 1927, C.D. Ellis dan W.A. Wooster memasukkan RaE (Bi-210) ke dalam pengukur panas, dan mengukur energi semua radiasi yang mengandung partikel β yang dipancarkan. Hasilnya menunjukkan bahwa besarnya energi 1 inti atom RaE yang dipancarkan rata-rata sebesar 350 ± 40 keV. Besarnya energi ini lebih kecil dari nilai maksimum spektrum energi partikel β yang dipancarkan oleh RaE, yaitu sebesar 1050 keV, tetapi hampir sama dengan nilai rata-rata spektrum yaitu 390 ± 40 keV. Dengan kenyataan ini, dapat disimpulkan bahwa partikel β yang dipancarkan mempunyai spektrum energi yang kontinu. Pada tahun 1932, Sir J. Chadwick menemukan neutron, dan W. Heisenberg mengemukakan teori bahwa inti atom terdiri dari proton dan neutron. Dari penemuan ini, maka orang berpendapat bahwa radiasi β adalah perubahan inti dan dapat dituliskan sebagai berikut: neutron
proton + e-
Pada tahun 1931, V. Pauli menemukan jawaban terhadap persoalan energi dan penyimpanan energi gerak sudut pada radiasi β, dengan memperkirakan bahwa pada waktu pemancaran radiasi β, dalam waktu yang bersamaan dipancarkan pula partikel tidak bermuatan, yang disebut neutrino. Partikel yang dipancarkan bersama elektron disebut anti neutrino, dan partikel yang dikeluarkan bersama positron dinamakan neutrino. neutron proton 3.
proton + e- + n" (anti neutrino) neutron + e+ + n (neutrino)
Energi Radiasi β
Energi radiasi β (Q ) adalah energi gerak dari elektron dan neutrino. Q = Ee + Eν.
(1)
Ee dan Eν dari masing-masing partikel β tidak selalu sama, dan seperti ditampilkan pada Gambar 1, Ee akan mencapai maksimum pada waktu Eν = 0. Untuk suatu inti atom yang mempunyai jumlah proton Z buah, dan N buah muatan atom netral MZ, N, cara penyimpanan energi pada waktu radiasi β menjadi,
MZ, N c2 = MZ + 1, N – 1 c2 + Q
(2)
Selanjutnya, syarat energi untuk dapat terjadinya radiasi β adalah, Q = (MZ, N – MZ + 1, N – 1) c2 > 0
(3)
Dengan cara yang sama, untuk radiasi β+ adalah, Q = (MZ, N – MZ - 1, N + 1 – 2 m) c2 > 0
(4)
Sedangkan untuk penangkapan elektron orbital adalah, Q = (MZ, N – (MZ – 1, N +1) c2 – 1 > 0
(5)
Dalam persamaan tersebut, notasi 1 adalah energi ambang elektron orbit. λ = (log2) / t½ = N (W) dW (W=1, W max) = Cf (Z, Wmax)
(6)
Gambar 1.
Gambar 2.
Gambar 3.
Sumber : www.batan.go.id
