WidyanuklidVo13.No.2 Agust 2000:10-15
Tokoh Dalam Sejarah Penemuan Atom daD Radiasi
Rini Rindayani daft Bagiyono'
Abstrak Tokoh Dalam Sejarah PeDemuaD Atom daD Radiasi. Dipaparkanriwayat singkat beberapatokoh, ErnestO. Lawrence,HermanJosephMuller, JeanFrederic Joliot dao Irene Curie,Lise Meitner, Rutherforddao Roentgenyangberperandalam sejarahpenemuandao pemahaman atom, radiasidao pemanfaatannya.
Abstract People in the History of atom and radiation discovery. This paper notes about some people,ErnestO. Lawrence,Herman JosephMuller, JeanFrederic Joliot and Irene Curie, Lise Meitner, Rutherford and Roentgenwho have significant role on the discoveryof and understandingon atom,radiationand its usage.
ErnestO. Lawrence Selarnatabun 1920,llanya ada satu metode untuk menyelidiki inti, yaitu metode yang telah dikembangkanoleh Ernest Rutherford, yang terdiri dari penembakan inti oleh partikel alpha. Masalahutarnatentang teknik ini adalahbagaimanamengatasitenagatolak menolakantara muatanpositif partikel alpha dan muatanpositif daTitarget. Secararelatif energi rendah yang dimiliki oleh partikel alphamenambahpermasalahan. Metode Rutherford dapat berlaku untuk elemen dengan nomor massa ringan yang mempunyaimuatan Ulti kecil, sedanguntuk elemendengan nomor massatinggi metode ini tidak berlaku. Untuk mengatasimasalah ini, sejumlah mesin dikembangkan untuk mempercepatpartikel bermuatan menjadi berenergi tinggi. Siklotron dari Ernest LawrenceteIbukti merupakanperalatanyang terpentingdalamfisika energitinggi. Lawrence memail;uni gagasan untuk siklotron pada tabun 1929 setelah adanya artikel yang disusun oleh Rolf Wideroe. StatPusdiklatBatan
10
Artikel ini menjelaskanakseleratoryang menggunakan sepasang silinder yang dipasangsecaralinier denganmedanlistrik bolak balik. Lawrencemempunyaigagasan merubahsusunansilinderWideroemenjadi ruanganberl>entukD (D-shapedchambers) danposisinyaantarakutnbmagnet. DalamD-shapedchambers,ion (misalnya proton) dipercepatdalam beberapatahapan di alas lintasanspiral. Siklotron yang kecil mampu menciptakanion yang berenergi tinggi. Walaupun mesin pertama dari Lawrence hanya berdiameter 4,5 inchi, tetapi mesin ini dapat mempercepatproton menjadi 80.000eV. SelanjutnyaLawrence menggunakan siklotronuntuk menyelidiki proses reaksi inti untuk menghasilkan bennacam-macam isotopbarn dan berguna untuk kesehatan (misalnya P-32 yang digunakan dalam percobaan awal untuk melawan leukimia). Untuk usahanya ini, LawrencemendapathadiahNobeldi bidang Fisikapadatahun1939. Saat ini, turunan dari siklotron generasi pertamaterns digunakan untuk mengatasi
Tokoh DalamSejarahPenemuan atomdanRadiasi
kanker dan telab telbukti merupakan peralatan fisika yang paling berguna da1am penyelidikan bahan alamo
Herman JosephMuller Herman Muller adalah bapak genetika radmsi. Ia memulai kariemya bersama TH.Morgan mempelajari mutasi lalat buah (Drosophila). Muller merasa tidak puas dengan laju mutasi pada Drosophila dan kemudian ia meningkatkan laju mutasi dengan menggunakan ~. Meskipun demikian ia tetap merasa tidak puas, kemudian ia meradmsi lalat dengan sinar-X sebesar 50 kV (November 1926) yang menghasilkan perubahan besar dalam mutasi. Dialah yang pertama kali menunjukkan adanya perubahan genetika karena radiasi. Selanjutnya, secara kuantitatif ia menentukan frekuensi mutasi. Walaupun demikian, pekerjaaIl ini menyita waktu selama hampir dua dekade untuk diakui dengan penghargaaIl Nobel. Pekerjaannya tertunda karena peranannya di sayap kiri politik, pandangannya yang kontroversial dalam genetika dan karena opininya mengenai bahaya radiasi yang kurang populer. Pada tahun 1931, kritik yang kerns dan tekanan menyebabkan Muller meninggalkan Amerika. Satu tahun kemOOian ia tinggai di Leningrad, memimpin laboratorium genetika pada institut botani terapan. Akhirnya karena adanya teror penlerintahan Stalin dan pertentangan dengan Trofirm Lysenko menyebabkan Muller meninggaIkan Skotlandia, di maJla ia dan S.P .Ray Chaudhuri mempelajari frekuensi mutasi dan ketergantungan laju dosis. Pada saat itu, ia mulai mengingatkan tentang penyinaran radiasi yang tidak berguna dan adanya resiko kanker dan efek genetik yang dapat menlmm kepada generasi berikutnya. Akhir tahun 1940, mulai ada program percobaan senjata nuklir dan Muller kembali ke Amerika dan ia memberi kritik keras terhadap Atonric Energy Commission (AEC) tentang adanya bahaya fallout di selumh dunia. Akibatnya, AEC tidak
mengirim Muller sebagai wakil dari Amerika pada seminar intemasionalpada tabun 1955 mengenaipenggunaantenaga atom untuk tujuan damai. Walaupun demikian, Muller tetap hadir dan pada akhirnya setiap penyaji menggunakan referensi dari basil kerjanya dan ia mendapatsambutanmeriah.
Jean Frederic Joliot dan Irene Curie Pada tabun 1925, Frederic loliot mendapat kedudukan sebagai asisten khusus Marie Curie. Tahun berikutnya, ia menikah dengan putri Marie Curie yaitu Irene, yang mempakan ternan sejawat yang hebat. Frederic adalah seorang ah1i kima, sedang Irene adalah seorang ahli fisika. Pada awal kariemya, mereka banyak mendapat kegagaian dibanding dengan keberhasilan. Tidak hanya itu saja, mereka juga gagai dalam menemukan neutron, mereka salah mengidentifikasikannya sebagai sinar gamma.. Mereka juga gagal dalam menemukan positron. Akhimya pengamatan mereka mengarah ke penemuan radioaktivitas buatan, yang membuat mereka menjadi terkenal. Frederic dan Irene menyatakan bahwa penembakan aluminium dengan partikel alpha akan menghasilkan pancaran neutron dan positron. Peristiwa yang terjadi ternyata seperti yang mereka harapkan, yaitu neutron hanya dipancarkan apabila aluminium ditembak oleh partikel alpha. Yang mengherankan Frederic dan Irene adalah adanya pancaran berikutnya dari positron setetah somber alpha keluar dari target Selanjutnya Frederic dan Irene melakukan analisis yang menunjukkan bahwa penembakan alpha yang menghasilkan positron diikuti pula oleh pancaran radionuklida phospor yang berasal dari aluminium. Mereka bukan hanya merupakan penemu radionuklida buatan saja, tetapi juga mempakan peneliti pertama yang menegaskan transmutasi yaitu pembahan dari satu elemen menjadi elemen lain. Saat itu metode yang ada hanyalah 11
WidyanukIid Vol3. No.2 Agust 2000:10-15
metode untuk mengllaSiIkanzat rndioaktif untuk kesehatan dan penelitian ilmiah. Sekamng ini telah ada metode untuk menciptakanbermacam-macam radio-isotop. Dampaknyasangatbesar.Untuk penemuan ini Joliot -Curie memenangihadiah Nobel dalam bidang kimia pada tahun 1935.Usaha selanjutnya,dalam PerangDunia II, mereka membantumenghalangiusahaJerman untuk mengembangkan born atom dengan meyakinkan bahwa seluruh persediaanair beratdari Norsk Hydro Plant telah amandan diangkut ke Inggris sebelum Perancis dan Norwegia datang. Setelah PerangDunia II, mereka memberikansumbanganyang besar dalam pembangunanreaktor nuklir Perancis yangpertama.
Lise Meitner Nama Lise Meitner selalu dihubungkan dengan penemuan besar dari fisi nukfu. Sepanjang kariemya ia banyak membuat kontribusi yang berarti dalam semuabidang ilmu pengetahuan.Pada saat mendapatgelar doktor dalambidang tisika pada tahun 1906, Meitner pergi ke UniversitasBerlin, di sana ilia mulai mengadakc'm kerja sama dengan Otto Hahn.
dihasilkan apabila inti uranium ditembak oleh neutron. Lalu Hahn menulis suratke Meitner sebagai berikut : " Uranium tidak akan dapatmembelahmenjadiBarium coba beri penjelasan lain yang memungkinbn". Ketika mengunjungikeponakannyaOtto Frisch untuk liburnn Natal di Denmark, Meitner dan Frisch membuktikanbahwa pembelahan atom uranium merupakan kemungkinanberdasarkanenergi. Mereka menggunakan model atom Niels Bohr untuk menjelaskan neutron sebagai penyebabosilasidaIaminti Uranium.
Ernest Rutherford Rutherford lahir di Bridgewater dekat Nelson. New Zealand. Ornng tuanya berimigrnsike NewZealanddari Inggris 30 tahun sebelumnya. Rutherford tennasuk anak yang cerdasdi sekolahnya,walaupun ia tidak mempunyaiketertarikanyang nyata pada bidang ilmu pengetahuan. fa kemudian menjadi salah seorang mahasiswa di Canterbury College, Christchurch, di mana ketertarikan dan kemampuandi bidang ilmu pengetahuannya berkembang dan ia lulus dengan penghargaandi bidang matematika dan sains. Ia kemudian bekerja di Canterbury melakukanpenelitandan mengembangkan detektor radio yang bekerja berdasarl
Hasil pertama kerjasama ini adalah penemuan teknik mltuk memumikan zat radioaktif, yang didapat dari keuntungan energi dari atom y;mg dih:l~lkan dalam peluruban alpha. Selanjutnya, di Institut Kaiser Wilhelm di Austria, dialah yang pertamakali menjelaskan bagmm:tnakonversi elektron dihasilkan ;lpalabila energi sinar gamma digunakan untuk mengeluarkan elektron orbital. Dia juga yang pertamakali menetapkandeskripsi tentang asal -usul elektron auger,contohnyaelektron dari kulit orbit terluar yang dikeluarkan dari atom ketika elektrontersebutmenyerapenergiyang dilepaskanoleh elektl'onlain yang jatuh ke tingkatenergiyanglebihrendah. Ketika Nazi Jerman menduduki Austria pada tahun 1938, Meitner yang adalah seorang Yahudi, mehlrikan diri ke Swedia. Selama ilia tidak ada, Hahn dan Fritz Pada umur 28 tahun, Rutherford Strassmannmelanjutkan penelitian mereka mem~leh gelar profesordi University of dan menunjukkan bahwa Barium akan McGill di Montreal, Canada, dengan 12
Tokoh DalamSejarahPenemuan atomdan Radiasi
bidang ~litian
radioaktifitas. Basil mengusuIkanbahwa atom dibentuk oleh ~nelitian yang sangat bernrti OOalah suatu material padat dengan inti yang idenrifik~siradiasipartikel alpha. bermuatan positif dengan elektron yang mengelilinginya,sepertisistemtatasurya. .Pada tabun 1902, ia bekerjasama dengan
Frederick Soddy, ia mengemukakanteori Rutherford sampai pada kesimpulan transformasi sponlan dari ~IUIUhaD tersebut setelah mendapatkan beberapa rndioakb( yaibJ ~rubahao atom rndioaktif penemuan dengan ternan sejawatnya. menjadi atom yang belbeda setelah Mereka menemUkan bahwa dengan memancaIkaD rndioaktif. menembakkan partikel alphapadalembaran emas tipis dan dengan mengukur sudut Pada tahun 1903 Rutherford menulis karya defleksi dari partikel alpha yang telah ilmiah tentangladio.-tktivitasdan pada tahun menembus lembaran tersebut. Basil 1904 ia menerbitkanbukunya yang pertama pengukuranmenunjukkanadanyapantulan tentang ladioaktivit;as. Pada tahun 1906 dengan arab 180 derajat, yang berarti University of Manchestermenawarkanposisi partikel alpha dipantulkankembali ke arab professordengan sy:uat Rutherford bersedia semula oleh lembaran emas. Penemuan bekerja di sana sampai pensiun. Rutherford tersebut mempakan sesuatu yang menerima tawarnn itu dan pindah ke revolusioner dan menjadikan dasar ham Manchesterpadatahlm 1907. dari iImu pengetabuan nuklir. Rutherford menerima hadiah Nobel di Pada tabun 1912 Niels Bohr bergabung bidang kimia untuk hasiI kaJyanyadi bidang dengan Rutherford dan memperkenalkan ladioaktivitas pada tahun 1908. Dengan teorinyatentangasal-usulatom. bantuan 15 murid-muridnya, Rutherford Pada tabun 1919 Rutherford berhasil melakukanpenelititanmengenaiasal muasal mengikuti jejak J.J. Thomson sebagai terjadinya radiasi partikel alpha. Dari basil professordi bidang fisika di Laboratorium penelitiannya ia sampai pada suatu Cavendish, Cambridge. Berkat pengamh kesimpulan bahwa partikel alpha pada Rutherford, Laboratorium Cavendish dasamyaadaIahatomhelium menjadi bertambah besar dan juga Pada tahun 1908 Rutherford melakukan reputasinyabertambah,walaupunia mulai penelitian sederhana menggtlanakan gas mengurangikegiatannyasecaralangsungdi Iadon yang melurull dengan memancarkan bidang penelititan. partikel alpha. Gas Radon tersdJut ia Pada tabun 1919 Rutherford berhasil tempatkandalam sebuahwadah gelas yang melakukanpercobaanyang sangatpenting juga berisi sebuall tabung kaca yang di bidang fisika nuklir ketika ia menembaki dihampakanyangberisi elektrodapadake dua gas nitrogen dengan partikel alpha dan ujungnya (sarna seperti tabung fluoresen). memperoleh isotop oksigen dan proton Pelalatan tersebut dibiarkan beberapahari sebagaihasilnya. Pembahandari nitrogen setelah diberikan suatu tegangan tinggi menjadi oksigen tersebut merupakan diantaIa ke dua elek1rodenya.Hasil lucutan perubahanyangpertamadibuatdengancara listrik yang dianaIisis menunjukkan bahwa reaksi nuklir. Penemuan tersebut spektrum yang dipancarkan adaIah sarna merangsang para peneliti untuk lebih dalam dengangashelium. meneliti transmutasi,asal-usulserta sifatPada tahun 1911 Rutherford sifatradiasi. Pada tabun 1920 Rutherford memberi mengumumkan penlikirannya yang paling revolusionertentangasal-usul atom. Sampai nama inti hidrogen yang terlempar tadi saatitu atom dianggJlpsebagaisuatupartikel dengan nama proton. Rutherford bermuatan positif yang dikelilingi oleh bekerjasama dengan fisikawan Inggris muatan negatif yang bergemk, Rutherford Frederick Soddy mengembangkanteori 13
WidyaouklidVol3. No.2 Agust 2000:10-15
radioaktivitas yang dipakai pam ilmuwan sampai sekarang. Ia juga berllasil memperkirnkan adanya ne1ron, yang kemudiandiketemukallolehJamesChadwick Pada tabun 1914 Rutherford memperoleh gelar kebangsawanan.Antara tabun 1925 sampai dengan 1930 ia menjadi presideD Royal Societydan menjadi Baron Rutherford of Nelsonpada tabun 1931,penghargaan alas basil karyanya. Lord Rutherford meninggai pada buian 19 Oktober 1937 dan ia dimakambn di Westminster Abbey dekat denganmakam Sir Isaac Newton. Beberapa basil karyanya adalall Radioactivity (1904); Radiations from Radioactive Substances (1930), yang ia tuiis bersama fisikawan Inggris Sir James Chadwick and Charles Drummond Ellis, dan The Newer Alchemy (1937).
Willem Conrad Roentgen Roentgendi lahirkiln di Lennep, Jennan padatabun 1845dan dibesarkandi BelandaIa memperolehgelar kesarjaanaannya di bidang matematika dan fisika dari 1868 S3lllpai dengan 1872dan di University of Strasbourg di Gennanydari 1872S3lllpaidengan1874. Ia mulai mengajar1isikapada tabun 1874, di the University of Strasbourg,kemudian pindah ke Agricultural Academy di Hohenheim,Gennany-pada tabun 1875,dan kembali lagi ke Strasbourgpada tabun 1876. Pada tabun 1879 ia menjadi professor di bidang fisika di University of Giessen di Jerman,tempatdi mana ia menetapS3lllpai t3hun 1888. Pada tabun 1888 ia menjadi profesorfisika dan direktor Physical Institute di University of Wiirzburg. Ia menerima jabatan sebagaiprofesordi bidang fisika dan direktor Physical Science Institute di University of Munich pada tabun 1899 dan mengajar di sana saInpai ia pensiun pada tabun 1920.
Roentgenmembuatpenemuanyang tidak disengajapada tangg~ll 8 November 1895, ketika sedangmeneliti pancarandari sebuah tabung Crookes. (suatu tabung hampa dari 14
kaca yang mempunyai elektroda pada kedua ujungnya) Pancarnn cahaya yang dilihat oleh Roentgen disebut cahaya katoda, yang berisi elektron kecepatan tinggi yang berasai dari elektroda negatif apabila diberi teganganpada tabung tersebut. Sinar katoda membuat tabung hampa tadi menjadi berpendar, apabila tingkat kehampaannya daD tegangannya cukup tinggi. Sinar katoda adalah sangat lemah daD tidak dapat menembus gelas ataupun selembar karton (para peneliti menggunakan jendela alumunium da1am tabung han1pa apabila mereka ingin mempelajari sinar katoda di lOaf tabung), tetapi sinar katoda, mampu mengeksitasi molekul barium platinocyanide daD membuat lapisan yang dicat dengan barium platinocyanide menjadi berpendar. Pada saat itu Roentgen sedang menggunakan sebuah tabung Crookes yang tidak dilengkapi dengan jendela alumunium daD ia menyelubungi tabung tersebut dengan karton hitam untuk dapat melihat dengan lebih baik perpendaran dari tabung. Temyata kemudian ia menemukan suatu perpendaran yang berasai dari sebuah layar yang dicat dengan barium platinocyanide yang terletak agak jauh dari tabung. Ia tabu persis bahwa sinar katoda tidak akan mampu melakukan haI tersebut, sebab sinar katoda tidak akan dapat menembus gelas ataupun menembuskarton. Roentgen melakukan res ulang untuk meyakinkan bahwa tabung Crookes tersebutlah yang menjadi somber pancaran sinar yang membuat layar menjadi berpendar. Ia menemukan bahwa pancaran sinar tersebutlah yang memang menyebabkan peristiwa berpendamya layar. Ia merupakan orang pertama yang menemukan peristiwa tersebut, sebab belum ada seorangpun yang telah melakukan percobaan seperti itu Roentgen menyebut pancaran tadi sebagai X-rays (x adalah simbol dari suatu hal yang tidak diketahui dalam matematika) daD ia mulai meneliti sinar tersebut lebih mendalam
Tokoh DalamSejarahPenemuan atom danRadiasi
Ia kemudian menemukan bahwa plat fotografi yang terlctak di dalam laci di ruangan yang sarna dengan di mana percobaan itu dilakukan menjadi berkabut (menghitam)dan ketika ia memprosesplat film tersebutia menemukangambar sebuah kunci yang terletak di alas meja. Ia barn menyadari bahwa sinar X dapat dengan mudah menembusrneja kayo , tetapi relatif sukar menembus kunci besi. Dengan menggunakan layar yang dicat denganbarium platinocyanidedan sebuahtabung crooke,ia dapat menghasilkangambar sebuahpiringan timbal dan juga kerangka tangannya yang sedangmemegang piringantersebut. Penemuantersebllt membuktikan bahwa sinar X dapat menembusmaterial dengan tingkat penembusaJl yang berbeda-beda. Setelah ia memepe~enalkanpenemuannya tersebut, para peneliti lainnya mulai tertarik untuk meneliti lebih lanjut penemuannya. Kemudian sinar-x mulai diterapkan dalam pemeriksaaangigi, pengujiandi industri dan banyakbidanglainnya. Sumber internet
Kembali ke Jurnal 15
