Sinar-Sinar Radioaktif

Di bawah ini adalah sinar-sinar radioaktif :

1.Sinar Alpha tak lain adalah inti atom Helium yang mengandung 4 nukleon, 2 proton dan 2 netron. Ketika sebuah inti memancarkan sinar alpha, inti tersebut kehilangan 4 nukleon, 2 diantaranya adalah proton. Sesuai dengan hukum kekekalan nomor massa, maka nomor massa berkurang 4 dan sesuai pula dengan hukum kekekalan nomor atom maka nomor atom berkurang 2. Jika massa inti induk adalah mx dan massa inti anak adalah my dan massa sinar alpha adalah ma, semua dinyatakan dalam sma (satuan massa atom), maka kita dapat menyatakan energi reaksi Q=(mx-my-ma)x931,50 MeV/sma. Hukum kekekalan energi juga berlaku pada reaksi inti pemancaran sinar alpha. Karena momentum harus kekal, maka sinar alpha akan memiliki kecepatan yang lebih tinggi dari inti anak. 98% dari energi reaksi Q dibawa sebagai energi kinetik sinar alpha dan sisanya adalah energi kinetik inti anak.

2.Sinar beta tak lain adalah elektron, dengan demikian sinar beta tidak memiliki massa tapi bermuatan -1. Dengan kata lain sinar beta nomor massa 0 dan nomor atom 2 = -1 (nomor atom negatif menunjukkan bahwa elektron tidak termasuk sebuah nukleon). Sebuah inti yang meluruh dengan memancarkan sinar beta, inti tersebut tidak akan berkurang nomor massanya tapi nomor atomnya akan bertambah 1. Perlu dicatat bahwa elektron yang dipancarkan pada peluruhan sinar beta ini bukanlah suatu elektron orbital (elektron yang bergerak mengitari inti atom pada suatu orbit tertentu), melainkan elektron yang muncul dari dalam inti itu sendiri. Ini benar-benar terjadi ketika sebuah netron berubah menjadi proton, dalam proses mempertahankan kekekalan muatan maka netron tersebut melepas sebuah elektron. karena elektron yang dipancarkan dalam peluruhan beta berasal dari inti, maka untuk mengingatkan kita akan asal elektron ini, elektron tersebut disebut denagn zarah beta. Dalam peristiwa peluruhan zarah beta, hukum kekekalan energi dan kekekalan momentum sulit sekali dibuktikan oleh para ahli. Pada tahun 1930 Wolfgang Pauli mengusulkan suatu solusi sebagai berikut : kemungkinan selain zarah beta (elektron), muncul suatu zarah baru yang sulit dideteksi selama peluruhan zarah beta. Menurut hipotesis ini, zarah baru tersebut dapat membawa energi dan momentum yang diperlukan untuk mempertahankan hukum-hukum kekekalan, zarah baru tersebut dinamai dengan Neutrino (netron kecil). Enrico Fermi pada tahun 1934 mengemukakan teori peluruhan zarah beta dan menjelaskan bahwa neutrino memiliki muatan listrik = 0 dan massa diam = 0.

3. Sinar Gamma adalah foton-foton (kuanta atau paket energi) yang memiliki energi sangat tinggi. Peluruhan sebuah inti dengan memancarkan sinar gamma mirip dengan pemancaran foton-foton oleh atom pada keadaan tereksitasi. Seperti halnya sebuah atom, inti atom itu sendiri dapat berada dalam keadaan tereksitasi. Ketika sebuah inti melompat pada keadaan energi yang lebih rendah, inti ini memancarkan sebuah foton. Tingkat-tingkat energi yang mungkin untuk sebuah inti jauh lebih terpisah dari pada tingkat-tingkat energi sebuah atom, yaitu dalam orde Volt atau Mega elektron Volt (MeV). Bandingkanlah dengan tingkat-tingkat energi untuk elektron dalam sebuah atom yang terpisah hanya dalam orde beberapa elektron volt (eV). Dengan demikian , foton-foton yang dipancarkan memiliki energi yang dapat berada dalam jangkauan mulai dari beberapa KeV sampai beberapa MeV.

Karena sinar gamma memiliki nomor massa dan nomor atom nol, maka pemancaran sinar gamma tidak menyebabkan perubahan nomor massa dan nomor atom pada inti induk. Dengan kata lain inti anak sama dengan inti induk, atau tidak terjadi inti baru pada pemancaran sinar gamma. Sebuah inti dapat berada dalam keadaan tereksitasi karena suatu tumbukan paksa dengan zarah lain. Dalam beberapa kasus, suatu inti dapat tinggal dalam keadaan tereksitasi selama beberapa waktu sebelum inti ini memancarkan sinar gamma. Inti ini disebut berada dalam keadaan metastabil dan inti ini disebut dengan isomer.

Sinar gamma dan sinar X termasuk dalam gelombang elektromagnetik dan jangkauan energinya dapat bernilai sama pada beberapa tingkat. Kita memakai istilah sinar X jika foton-foton dihasilkan oleh interaksi elektron orbital dalam atom, dan memakai istilah sinar gamma jika foton-foton dihasilkan dalam suatu proses nuklir (proses yang melibatkan inti atom).