Nur Alisya Ibrahim1), Muchlis2), Siti Halija3), Ahmad Sahabuddin4) Ahmad Faizal Idrus
Laboratorium Fisika Modern Universitas Negeri Makassar
Abstrak - Telah dilakukan eksperimen tentang Aktivitas Zat Radioaktif. Eksperimen ini bertujuan untuk menyelidiki karakteristik radiasi beberapa zat radioaktif, menyelidiki dan membandingkan daya tembus sinar β, dan γ, menyelidiki kemampuan berbagai material (bahan) dalam menyerap radiasi, dan menyelidiki hubungan antara jarak sumber radioaktif dengan aktivitas sumber. Dari hasil analisis grafik hubungan antara ketebalan bahan dengan cps rata-rata yang diperoleh nilai koefisien daya tembus untuk setiap sumber radiasi, untuk sumber radiasi β dengan jenis penghalang Al sebesar μ =1.59 ± 0.01mm-1 untuk Pb μ =0.05 ± 0.02mm-1, untuk sumber radiasi γ dengan jenis penghalang Al μ =0.13 ± 0.02mm-1 untuk Pb μ =0.26 ± 0.06mm-1. Radiasi γ memiliki daya tembus paling besar karena memiliki daya ionisasi yang lemah dan tidak bermuatan listrik sehingga tidak dapat dibelokkan oleh medan listrik, sedangkan radiasi memiliki daya tembus yang kecil bila dibandingkan dengan radiasi γ. pengaruh ketebalan terhadap daya tembus radiasi yaitu, semakin tebal penghalang yang digunakan maka semakin kecil daya tembus radiasi, begitu pula sebaliknya ketika semakin tipis penghalang yang digunakan, maka semakin besar daya tembus radiasi. Hubungan antara jarak sumber radioaktif dengan aktivitas sumber adalah berbanding terbalik disebut hukum kebalikan kuadrat dan berlaku pada sinar beta dan gamma.
Kata Kunci : beta, gamma, daya tembus, jenis penghalang, radioaktivitas, zat radioaktif
Abstract - An experiment has been carried out on Radioactive Substance Activity. This experiment aims to investigate the radiation characteristics of some radioactive substances, investigate and compare the penetrating power of β rays, and γ, investigate the ability of various materials (materials) to absorb radiation, and investigate the relationship between the distance of radioactive sources and source activity. From the results of the graph analysis the relationship between the thickness of the material with the average cps obtained by the penetrating power coefficient for each radiation source, for the β radiation source with the Al barrier type is μ =1.59 ± 0.01mm-1 for Pb μ =0.05 ± 0.02mm-1, for the radiation source γ with the barrier type Al μ =0.13 ± 0.02mm-1 for Pb μ =0.26 ± 0.06mm-1. Γ Radiation has the greatest permeability because it has a weak ionization power and is not electrically charged so that it cannot be deflected by an electric field, while radiation has a small penetrating power when compared to radiation γ. the effect of thickness on radiation permeability is that, the thicker the barrier used, the smaller the penetrating power of radiation, and vice versa when the thinner barrier is used, the greater the permeability of radiation. The relationship between the distance of a radioactive source and source activity is inversely called the law of inverse square and applies to beta and gamma rays.
Keywords: beta, gamma, penetrating power, type of barrier, radioactivity, radioactive substances,
PENDAHULUAN
Banyak temuan penting dalam fisika yang sebenarnya diperoleh tanpa sengaja. Salah satunya adalah peristiwa radioaktivitas oleh Antoine Henri Becquerel, seorang ilmuan Prancis yang lahir pada tanggal 15 Desember 1852. Penemuan radioaktivitas ini dipicu oleh penemuan sinar X, yang juga ditemukan tanpa sengaja oleh W. Rontgen. Meskipun penemuan radioaktivitas ini dipicu oleh penemuan sinar X, kedua sinar ini sama sekali tidak berkaitan [2]
Teknik eksperimennya cukup sederhana. Becquerel membungkus sebuah pelat fotografi dengan menggunakan kertas hitam dengan maksud melindungi dari cahaya, lalu meletakkannya di atas sebuah bahan fosforesen. Becquerel kemudian menyinarinya dengan cahaya matahari langsung beberapa saat sebelum mencuci pelatnya. Karena diketahui bahwa sinar X dapat menembus kertas, pelat fotografi dalam bungkusan kertas akan menghitam jika dalam proses ini terbentuk sinar X. Becquerel lalu meneruskan eksperimennya dalam tempat yang betul-betul gelap dan masih diperoleh hasil yang sama. Ini berarti, disamping sinar X pasti terdapat sinar jenis baru lainnya yang tampaknya terpancar tanpa disebabkan oleh sebuah bahan fosforesens. Meskipun fenomena radioaktivitas ini ditemukan oleh Becquerel, nama radioaktivitas itu sendiri diberikan oleh Marie Curie, penemu unsur radioatif lainnya selain uranium, yaitu polonium dan radium [4]
Radioaktivitas (peluruhan radioaktif) adalah kemampuan suatu atom bertransmutasi secara spontan dari suatu inti dengan nilai Z dan N tertentu menjadi inti yang lain. Sifat seperti ini dimiliki oleh inti yang tidak stabil dan disebut inti yang bersifat radioaktif. Ada tiga jenis radiasi yang mungkin dipancarkan dalam sebuah peristiwa peluruhan, yaitu radiasi sinar α, β, dan γ [1]
Laju peluruhan inti radioaktif disebut aktivitas (activity). Semaki besar aktivitasnya, semakin banyak inti atom yang meluruh tiap detik. (aktivitas tidak bersangkut paut dengan jenis peluruhan atau radiasi yang dipancarkan cuplikan, atau dengan radiasi yang dipancarkan. Aktivitas hanya ditentukan oleh jumlah peluruhan per detik). Aktivitas dinyatakan dalam Becquerel (Bq) dimana 1 Bq=1 peluruhan per detik atau kita bisa menyatakannya dalam besaran Curie, dimana 1 Ci=3,7×10^10 Bq. Becquerel adalah satuan internasional yang didefenisikan pada tahun 1997. aktivitas sampel radioaktif A, didefenisikan sebagai laju peluruhan inti induk menjadi inti anak dan di teulis sebagai:
A=-dN/dt=λN (1)
Tanda negatif menunjukkan bahwa dN selalu negatif yang menunjukkan penurunan jumlah inti induk.
Saat terjadi peluruhan, maka akan terpancarkan radiasi sinar α, β, dan γ. Radiasi ini mempunyai kemampuan menembus bahan yang berbeda-beda untuk tiap jenisnya.daya tembus radiasi ini umumnya memenuhi persamaan
It=Io e(-μt) (2)
dimana It = aktivitas zat radioaktif dengan penghalang, Io = aktivitas zat radioaktif tanpa penghalang, t = tebal bahan penghalang, dan µ = koefisien daya tembus bahan.
Salah satu hukum fisika yang paling umum yaitu hukum kuadrat kebalikan. Hukum ini menyatakan besarnya suatu kuantitas atau kekuatan fisika berbanding terbalik dengan kuadrat jarak dari sumber pemancarnya. Hukum kuadrat terbalik umumnya berlaku suatu gaya, energi, atau kuantitas kekal lainnya dipancarkan secara radial dari sumbernya [3].
Pada litosfer, banyak terdapat inti radioaktif yang sudah ada bersamaan dengan terjadinya bumi, yang tersebar secara luas dan disebut radionuklida alam. Radionuklida alam banyak terkandung dalam berbagai macam materi dalam lingkungan, misalnya dalam air, tumbuhan, kayu, bebatuan, dan bahan bangunan. Radionuklida primordial dapat ditemukan juga di dalam tubuh manusia. Radiasi dari sinar radioaktif memang dapat memberikan dampak yang buruk bagi tubuh, antara lain dapat terjadi mutasi gen karena akan terjadi perubahan struktur zat serta pola reaksi kimia yang merusak sel-sel tubuh makhluk hidup sehingga makhluk hidup dapat mengalami kecacatan fisik [2].
GAMBAR 1. Daya tembus sinar α , β dan γDetektor Geiger Muller adalah alat pencacah radiasi yang berfungsi untuk mendeteksi dan mencacah radiasi. Detektor Geiger terdiri dari tabung silinder yang pada pusatnya memanjang dipasang kawat anoda dan pada selubung silinder bagian dalam dipasang kulit sebagai katoda. Detektor Geiger Muller berfungsi untuk menentukan atau mencacah banyaknya radiasi sinar radioaktif. Cara kerja dari detektor Geiger Muller adalah mendeteksi radiasi dari suatu sumber atau bahan radioaktif. [3]
Inti radioaktif adalah inti yang memancarkan sinar radiokatif (sinar α, β, atau γ). Akibat pemancaran sinar ini, inti radioaktif makin lama makin kecil (meluruh). Laju perubahan inti radioaktif dinamakan aktifitas inti. Semakin besar aktifitasnya semakin banyak inti atom yang meluruh tiap detiknya (catatan aktifitas hanya berhubungan dengan jumlah peluruhan tiap detik, tidak tergantung pada sinar apa yang dipancarkan).Satuan aktifitas inti adalah curie; 1 curie (Ci) = 3,7 x 1010 peluruhuan /detik.
Peluruhan bahan radioaktif memiliki karakteristik yang aneh. Selain bahwa peristiwa ini tidak dapat dideteksi oleh panca indera, proses peluruhan ini juga terjadi secara acak, walaupun masih dapat diperkirakan. Saat terjadi peluruhan, maka akan terpancarkan radiasi sinar radioaktif, yaituradiasisinar α, β dan Ƴ. Radiasi ini mempunyai kemampuan menembus bahan yang berbeda-beda untuk setiap jenisnya. Daya tembus radiasi ini umumnya memenuhi persamaan. [1]
METODE EKSPERIMEN
Pada percobaan aktivitas zat radioaktif ada beberapa alat yang digunakan yaitu tabung Geiger-Muller atau GM tube, ratemeter, komputer, sumber radioaktif ( sumber sinar , β, dan sinar γ), sampel holder, beberapa bahan penyerap dengan tebal yang berbeda, dan mikrometer sekrup.
Ekperimen ini juga terdiri dari tiga kegiatan, yaitu kegiatan pertama kita mengenal aktivitas zat radioaktif, kegiatan kedua kita mengukur daya tembus radiasi ketika menggunakan bahan penghalang dengan ketebalan berbeda, kegiatan ketiga yaitu kita mau membuktikan hukum kebalikan kuadrat.
Untuk kegiatan pertama, mula-mula kita memastian bahwa perangkat sudah terhubung dengan baik. Tegangan yang digunakan pada eksperimen ini sebesar 980 volt dan banyaknya data yang terekam yakni 30 data. Kemudian meletakkan sumber radioaktif β pada rak sampel, kemudian mengklik tombol start dan secara otomatis komputer akan merekam dan menampilkan data pada layar komputer. Data tersebut merupakan aktivitas zat radioaktif. Kemudian dengan cara yang sama, kita menggunakan zat radioaktif γ dan radiasi latar belakang.
Untuk kegiatan kedua, setelah memastikan perangkat dalam keadaan siap bekerja, kemudian kita meletakkan salah satu sumber radioaktif β pada rak sampel ke-2 dan melektakkan bahan penghalang aluminium dengan ketebalan yang sudah diukur terlebih dahulu menggunakan micrometer sekrup pada rak sampel ke-1. Selanjutnya mengklik tombol start dan komputer secara otomatis akan merekam data. Lakukan hal yang sama dengan bahan penghalang timbal dan zat radioaktif γ.
Untuk kegiatan ketiga, setelah memastikan bahwa perangkat dalam keadaan siap bekerja, kemudian melektakkan sumber radioaktif β pada rak sampel ke-2 dan mulai merekam data, lalu pindahkan ke rak sampel 4, 6, dan 8 kemudian ukur jarak antara tabung G-M dan rak sampel ke-2, 4, 6, dan 8. Hal yang sama dilakukan dengan sumber radioaktif γ.
Hasil dan Pembahasan dapat dilihat di sini
KESIMPULAN
Dari hasil praktikum yang telah dilakukan, maka dapat disimpulkan bahwa:
- Karakteristik beberapa zat radioaktif yaitu diperoleh aktivitas zat yang paling aktif adalah sumber radiasi beta, kemudian gamma serta latar belakang.
- Ketika ditinjau dari daya tembus masing masing sumber radiasi tersebut, maka diketahui bahwa gamma memiliki daya tembus paling besar dari beta yang memiliki daya tembus paling kecil.
- Beberapa material (penghalang) yang mampu menyerap radiasi paling kuat salah satun ya adalah aluminium (Al) dan Timbal (Pb).
- Hubungan antara jarak sumber radioaktif dengan aktivitas sumber adalah berbanding terbalik, dimana semakin jauh jarak sumbernya, maka aktivitas sumbernya semakin kecil. Begitupun sebaliknya, Keadaan ini sesuai dengan hukum kebalikan kuadrat.
DAFTAR PUSTAKA
- Subaer, dkk. 2018. Modul Praktikum Eksperimen Fisika 1. Unit Laboratorium Fisika Modern Jurusan Fisika FMIPA UNM. Makassar: Jurusan Fisika UNM.
- Rosana, Dadan, dkk. 2003. Konsep Dasar Fisika Modern (Edisi Revisi). Universitas Negeri Jogjakarta: Jogjakarta.
[3] Sumardi Yos, 1994. Fisika Modern. Jakarta: Universitas Terbuka
[4] Kenneth S. Krane. 1992.Fisika Modern. Jakarta: UI-Press