Peluruhan
Beta
Mengapa neutrino harus
ada dan bagaimana ditemukannya
Peluruhan beta
merupakan suatu cara untuk inti dapat mengubah komposisinya supaya mencapai
kemantapan yang lebih besar. Namun, peluruhan beta menimbulkan teka-teki dan
jenisnya berbeda bagi fisikawan.
Analomi
peluruhan beta
Kesukaran yang timbul
dalam peluruhan beta adalah pemancaran elektron oleh inti. Terdapat alasan yang
cukup kuat yang menentang kehadian elektron dalam inti, karena peluruhan beta
hakikatnya merupakan perubahan spontan dari neutron nuklir menjadi proton dan
elektron, kesukaran tersebut dapat diatasi dengan menganggap bahwa elektron
mneinggalkan inti segera setelah elektron itu tercipta. Persoalan yang lebih
serius menyangkut tiga prinsip kekekalan, energi, momentum linear, dan momentum
sudut yang seolah-olah ketukar ketika terjadi peluruhan beta.
Seolah-olah
energi tidak kekal
Energi elektron yang
teramati selama peluruhan beta dari nukilde tertentu didapatkan bervariasi
secara nalar (kontinu) dari 0 hingga harga maksimum Kmaks yang
merupakan karakteristik nuklidenya. Spektrum energi elektron yang dipancarkan
dalam peluruhan beta dari 83Bi210 disini Kmaks
= 1,17 MeV. Persamaan untuk energi maksimumnya adalah
Emaks
= m0c2 + Kmaks
Yang dibawa oleh elektron peluruhan sama
dengan energi setara dari beda massa antara inti-induk dan inti-anak. Hanya
saja sangat jarang elektron terpancar dengan energi Kmaks.
Diduga energi hilang
terjadi ketika tumbukan antara elektron yang dipancarkan dan elektron atomik
yang mengelilingi inti. Eksperimen pertama dilakukan dalam tahun 1927
menunjukkan bahwa hipotesis itu tidak benar. Dalam eksperimen itu sampel
nuklide radioaktif beta diletakkan dalam sebuah kalorimeter, dan kalor yang
keluar setelah sejmlah peluruhan diukur. Kalor yang keluar dibagi dengan
banyaknya peluruhan menyatakan energi rata-rata setiap peluruhan. Dalam kasus 83Bi210
energi rata-rata yang keluar adalah 0,35 MeV yang dekat sekali dengan 0,39 MeV
yang merupakan energi rata-rata dari spektrum, namun sangat jauh dari harga Kmaks,
yaitu 1,17 MeV. Kesimpulannya adalah spektrum kontinu yang teramati menyatakan
distribusi energi sebenarnya dari elektron yang dipancarkan oleh inti
radioaktif beta.
Seolah-olah
memontum linear dan momentum sudut tidak kekal
Momentum linear dan
momentum sudut didapatkan tidak kekal dalam peluruhan beta. Dalam peluruhan
beta nukilde tertentu arah elektron yang terpancar dan inti rekoil dapat
teramati, ternyata arah tersebut tidak selalu tepat berlawanan seperti yang
diramalkan oleh hukum kekekalan momentum linear. Ketidak kekekalan momentum
sudut diturunkan dari spin ½ dari elektron, proton dan neutron. Peluruhan beta
menyangkut perubahan neutron nuklir menjadi proton.
n = p + e –
karena
spin masing-masing partikel yang tersangkut adalah 1/2. Reaksi tersebut tidak
dapat terjadi jika spin (jadi memontum sudutnya) harus kekal.
Hipotesa Neutrino
Pada tahun 1930, Pauli
mengusulkan jika sebuah partikel bermuatan dengan massa kecil atau nol dan spin
½ dipancarkan bersama-sama dengan elektron ketika terjadi peluruhan beta,
penyimpangan momentum sudut dan momentum linear dapat diatasi. Diduga neutrino
membawa energi yang sama dengan selisih antara Kmaks dan energi
kinetik elektron yang sebenarnya (inti rekoil membawa energi kinetik yang dapat
diabaikan) dan ketika hal itu terjadi, partikel itu juga memiliki momentum yang
mengimbangi secara tepat momentum dari elekron dan inti anak rekoil.
Neutrino dan
Antineutrino
Terdapat dua jenis
neutrino yang tersangkut dalam peluruhan beta, neutrino itu sendiri (berlambang
v) dan antineutrino (berlambang ). Dalam peluruhan beta yang biasa neutriolah
yang dipancarkan.
n p + e – +
Peluruhan
Beta
Neutrino
berinteraksi lemah dengan materi
Hipotesa neutrino
ternyata berhasil. Massa neutrino diduga tidak lebih dari fraksi kecil dari
massa elektron, karena Tmaks teramati sama (dalam batas kesalahan
ksperimental) dengan yang dihitung dari perbedaan massa induk-anak, sekarang
massa neutrino diperkirakan sama dengan nol atau paling besar stara dengan
beberapa elektron-volt. Penyebab tak terdeteksinya neutrino secara
eksperimental adalah interaksinya dengan materi sangat lemah. Neutrino yang tak
bermuatan dan tak bermassa, dan tidak memiliki sifat elektromagnetik seperti
foton, dapat melalui materi yang jumlahnyabesar tanpa terhalang. Sebuah
neutrino bisa melintasi rata-rata lebih dari 100 tahun-cahaya dalam besi padat
sebelum berinteraksi. Satu-satunya antara neutrino dengan materi yang dapat
terjadi ialah melalui proses yang disebut kebalikan dari peluruhan beta.
Pemancaran
Positron.
Elektron positif yang biasanya disebut
positron ditemukan pada tahun 1932 dan dua tahun kemudian didapatkan terpancar
secara spontan oleh inti tertentu. sifat positron indektik dengan sifat
elektron, kecuali muatan yang dibawanya adalah +e sebagai ganti –e, pemancar
positron bersesuaian dengan konversi proton nuklir menjadi neutron, positron
dan neutrino.
Pemancaran
Positron
Neutron diluar inti
mengalami peluruhan beta negatif menjadi positron karena massanya lebih besar
daripada proton yang lebih ringan tidak dapat bertransformasi menjadi neutron,
kecuali dalam inti. Pemancaran positron menghasilkan inti-anak yang nomor
atomiknya lebih rendah Z sedangkan nomor massanya A tak berubah.
Penangkapan
Elektron
Dekat hubungannya
dengan pemancaran positron ialah gejala penangkapan elektron. Dalam penangkapan elektron sebuah inti menyerap sebuah
elektron orbitalnya sehingga hasilnya ialah sebuah proton nuklir menjadi sebuah
neutrino terpancar. Jadi reaksi pokok dalam penangkapan elektron adalah
P + e –
n n + v
Biasanya elektron yang diserap datang
dari kulit K, dan foton sinar-x terpencar, ketika elektron atomik yang lebih
luar jatuh mengisi keadaan yang kosong. Panjang gelombang foton merupakan
karakteristik dari unsur inti anak, bukan inti asalnya, dan proses itu dapat
dikenal atas dasar itu.
Penangkapan
elektron yang disukai pemancar positron yang berlebihan dalam unsur berat.
Penangkapan elektron
bersaing dengan pemancaran positron, karena kedua proses itu menghasilkan
transformasi nuklir yang sama. Penangkapan elektron terjadi lebih sering
daripada pemancaran positron dalam unsur berat karena orbit elektron dalam
unsur seperti itu memiliki jari-jari yang lebih kecil, elektron yang lebih
dekat ini memungkinkan interaksi yang lebih kuat dengan intinya. Karena hampir
semua inti tidak mantap dalam alam Z-nya tinggi, pemancaran positron belum
ditemukan sampai beberapa puluh tahun setelah pemancaran elektron dikenal
orang.
Peluruhan
Beta Balik
Peluruhan
beta proton dalam inti mengikuti skema sebagai berikut:
p = n + e + + v
karena penyerapan elektron oleh inti
setara dengan pemancaran positron, reaksi penangkapan elektron adalah:
p + e – = n + v
Peluruhan Beta
Mengapa neutrino harus
ada dan bagaimana ditemukannya
Peluruhan beta
merupakan suatu cara untuk inti dapat mengubah komposisinya supaya mencapai
kemantapan yang lebih besar. Namun, peluruhan beta menimbulkan teka-teki dan
jenisnya berbeda bagi fisikawan.
Analomi
peluruhan beta
Kesukaran yang timbul
dalam peluruhan beta adalah pemancaran elektron oleh inti. Terdapat alasan yang
cukup kuat yang menentang kehadian elektron dalam inti, karena peluruhan beta
hakikatnya merupakan perubahan spontan dari neutron nuklir menjadi proton dan
elektron, kesukaran tersebut dapat diatasi dengan menganggap bahwa elektron
mneinggalkan inti segera setelah elektron itu tercipta. Persoalan yang lebih
serius menyangkut tiga prinsip kekekalan, energi, momentum linear, dan momentum
sudut yang seolah-olah ketukar ketika terjadi peluruhan beta.
Seolah-olah
energi tidak kekal
Energi elektron yang
teramati selama peluruhan beta dari nukilde tertentu didapatkan bervariasi
secara nalar (kontinu) dari 0 hingga harga maksimum Kmaks yang
merupakan karakteristik nuklidenya. Spektrum energi elektron yang dipancarkan
dalam peluruhan beta dari 83Bi210 disini Kmaks
= 1,17 MeV. Persamaan untuk energi maksimumnya adalah
Emaks
= m0c2 + Kmaks
Yang dibawa oleh elektron peluruhan sama
dengan energi setara dari beda massa antara inti-induk dan inti-anak. Hanya
saja sangat jarang elektron terpancar dengan energi Kmaks.
Diduga energi hilang
terjadi ketika tumbukan antara elektron yang dipancarkan dan elektron atomik
yang mengelilingi inti. Eksperimen pertama dilakukan dalam tahun 1927
menunjukkan bahwa hipotesis itu tidak benar. Dalam eksperimen itu sampel
nuklide radioaktif beta diletakkan dalam sebuah kalorimeter, dan kalor yang
keluar setelah sejmlah peluruhan diukur. Kalor yang keluar dibagi dengan
banyaknya peluruhan menyatakan energi rata-rata setiap peluruhan. Dalam kasus 83Bi210
energi rata-rata yang keluar adalah 0,35 MeV yang dekat sekali dengan 0,39 MeV
yang merupakan energi rata-rata dari spektrum, namun sangat jauh dari harga Kmaks,
yaitu 1,17 MeV. Kesimpulannya adalah spektrum kontinu yang teramati menyatakan
distribusi energi sebenarnya dari elektron yang dipancarkan oleh inti
radioaktif beta.
Seolah-olah
memontum linear dan momentum sudut tidak kekal
n = p + e –
karena
spin masing-masing partikel yang tersangkut adalah 1/2. Reaksi tersebut tidak
dapat terjadi jika spin (jadi memontum sudutnya) harus kekal.
Hipotesa Neutrino
Pada tahun 1930, Pauli
mengusulkan jika sebuah partikel bermuatan dengan massa kecil atau nol dan spin
½ dipancarkan bersama-sama dengan elektron ketika terjadi peluruhan beta,
penyimpangan momentum sudut dan momentum linear dapat diatasi. Diduga neutrino
membawa energi yang sama dengan selisih antara Kmaks dan energi
kinetik elektron yang sebenarnya (inti rekoil membawa energi kinetik yang dapat
diabaikan) dan ketika hal itu terjadi, partikel itu juga memiliki momentum yang
mengimbangi secara tepat momentum dari elekron dan inti anak rekoil.
Neutrino dan
Antineutrino
Terdapat dua jenis
neutrino yang tersangkut dalam peluruhan beta, neutrino itu sendiri (berlambang
v) dan antineutrino (berlambang v ). Dalam peluruhan beta yang biasa neutriolah
yang dipancarkan.
Peluruhan
Beta
Neutrino
berinteraksi lemah dengan materi
Hipotesa neutrino
ternyata berhasil. Massa neutrino diduga tidak lebih dari fraksi kecil dari
massa elektron, karena Tmaks teramati sama (dalam batas kesalahan
ksperimental) dengan yang dihitung dari perbedaan massa induk-anak, sekarang
massa neutrino diperkirakan sama dengan nol atau paling besar stara dengan
beberapa elektron-volt. Penyebab tak terdeteksinya neutrino secara
eksperimental adalah interaksinya dengan materi sangat lemah. Neutrino yang tak
bermuatan dan tak bermassa, dan tidak memiliki sifat elektromagnetik seperti
foton, dapat melalui materi yang jumlahnyabesar tanpa terhalang. Sebuah
neutrino bisa melintasi rata-rata lebih dari 100 tahun-cahaya dalam besi padat
sebelum berinteraksi. Satu-satunya antara neutrino dengan materi yang dapat
terjadi ialah melalui proses yang disebut kebalikan dari peluruhan beta.
Pemancaran
Positron.
Elektron positif yang biasanya disebut
positron ditemukan pada tahun 1932 dan dua tahun kemudian didapatkan terpancar
secara spontan oleh inti tertentu. sifat positron indektik dengan sifat
elektron, kecuali muatan yang dibawanya adalah +e sebagai ganti –e, pemancar
positron bersesuaian dengan konversi proton nuklir menjadi neutron, positron
dan neutrino.
Pemancaran
Positron
Neutron diluar inti
mengalami peluruhan beta negatif menjadi positron karena massanya lebih besar
daripada proton yang lebih ringan tidak dapat bertransformasi menjadi neutron,
kecuali dalam inti. Pemancaran positron menghasilkan inti-anak yang nomor
atomiknya lebih rendah Z sedangkan nomor massanya A tak berubah.
Penangkapan
Elektron
Dekat hubungannya
dengan pemancaran positron ialah gejala penangkapan elektron. Dalam penangkapan elektron sebuah inti menyerap sebuah
elektron orbitalnya sehingga hasilnya ialah sebuah proton nuklir menjadi sebuah
neutrino terpancar. Jadi reaksi pokok dalam penangkapan elektron adalah
P + e – = n + v
Biasanya elektron yang diserap datang
dari kulit K, dan foton sinar-x terpencar, ketika elektron atomik yang lebih
luar jatuh mengisi keadaan yang kosong. Panjang gelombang foton merupakan
karakteristik dari unsur inti anak, bukan inti asalnya, dan proses itu dapat
dikenal atas dasar itu.
Penangkapan
elektron yang disukai pemancar positron yang berlebihan dalam unsur berat.
Penangkapan elektron
bersaing dengan pemancaran positron, karena kedua proses itu menghasilkan
transformasi nuklir yang sama. Penangkapan elektron terjadi lebih sering
daripada pemancaran positron dalam unsur berat karena orbit elektron dalam
unsur seperti itu memiliki jari-jari yang lebih kecil, elektron yang lebih
dekat ini memungkinkan interaksi yang lebih kuat dengan intinya. Karena hampir
semua inti tidak mantap dalam alam Z-nya tinggi, pemancaran positron belum
ditemukan sampai beberapa puluh tahun setelah pemancaran elektron dikenal
orang.
Peluruhan
Beta Balik
Peluruhan
beta proton dalam inti mengikuti skema sebagai berikut:
p = n + e + + v
karena penyerapan elektron oleh inti
setara dengan pemancaran positron, reaksi penangkapan elektron adalah:
pada pokoknya sama. Demikian juga,
penyerapan antineutrino setara dengan pemancaran neutrino, sehingga reaksi
menyangkut
proses fisis yang sama dengan peluruhan beta. Reaksi yang kedua ini, disebut
peluruhan beta balik, menarik karena menyediakan metode untuk membuktikan keberadaan neutrino.
“Penemuan” neutrino
Mulai
tahun 1953, sederetan eksperimen dilakukan oleh F. Reines, C. L. Cowan dan yang
lainnya untuk mendeteksi fluks neutrino yang berasal dari peluruhan beta yang
terjadi dalam sebuah reaktor nuklir. Tanki air yang mengandung senyawa cadmium
dalam bentuk larutan merupakan sumber proton yang bisa berinteraksi dengan
neutrino yang datang. Tanki itu dikelilingi dengan detektor gama. Segera
setelah proton menyerap neutrino menimbulkan positron dan neutron, positronnya
bertemu dengan elektron dan keduanya musnah. Detektor sinar-gama mendeteksi
pasangan foton berenergi 0,51 MeV yang timbul dari peristiwa tersebut. Ketika
itu neutron yang baru terbentuk menembus larutan sehingga setelah beberapa
setelah mikrodetik ditangkap oleh inti cadmium. Inti cadmium baru yang lebih
berat akan melepaskan energi eksitasi 8 MeV yang terbagi antara tiga atau empat
buah foton yang terdeteksi oleh deteksi oleh detektor beberapa mikrodetik
setelah foton yang terdeteksi dari pemusnahan positron-elektron. Jadi, pada
prinsipnya kedatangan urutan foton seperti di atas pada detektor merupakan
tanda yang meyakinkan bahwa reaksi persamaan di atas terjadi. Untuk menghindari
ketaktentuan, eksperimen dilakukan, ketika reaktor dijalankan dan ketika
reaktor berhenti, dan variasi yang diharapkan dari frekuensi terjadinya
penangkapan neutrino diamati. Dengan cara ini kehadiran neutrino dapat
diyakinkan.
Dua reaksi peluruhan beta balik
p + v = n + e +
mempunyai peluang yang sangat rendah,
sehingga neutrino mampu menembus sejumlah besar materi. Jumlah fluks neutrino
yang sangat besar dihasilkan dalam matahari dan bintang lain ketika terjadi
nuklir didalamnya, dan fluks ini kelihatannya dapat bergerak bebas ke segala
penjuru semesta. Beberapa persen dari energi yang dilepaskan dalam reaksi
seperti itu dibawa oleh neutrino.
Bintang
menghasilkan neutrino
Dalam kasus mataharidari luminositas
yang diamati, orang menarik kesimpulan bahwa laju produksi neutrino ialah
sekitar 2 x 1038 per detik. Ini berarti sekitar 1015
neutrino harus menembus setiap meter persegi permukaan bumi tiap detik. Untuk
mendeteksi neutrino ini R. Davis memasang detektor dalam bekas pertambangan 1,5
km di bawah tanah dengan maksud untuk mencegah gangguan dari sinar kosmik.
Detektor tersebut mengandung 600 ton cairan berisi klorin yaitu perkloretine
(Cl2Cl4), sehingga reaksi
v + 17Cl37 18Ar37
+ e-
Persoalan
neutrino yang hilang
Hanya sepertiga dari
banyak interaksi neutrino yang dapat diamati sesuai dengan apa yang diharapkan
berdasarkan model dari bagian dalam matahari. Kelihatannya peralatn ini
memberikan hasil yang salah. Salah satu kemungkinan penyimpangan ini terletak
pada temperatur pusat matahari yang dipakai pada perhitungan yang berlandaskan
jumlah energi yang dipancarkan oleh matahari pada waktu itu. Akan tetapi energi
yang ditimbulkan dalam reaksi nuklir pada bagian dalam yang tepat dari matahari
akan memerlukan waktu yang lama untuk mencapai permukaan diperkirakan sekitar
106 tahun.namun neutrino hanya perlu waktu 2 detik untuk keluar.
Jika temperatur pusat matahari lebih rendah pada saat ini daripada 106
tahun yang lalu, maka pengamatan neutrino yang relatif jarang akan terjadi.
Kemungkinan
yang lain menyatakan bahwa perilaku neutrino tidak terlalu baik dipahami
walaupun eksperimen lain tidak memperlihatkan interkonsisten yang jelas dengan
ramalan teoritis.
Interaksi
lemah
Interaksi
nuklir kuat yang mengikat nukleon bersama untuk membentuk inti tidak bisa
menerangkan peluruhan beta. Interaksi berjangkauan pendek yang lain ternyata
bertanggung jawab untuk gejala itu : interaksi lemah. Sejauh struktur materi
yang dipersoalkan, peranan interaksi lemah kelihatannya terbatas pada penyebab
peluruhan beta di dalam inti yang rasio neutron/proton tidak memadai untuk
menjaga kemantapan. Interaksi ini juga mempengaruhi partikel elementer yang
merupakan bagian dari inti dan dapat menyebabkan transformasi menjadi partikel
lain. Nama interaksi lemah timbul karena gaya berjangkauan pendek lain yang
memperngaruhi nukleon sangat kuat seperti yang ditunjukkan oleh energi ikat
yang sangat tinggi dari inti. Interaksi gravitasional lebih lemah daripada
interaksi-lemah pada jarak dimana yang kedua merupakan faktor penting.
Empat
interaksi pokok
Jadi ada empat
interaksi pokok yang dipandang cukup untuk mengatur struktur dan perilaku
seluruh alam semesta fisis, dari atom sampai galaksi bintang, gravitasional,
elektromagnetik, nuklir kuat dan nuklir lemah. Studi teoritis baru-baru ini
yang didukung oleh eksperimen, menunjukkan bahwa interaksi lemah dan
elektromagnetik sebenarnya menyatakan aspek yang berbeda dari gejala dasar yang
sama, dan ada tanda-tanda yang menunjukkan bahwa pada akhirnya kita mungkin
dapat menyatukan interaksi kuat dan gravitasioanal juga dalam satu skema
penyatuan tunggal – suatu prospek yang benar-benar luar biasa.
Sifat Radiasi Beta
a. Daya ionisasinya di udara 1/100 kali dari partikel a
b. Jarak jangkauannya lebih jauh daripada partikel a,
di udara dapat beberapa cm.
c. Kecepatan partikel b berkisar antara 1/100
hingga 99/100 kecepatan cahaya.
d. Karena sangat ringan, maka partikel b mudah sekali dihamburkan
jika melewati medium.
e. Partikel b akan dibelokkan jika
melewati medan magnet atau medan listrik.
pada pokoknya sama. Demikian juga,
penyerapan antineutrino setara dengan pemancaran neutrino, sehingga reaksi
p + n + e +
menyangkut
proses fisis yang sama dengan peluruhan beta. Reaksi yang kedua ini, disebut
peluruhan beta balik, menarik karena menyediakan metode untuk membuktikan keberadaan neutrino.
“Penemuan” neutrino
Mulai
tahun 1953, sederetan eksperimen dilakukan oleh F. Reines, C. L. Cowan dan yang
lainnya untuk mendeteksi fluks neutrino yang berasal dari peluruhan beta yang
terjadi dalam sebuah reaktor nuklir. Tanki air yang mengandung senyawa cadmium
dalam bentuk larutan merupakan sumber proton yang bisa berinteraksi dengan
neutrino yang datang. Tanki itu dikelilingi dengan detektor gama. Segera
setelah proton menyerap neutrino menimbulkan positron dan neutron, positronnya
bertemu dengan elektron dan keduanya musnah. Detektor sinar-gama mendeteksi
pasangan foton berenergi 0,51 MeV yang timbul dari peristiwa tersebut. Ketika
itu neutron yang baru terbentuk menembus larutan sehingga setelah beberapa
setelah mikrodetik ditangkap oleh inti cadmium. Inti cadmium baru yang lebih
berat akan melepaskan energi eksitasi 8 MeV yang terbagi antara tiga atau empat
buah foton yang terdeteksi oleh deteksi oleh detektor beberapa mikrodetik
setelah foton yang terdeteksi dari pemusnahan positron-elektron. Jadi, pada
prinsipnya kedatangan urutan foton seperti di atas pada detektor merupakan
tanda yang meyakinkan bahwa reaksi persamaan di atas terjadi. Untuk menghindari
ketaktentuan, eksperimen dilakukan, ketika reaktor dijalankan dan ketika
reaktor berhenti, dan variasi yang diharapkan dari frekuensi terjadinya
penangkapan neutrino diamati. Dengan cara ini kehadiran neutrino dapat
diyakinkan.
Dua reaksi peluruhan beta balik
p + n + e +
n + v p + e –
mempunyai peluang yang sangat rendah,
sehingga neutrino mampu menembus sejumlah besar materi. Jumlah fluks neutrino
yang sangat besar dihasilkan dalam matahari dan bintang lain ketika terjadi
nuklir didalamnya, dan fluks ini kelihatannya dapat bergerak bebas ke segala
penjuru semesta. Beberapa persen dari energi yang dilepaskan dalam reaksi
seperti itu dibawa oleh neutrino.
Bintang
menghasilkan neutrino
Dalam kasus mataharidari luminositas
yang diamati, orang menarik kesimpulan bahwa laju produksi neutrino ialah
sekitar 2 x 1038 per detik. Ini berarti sekitar 1015
neutrino harus menembus setiap meter persegi permukaan bumi tiap detik. Untuk
mendeteksi neutrino ini R. Davis memasang detektor dalam bekas pertambangan 1,5
km di bawah tanah dengan maksud untuk mencegah gangguan dari sinar kosmik.
Detektor tersebut mengandung 600 ton cairan berisi klorin yaitu perkloretine
(Cl2Cl4), sehingga reaksi
v + 17Cl37 18Ar37
+ e-
Persoalan
neutrino yang hilang
Hanya sepertiga dari
banyak interaksi neutrino yang dapat diamati sesuai dengan apa yang diharapkan
berdasarkan model dari bagian dalam matahari. Kelihatannya peralatn ini
memberikan hasil yang salah. Salah satu kemungkinan penyimpangan ini terletak
pada temperatur pusat matahari yang dipakai pada perhitungan yang berlandaskan
jumlah energi yang dipancarkan oleh matahari pada waktu itu. Akan tetapi energi
yang ditimbulkan dalam reaksi nuklir pada bagian dalam yang tepat dari matahari
akan memerlukan waktu yang lama untuk mencapai permukaan diperkirakan sekitar
106 tahun.namun neutrino hanya perlu waktu 2 detik untuk keluar.
Jika temperatur pusat matahari lebih rendah pada saat ini daripada 106
tahun yang lalu, maka pengamatan neutrino yang relatif jarang akan terjadi.
Kemungkinan
yang lain menyatakan bahwa perilaku neutrino tidak terlalu baik dipahami
walaupun eksperimen lain tidak memperlihatkan interkonsisten yang jelas dengan
ramalan teoritis.
Interaksi
lemah
Interaksi
nuklir kuat yang mengikat nukleon bersama untuk membentuk inti tidak bisa
menerangkan peluruhan beta. Interaksi berjangkauan pendek yang lain ternyata
bertanggung jawab untuk gejala itu : interaksi lemah. Sejauh struktur materi
yang dipersoalkan, peranan interaksi lemah kelihatannya terbatas pada penyebab
peluruhan beta di dalam inti yang rasio neutron/proton tidak memadai untuk
menjaga kemantapan. Interaksi ini juga mempengaruhi partikel elementer yang
merupakan bagian dari inti dan dapat menyebabkan transformasi menjadi partikel
lain. Nama interaksi lemah timbul karena gaya berjangkauan pendek lain yang
memperngaruhi nukleon sangat kuat seperti yang ditunjukkan oleh energi ikat
yang sangat tinggi dari inti. Interaksi gravitasional lebih lemah daripada
interaksi-lemah pada jarak dimana yang kedua merupakan faktor penting.
Empat
interaksi pokok
Jadi ada empat
interaksi pokok yang dipandang cukup untuk mengatur struktur dan perilaku
seluruh alam semesta fisis, dari atom sampai galaksi bintang, gravitasional,
elektromagnetik, nuklir kuat dan nuklir lemah. Studi teoritis baru-baru ini
yang didukung oleh eksperimen, menunjukkan bahwa interaksi lemah dan
elektromagnetik sebenarnya menyatakan aspek yang berbeda dari gejala dasar yang
sama, dan ada tanda-tanda yang menunjukkan bahwa pada akhirnya kita mungkin
dapat menyatukan interaksi kuat dan gravitasioanal juga dalam satu skema
penyatuan tunggal – suatu prospek yang benar-benar luar biasa.
Sifat Radiasi Beta
a. Daya ionisasinya di udara 1/100 kali dari partikel a
b. Jarak jangkauannya lebih jauh daripada partikel a,
di udara dapat beberapa cm.
c. Kecepatan partikel b berkisar antara 1/100
hingga 99/100 kecepatan cahaya.
d. Karena sangat ringan, maka partikel b mudah sekali dihamburkan
jika melewati medium.
e. Partikel b akan dibelokkan jika
melewati medan magnet atau medan listrik.