BAB II ISI
A.
EFEK TEROBOSAN Adalah partikel yang dapat menembus perintang walaupun energinya kecil,. Pada efek terobosan diperlukan suhu yang sangan t tinggi yaitu 7000 c. Ini terjadi dalam beberapa keadaan
Teori
B.
APLIKASI EFEK TEROBOSAN1. Peluruhan Alfa
Peluruhan alfa merupakan salah satu peristiwa efek trobosan (tunneling effect), seperti dibahas dalam mekanika kuantum. Diasumsikan dua netron dan dua proton yang berada dalam inti membentuk partikel alfa. Dua proton dan dua netron ini bergerak terus di dalam inti, yang kadang-kadang bergabung dan terkadang berpisah. Di dalam inti partikel alfa terikat oleh gaya inti yang sangat kuat. Tetapi jika partikel alfa inti bergerak lebih jauh dari jari-jari inti ia akan segera merasakan tolakan gaya Coulomb. Sifat Radiasi Alfa : a. Daya ionisasi partikel alfa sangat besar, kurang lebih 100 kali daya ionisasi partikel beta dan 10.000 kali daya ionisasi sinar gamma. b. Jarak tembusnya sangat pendek, hanya beberapa mm udara, tergantung energinya. c. Partikel alfa akan dibelokkan jika melewati medan magnet atau medan listrik. d. Kecepatan partikel alfa bervariasi antara 1/100 sampai 1/10 kecepatan cahaya Energi Peluruhan Alfa Dalam peluruhan dibebaskan energi, karena inti hasil peluruhan terikat lebih erat dari pada inti semula. Energi yang dibebaskan muncul sebagai energi kinetik partikel alfa dan energi kinetik inti anak (inti hasil)
Emisi Partikel Alfa Partikel alfa pada dasarnya terdiri dari 2 proton dan 2 netron atau identik dengan inti helium. Partikel ini sangat masif dan berenergi tinggi serta dipancarkan dari inti isotop radioaktif yang memiliki rasio netron terhadap proton yang terlalu rendah.
84210Po ----------------> 24He + 82206Pb
Pada contoh tentang peluruhan Polonium diatas dapat dilihat bahwa rasio netron terhadap proton dari polonium adalah 1.5 : 1 . Namun setelah mengalami peluruhan dengan menembakkan partikel alfa, maka dihasilkan unsur Pb-82 yang stabil dengan rasio netron terhadap proton 1,51 : 1.
Suatu inti yang memancarkan partikel alfa, terkadang meninggalkan keadaan eksitasi pada inti anakan, yang kemudian menghasilkan emisi sinar gamma untuk mengembalikan inti pada keadaan dasar (stabil). Seperti contoh yang terjadi pada tranformasi inti 226Ra menjadi 222Rn dimana energi partikel alfa sebesar 7.77 MeV dipancarkan sehingga mengghasilkan inti 222Rn yang stabil. dan energi partikel alfa sebesar 4,591 MeV dipancarkan dan meninggalkan keadaan tereksitasi yang kemudian kembali ke keadaan stabil dengan sebelumnya memancarkan sinar gamma sebesar 0.186 MeV. Yang menjadi misteri menurut Fisika Klasik, partikel alfa tidaklah memiliki cukup energi untuk keluar dari potensial barier inti. Hal ini diketahui setelah radius inti dapat ditentukan melalui Eksperimen Hamburan Rutherford sehingga memungkinkan diketahuinya tinggi potensial barier pada inti atom yang ternyata memiliki energi yang lebih tinggi dari energi partikel alfa yang mampu diamati dalam eksperimen. Pemecahan atas masalah ini muncul dalam mekanika kuantum yakni sebuah partikel alfa dapat terlepas dari sumur potensialnya melalui efek terobosan kuantum.
Gambar 1. Efek Terobosan pada Partikel Alfa
Tinggi potensial halang dalam inti berat sekitar 30 MeV sampai 40 MeV, sementara partikel alfa hanya memiliki energi sekitar 4 sampai 8 MeV. Jadi, secara klasik partikel alfa tidak akan mengkin menerobos potensial Coulomb yang begitu besar. Namun, dalam mekanika kuantum, penerobosan seperti itu diijinkan. Terdapat peluang partikel alfa untuk menerobos dinding yang begitu tebal dan kuat . Probabilitas persatuan waktu .bagi partikel alfa untuk muncul adalah probabilitas menerobos potensial halang dikalikan banyaknya partikel alfa menumbuk penghalang per detik dalam usahanya untuk keluar. Jika partkel alfa bergerak dengan laju di dalam sebuah inti berjari-jari R, maka selang waktu yang dibutuhkan untuk menumbuk penghalang bolak-balik dalam inti sebesar /2R. Inti berat nilai R sekitar 622
fm, maka partikel alfa menumbuk dinding inti berat sebesar 10 kali per detik. Taksiran kasar probabiltas peluruhan alfa, berdasarkan mekanika kuantum adalah :
Partikel alfa, karena memiliki muatan listrik dan massa yang relatif besar menyebabkan partikel ini memiliki kemampuan yang sangat terbatas dalam menembus bahan dan menjadi cepat kehilangan energi di udara. Sehelai kertas tisu bahkan kulit mati tsudah cukup tebal untuk menyerap semua radiasi alfa yang keluar dari bahan bahan radioaktif. Ini mengakibatkan radiasi alfa yang berasal dari sumber - sumber di luar tubuh bukan merupakan sebuah bahaya. Namun akan menjadi bahaya jika isotop -isotop pemancar alfa tersebut terendap secara internal (di dalam tubuh) seperti terhirup, tertelan, atau bahkan terserap ke dalam aliran darah. Sehingga tidak ada lagi shielding effect berupa lapisan terluar kulit mati. Ini dapat menyebabkan radiasi alfa tersebut dihamburkan pada jaringan hidup, sehingga berakibat toksin, yakni menimbulkan resiko kanker, khususnya setelah diketahui bahwa radiasi alfa dapat menyebabkan kanker paru - paru ketika sumber radiasi alfa tak sengaja terhisap. Muatan positif dari partikel alfa sangat berguna dalam industri. Misalnya, radium-226 dapat digunakan untuk pengobatan kanker, yakni dengan memasukkan jumlah kecil radium ke daerah yang terkena tumor. Polonium-210 berfungsi sebagai alat static eliminator dari paper mills di pabrik kertas dan industri lainnya. Beberapa Detektor asap memanfaatkan emisi alfa dari americium-241untuk membantu menghasilkan arus listrik sehingga mampu membunyikan alarm saat kebakaran
2. Dioda Tunnel (p-n) Dioda terobosan atau sering disebut dioda esaki adalah diode pertemuan P-N yang dibuat dengan menggunakan taraf pengotoran sangat tinggi. Hasilnya adalah suatu daerah hampa ultra tipis dan suatu efek yang disebut terobosan. Dalam daerah panjar maju, arus meningkat sangat cepat untuk tegangan panjar yang harganya masih rendah. Setelah arus mencapai titik puncak, penambahan tegangan maju justru menurunkan arus hingga titik lembah sebelum akhirnya naik lagi. Jatuhnya arus terobosan ke arah maju menunjukkan adanya suatu karakteristik resistansi negatif yang memungkinkan diode terobosan digunakan untuk sakelar cepat dan osilator frekuensi tinggi. Suatu sifat yang terdapat pada dioda tunnel adalah dapat menghantar danmenyumbat dalam waktu yang lebih singkat dibanding dioda biasa. Sifat inilahyang dimanfaatkan untuk keperluan-keperluan pada rangkaian
yangmembutuhkan
kecepatan
kerja
tinggi,
antara
lain
oscilator
frekuensi
tinggi,komputer, dan lain-lain. Dioda-dioda biasa baru akan bekerja setelah mendapatkan forward biassebesar 0,3 untuk dioda germanium dan 0,7 untuk dioda silikon. Dioda terowongan (tunneling dioda) dibuat berdasarkan mekanisme terowongan/terobosan elektron melalui potensial penghalangan (kontak sambungan) pada daerah sambungan. Elektron dengan energi kinetik tertentu memiliki kemungkinan menerobos potensial penghalang yang tingginya dan lebarnya d meskipun energinya E
