Peneliti mengkonfirmasi teori struktur nuklir dengan mengukur jari-jari nuklir isotop Cadmium

Pengertian nuklir dapat diartikan sebagai inti atom yang terdiri dari neutron dan proton jika digabung akan memiliki nomer massa. Setiap unsur memiliki nomer massa yang berbeda adapun unsur yang sama memiliki nomer massa yang berbeda, hal tersebut dapat terjadi adanya perbedaan jumlah proton dan neutron yang berbeda. Pada pembahasan kali ini bahwa bila suatu inti atom  (neutron dan proton) ditabrakkan atau bertubrukan maka akan terjadi reaksi nuklir, dimana kenyataan yang terjadi bahwa akan menghasilkan produk jenis inti atom yang berbeda, dalam mempelajari nuklir kita mengenal dengan fusi dan fisi. Dimana fusi terjadinya tumbukkan antara dua atau lebih inti atom yang menghasilkan atom baru, hal tersebut terjadi secara spontan. Sedangkan fisi terjadi pembelahan inti atom akibat dari tumbukkan inti atom lainnya, inti atom lainya ada dari partikel yang di sengaja di tumbukkan. Pada artikel ini digunakan suatu fisi nuklir yang di harapkan untuk mengubah suatu jumlah isotop suatu unsur menjadi jumlah isotop yang berbeda yang memungkinkan menghasilkan sifat inti atom yang berbeda.

Fisikawan di Tu Darmstadt dan mitra kolaborasi mereka telah melakukan spektroskopi laser pada isotop kalsium untuk menunjukkan model inti atom yang lebih baik. Ini telah dikembangkan untuk menggambarkan perilaku luar biasa dari isotop kalsium. Hasil yang dipublikasikan dalam Physical Review Letters bisa menjadi langkah menuju model dari struktur inti atom. Jari-jari muatan atom yang meluas dan merupakan ruang inti atom, hal tersebut terjadi akibat rekayasa penabrakan inti atom oleh  partikel lain dan merupakan salah satu parameter mendasar dari reaksi inti atom, yang meninggalkan jejak spektrum optik dari sebuah atom meskipun sebenernya adanya lompatan elektron di kulit atom. Spektrum setiap jenis atom sama uniknya secara spesifik tergantung dari tingkat energi dasar, dan dapat diukur dengan tepat menggunakan spektroskopi laser. Ini memberikan informasi tentang ukuran dan sifat inti atom. Teknik ini juga cocok untuk nukleus berumur sangat pendek yang dapat luruh dalam waktu sekejap mata. Pengukuran spektroskopi laser pada muatan isotop kadmium sekarang dikonfirmasi memiliki model inti atom khusus, yang telah dikembangkan untuk menggambarkan perilaku luar biasa dari muatan isotop kalsium.

Dua tahun yang lalu, fisikawan di AT Darmstadt dan mitra kolaborasinya menunjukkan pengukuran muatan isotop kalsium yang luar biasa bahwa tidak dapat dijelaskan dengan salah satu model inti atom yang standar. Sekarang para ahli teori dari Universitas Erlangen-Nürnberg dan NSCL (USA) telah memperlihatkan peningkatan model berdasarkan teori fungsional kerapatan inti atom. Parameter khusus ini di sesuaikan pada pengembangan inti atom kalsium dan dapat di hasilkan kembali muatan inti atom dengan ukuran yang sama sebagai kalsium. Namun, tujuan yang dilansir dari teori struktur inti atom hanya berlaku pada sebagian besar skema inti atom. Kemampuan memprediksi bentuk baru telah di uji dengan memakai pengukuran muatan pada lebih dari 30 isotop kadmium, dimana memiliki sekitar dua setengah kali lebih banyak dari pada inti kalsium yang sesuaikan. Tim Darmstadt Prof. Wilfried Nörtershäuser melakukan pengukuran ini dengan kolega dari institut max Planck untuk Fisika Nuklir di Heidelberg, Johannes Gutenberg Universitas Mainz dan beberapa partnernya dari negara lain di ISOLDER fasilitas sinar ion Radioaktif di CERN. Mereka memperlihatkan hasil, kesangat sesuian dengan prediksi teori yang digunakan, dalam sebuah artikel di jurnal Physical Review Letters yang terkenal. Hal ini sangat luar biasa karena muatan ruang inti atom umumnya sulit dipertimbangkan dari sebuah sifat inti atom itu sendiri yang sulit untuk dijelaskan secara teori. Hal ini berlaku khusus pada variasi yang kecil diantara muatan  isotop dengan jumlah massa ganjil-genap hal tersebut diselesaikan secara amat presisi dengan pengukuran secara teratur dan berkala. Kelompok peneliti sekarang telah memulai untuk menyelidiki rangkaian lain yang berdekatan dengan isotop kadmium untuk menentukan apakah teori dapat digunakan pada keberhasilan yang sama. Ini akan menjadi hal langkah penting untuk pengembangan sebuah model unsur atom khususnya struktur inti atom. Muatan ruang (jari-jari atom) pada atom adalah salah satu sifat yang paling mendasar dari inti atom. Umumnya bahwa jari-jari atom dapat meningkat sepertiga dari jari-jari awal yang ketika sudah diektraksi dengan menggunakan reaksi nuklir dan hamburan elektron yang menghasilkan massa inti atom yang berbeda dari sebelumnya [1,2]. Pada penggunaan hamburan elektron telah terjadi perluasan menyeluruh pada distribusi kepadatan muatan, dengan ciri-ciri yang di dapat seperti jarak difraksi, tebal permukaan, dan jarak dimensi [3]. Pengukuran presisi isi jari-jari dengan spektroskopi optik mengungkapkan banyak aspek struktur dan dinamika inti atom sepanjang rangkaian isotop [4,5]. Penabrakan inti atom dengan partikel yang di percepat pada isotop Ca masalah yang sudah lama ditangani dalam fisika nuklir dari contoh pada 40Ca dan 48Ca dapat di fungsikan secara nyata [6]. Namun pada isotop 48Ca diubah pada isotop 52Ca dengan sifat dan karakter yang diinginkan sama sulit untuk dilakukan [7,8]. namun jika percobaan pada rankaian isotop 52Ca ditingkatkan kembali maka akan menghasilkan kembali rankaian isotop yang berdekatan isotop besi hal ini menunjukkan bahwa rangkaian isotop Ca tidak dapat mangakomodasi pada keadaan ganjil ataupun genap dengan unsur yang sama. Para ilmuwan, sekarang ini telah berhasil mengubah muatan jari-jari isotop 100Cd sampai 130Cd, dengan mempelajari transisi atom netral serta ion tunggal yang terisi.

Percobaan dilakukan secara konduksi dengan menggunakan colliner laser spectroscopy apparatus (COLLAPS) yang disinari dengan ion radioaktif fassilitas tersebut dilakukan di CERN/ISOLDE. Pada prinsipnya bahwa isotop Cd yang kaya akan neutron dihasilkan dari berkas penembakan proton 1,4-GeV dengan menggunakan sinar laser dengan panjang gelombang 214,5 nm, kemudian muatan ion-ion (Cd II) bereksitasi pada transisi 5s 2S1/2 → 5p 2P3/2 sedangkan pa/da atom Cd dengan keadaan netral (Cd I) menggunakan panjang gelombang 508,7 nm menghasilkan transisi 5s 5p
3P2 → 5s 6s 3S1. Pada gambar telah menunjukkan bahwa telah terjadi pergeseran isotop yang stabil pada 100-130Cd.

 

Referensi:

[1] G. Gamow, Proc. R. Soc. A 126, 632 (1930).
[2] C. F. v. Weizsäcker, Z. Phys. 96, 431 (1935).
[3] J. Friedrich and N. Voegler, Nucl. Phys. A373, 192 (1982).
[4] F. R. Garcia Ruiz et al., Nat. Phys. 12, 594 (2016).
[5] S. A. Fayans, JETP Lett. 68, 169 (1998).
[6] S. Fayans, S. Tolokonnikov, E. Trykov, and D. Zawischa, Nucl. Phys. A676, 49 (2000).
[7] K. Minamisono, D. M. Rossi, R. Beerwerth, S. Fritzsche, D. Garand, A. Klose, Y. Liu, B. Maaß, P. F.
Mantica, A. J. Miller, P. Müller, W. Nazarewicz, W. Nörtershäuser, E. Olsen, M. R. Pearson, P.-G.
Reinhard, E. E. Saperstein, C. Sumithrarachchi, and S. V. Tolokonnikov, Phys. Rev. Lett. 117, 252501
(2016).
[8] R. Utama, W.-C. Chen, and J. Piekarewicz, J. Phys. G 43, 114002 (2016).

Artikel Berhubungan:

Sponsor Warstek.com:

Yuk Ajukan Pertanyaaan atau Komentar