Radioaktivitas - Partikel Alfa

Dalam tulisan berikut ini saya akan mencoba membahas tentang radioaktivitas. Pertama, kita harus memahami definisi dari radioaktivitas. Radioaktivitas menurut definisi dari Herman Chamber dalam bukunya yang berjudul Health Physics Introduction adalah Transformasi - transformasi inti - inti (nuklir) yang terjadi secara spontan dan menyebabkan terbentuknya unsur - unsur baru. Transformasi ini disertai dari salah satu dari beberapa mekanisme yang berbeda yaitu emisi partikel alfa, emisi partikel beta dan positron serta penangkapan elektron orbital. Masing - masing dari mekanisme yang terjadi mungkin disertai emisi partikel gama namun mungkin juga tidak.
Berbagai cara transformasi radioaktif ditentukan oleh dua faktor yaitu

1. Ketidakstabilan inti. Yaitu apakah rasio netron terhadap proton terlalu tinggi atau terlalu rendah
2. Hubungan massa - energi antara inti atom induk (parent nucleus), inti atom anakan (daughter nucleus) serta partikel yang dipancarkan

Pada tulisan saya ini, saya akan membahas salah satu emisi radioaktivitas yaitu emisi pertikel alfa, sedangkan untuk yang lain insya Allah akan dibahas pada tulisan saya yang berikutnya.

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.

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.

Tedy Tri Saputro Mahasiswa Program Diploma-4 Elektronika Instrumentasi Jurusan Teknofisika Nuklir Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir - BATAN, Yogyakarta