Simulasi Kestabilan Inti Peluruhan Zat Radioaktif Unsur Thorium-232 Dengan Pendekatan Energi Ikat Inti Model Tetes Cairan (the Liquid Drop Model)

Abstract

Materi yang ada di alam terdiri dari partikel yang tidak bisa dibagi lagi dan sangatlah kecil disebut atom. Atom didalamnya terdapat inti atom terdiri dari proton dan neutron. Pada inti atom yang bersifat radioaktif atau tidak stabil akan mengalami proses perubahan spontan dengan memancarkan radiasi elektromagnetik dan partikel, peristiwa tersebut disebut peluruhan. Unsur yang mempunyai nomor massa lebih dari 83 merupakan unsur radioaktif. Beberapa unsur radioaktif yang ada di alam merupakan anggota dari empat deret radioaktif, yaitu deret uranium, thorium, aktinium, dan neptunium. Unsur radioaktif akan melakukan peluruhan secara spontan dan menghasilkan energi ikat dan energi disintegrasi. Penelitian sebelumnya hanya mengkaji tentang kestabilan inti dengan menggunakan energi ikat ini dengan melihat massa inti saja, sehingga penelitian tersebut kurang spesifik berhubung dalam suatu inti terdapat beberapa efek energi seperti efek permukaan, efek volume, efek coulomb, efek asimetri dan efek pasangan. Model yang sesuai untuk memprediksi kestabilan inti suatu unsur dengan memperhatikan efek-efek yang terdapat dalam suatu inti tersebut yaitu dengan model tetes cairan. Model tetes cairan mengibaratkan inti seperti suatu tetes cairan yang mempunyai kerapatan konstan. Tujuan penelitian ini adalah menganalisis kestabilan inti pada peluruhan zat radioaktif deret thorium, menghitung energi ikat inti, energi ikat per nukleon, dan energi didintegrasi dengan model tetes cairan. Penelitian ini dilakukan di laboratorium fisika lanjut Program Studi Pendidikan Fisika FKIP Universitas Jember pada semester ganjil tahun ajaran 2019 – 2020. Jenis penelitian ini adalah penelitian pemodelan. Langkah-langkah penelitian ini adalah (1) mempersiapkan bahan-bahan yang dijadikan sebagi pendukung penelitian tentang simulasi kestabilan deret thorium, (2) mengumpulkan kajian teori terkait kestabilan inti dan model tetes cairan yang dikemukaan oleh Von Wieszacker 1935 dalam buku Williams (1991), (3) membuat coding dan mensimulasikannya dengan berbantuan matlab 2013a, (4) memvalidasi hasil yang didapat, (5) menganalisis dan membahas hasil penelitian, dan (6) menyimpulkan hasil penelitian. Hasil penelitian mendapatkan bahwa pada deret thorium dengan nuklida induk 90𝑇ℎ 232 menjadi nuklida yang stabil 82𝑃𝑏 208 mengalami proses peluruhan sebanyak 12 yaitu 7 peluruhan alfa (α) dan 6 peluruhan beta (β). Unsur induk 90𝑇ℎ 232 memiliki energi ikat inti yang terbesar yaitu 1769.9705 MeV dan energi ikat per nukleon paling kecil yaitu 7.6292 MeV. Grafik energi ikat inti terhadap nomor massa pada deret thorium menunjukkan penurunan secara linear sedangkan grafk energi ikat per nukleon terhadap nomor massa pada deret thorium menunjukkan kenaikan linear. Pada inti atom yang stabil yaitu 82𝑃𝑏 208 memiliki nilai energi ikat inti terkecil sebesar 1624.721 MeV dan nilai energi ikat per nukleon lebih besar dari inti atom deret thorium yaitu 7.8112 MeV. Semua unsur thorium memiliki hasil energi disintegrasi (Q1) memenuhi syarat bahwa Q1>0