Pendahuluan Fisika Inti

Atom terdiri atas elektron dan inti atom. Namun, dalam studi tentang fisika inti, yang akan dipelajari hanyalah inti atomnya saja.

Inti atom terdiri atas proton dan netron, dimana proton bermuatan positif dan neutron bermuatan netral atau tak bermuatan.

Struktur atom helium yang terdiri dari 2 proton dan 2 netron membentuk nukleus, dan 2 elektron yang mengelilinginya.

Dalam inti atom, proton-proton berkumpul bersama para netron. Namun, apabila proton di dalamnya terkumpul, maka proton-proton dalam inti atom jaraknya berdekatan. Berdasarkan hukum Coulomb, apabila proton (muatan positif) saling berdekatan, maka seharusnya dia akan tolak menolak, sehingga menyebabkan proton-proton tersebut keluar dari inti. Pada kenyataannya, proton-proton tersebut tetap berada dalam inti meskipun proton-proton tersebut berdekatan. Ini merupakan salah satu fungsi dari netron, yaitu sebagai pengikat proton.

Fakta lain tentang inti atom adalah jika diambil misalkan dua proton dan dua netron (misal, proton memiliki massa a dan netron memiliki massa b), maka seharusnya apabila mereka disatukan sehingga membentuk inti atom, maka massa inti atom tersebut seharusnya menjadi (2a + 2b). Namun kenyataannya, apabila mereka membentuk inti atom, massanya akan lebih kecil dari (2a + 2b). Kekurangan massa ini menimbulkan suatu energi baru yaitu energi ikat inti.

Dalam fisika inti, satuan massa yang digunakan adalah amu (atomic mass unit), sedangkan satuan untuk energi adalah eV (electro-volt). Jadi, satu proton memiliki massa 1,007825 amu, sedangkan satu netrom memiliki massa 1,008665 amu. Angka-angka dibelakang koma tersebut tidak boleh dibulatkan, karena sangat penting. Berdasarkan contoh sebelumnya, apabila dua proton dan dua netron dijumlahkan, maka akan menjadi 4,033298 amu. Apabila angka tersebut dikurangi dengan massa inti atom yang telah terbentuk tadi, maka akan didapat hasil selisih massa. Selisih massa tersebut merupakan besaran yang digunakan untuk menentukan energi ikat inti, yaitu dengan mengalikannya dengan 931 MeV dan membaginya dengan jumlah proton dan netron yang ada di dalam inti.

Massa inti atom dapat diketahui dengan menggunakan rumus massa semi-empiris, yaitu :

dengan b1, b2, b3, b4, dan b5 adalah konstanta. Suku pertama merupakan faktor kesebandingan nukleon (partikel yang membentuk inti atom), suku kedua merupakan faktor radius inti, suku ketiga merupakan faktor gaya Coulomb, suku keempat merupakan faktor simetri, sedangkan suku kelima merupakan faktor pasangan tiap nukleon. Konstanta-konstanta pada persamaan diatas didapat dari hasil eksperimen :

b1 = 14,0 MeV

b2 = 13,0 MeV

b3 = 0,58 MeV

b4 = 19,5 MeV

b5 = -33,5 MeV (apabila jumlah proton dan netron genap), 0 (apabila jumlah nukleon ganjil), +33,5 MeV (apabila jumlah proton dan netron ganjil)