Neutron – Konsep, sejarah, fungsi, kegunaan dan sifat

Relevant Data:

• Penemuan Neutron: Neutron ditemukan oleh James Chadwick pada tahun 1932. Ia melakukan percobaan yang melibatkan tumbukan partikel alfa dengan beryllium, dan dari percobaan itu ia berhasil mengamati partikel tanpa muatan yang kemudian diberi nama neutron.
• Komposisi: Neutron terdiri dari tiga kuark, yaitu dua kuark bawah dan satu kuark atas.
• Massa Neutron: Massa neutron sekitar 1,675 x 10^-27 kilogram atau sekitar 1,00866 massa proton.

Explanation:
Neutron adalah salah satu partikel subatomik yang terdapat di inti atom bersama dengan proton. Neutron memiliki massa yang hampir sama dengan proton, namun tidak memiliki muatan listrik sehingga memiliki sifat netral. Keberadaan neutron sangat penting dalam menjaga stabilitas inti atom.

Inti atom terdiri dari proton dan neutron yang saling berinteraksi melalui gaya nuklir kuat. Proton yang bermuatan positif dapat saling tolak-menolak karena gaya elektromagnetik, namun keberadaan neutron sebagai partikel netral membantu menjaga keseimbangan ini. Neutron memberikan kestabilan pada inti atom dengan menahan tolakan antar proton, sehingga mencegah inti atom menjadi tidak stabil dan mengalami peluruhan radioaktif.

Selain itu, neutron juga memainkan peran penting dalam reaksi nuklir. Neutron dapat merangsang pembelahan inti atom dalam reaksi fisi nuklir, yang menghasilkan energi yang besar. Reaksi fisi nuklir ini digunakan dalam pembangkit listrik tenaga nuklir.

Selain itu, neutron juga digunakan dalam berbagai penelitian dan aplikasi ilmiah. Dalam bidang fisika nuklir, neutron digunakan untuk mempelajari struktur inti atom dan sifat-sifat materi. Neutron juga digunakan dalam terapi kanker melalui teknik terapi neutron, di mana neutron digunakan untuk menghancurkan sel-sel kanker.

Resources:

• Buku: “Fisika Dasar: Atom, Inti Atom, dan Partikel Subatomik” oleh Dr. Suyanto dan Dr. Siti Aminah, Penerbit Erlangga.
• Jurnal ilmiah: “The Neutron: A Tool and a Target” oleh James M. Byrne, Journal of Chemical Education, Vol. 83, No. 8 (2006), pp. 1162-1166.
• Artikel online: “Neutron” di situs web CERN (European Organization for Nuclear Research).

Neutron adalah partikel subatom yang memberikan stabilitas pada atom.

Apa itu neutron?

Neutron adalah jenis partikel subatom (partikel penyusun atom suatu zat) yang terdapat dalam inti beberapa atom dan memiliki muatan listrik netral. Semua atom di alam semesta terdiri dari neutron, proton (muatan listrik positif) dan elektron (muatan listrik negatif).

Neutron ditemukan di inti atom (kecuali hidrogen), bersama dengan proton. Mereka disatukan oleh gaya nuklir yang kuat, sedangkan elektron, dalam model atom klasik, menari dalam orbit yang berbeda. Oleh karena itu, proton dan neutron dikenal sebagai nukleon .

Ini dapat membantu Anda: Model atom

Penemuan neutron

Sebelum ditemukannya neutron, terdapat misteri mengenai massa dan muatan atom, terutama ketika terbukti bahwa elektron tidak mungkin berada dalam inti atom, namun massa inti tidak sama persis dengan massa total proton.

Jadi, fisikawan Jerman Ernest Rutherford, yang menemukan proton, pada tahun 1920 mengusulkan perlunya keberadaan neutron, yaitu partikel yang memberikan massa pada atom tanpa mengubah muatan listriknya.

Bertahun-tahun kemudian, neutron ditemukan pada tahun 1932, oleh fisikawan Inggris James Chadwick, pemenang Hadiah Nobel Fisika tahun 1935. Berkat berbagai pengalaman dan studi tentang radiasi yang diperoleh dari parafin atau senyawa kaya hidrogen lainnya, Chadwick menunjukkan bahwa prediksi fisik tidak sesuai dengan fenomena yang diamati.

Artinya radiasi yang diperoleh berasal dari partikel yang mirip dengan proton, tetapi tidak bermuatan listrik. Itu adalah pengalaman pertama yang mengarah pada penemuan formal neutron.

Pengertian

Neutron adalah partikel subatom yang tidak bermuatan listrik dan memiliki massa sedikit lebih besar daripada proton. Neutron, bersama dengan proton, membentuk inti atom dan memainkan peran penting dalam stabilitas inti serta berbagai proses fisika dan kimia. Artikel ini akan menjelaskan struktur, sifat, dan peran neutron dalam ilmu pengetahuan.

Struktur Neutron

1. Komposisi:
   • Neutron adalah baryon, yang berarti ia terdiri dari tiga quark. Struktur internal neutron terdiri dari dua quark down dan satu quark up, yang diikat oleh gaya kuat yang dimediasi oleh gluon.
2. Massa dan Muatan:
   • Neutron memiliki massa sekitar 1.675×10⁻²⁷ kilogram, sedikit lebih besar dari massa proton. Neutron memiliki muatan listrik netral, yang membuatnya berbeda dari proton yang bermuatan positif.
3. Stabilitas:
   • Di dalam inti atom, neutron biasanya stabil. Namun, neutron bebas (tidak terikat dalam inti) bersifat tidak stabil dan mengalami peluruhan beta dengan waktu paruh sekitar 10 menit, berubah menjadi proton, elektron, dan antineutrino.

Sejarah Penemuan Neutron

Neutron pertama kali diusulkan oleh Ernest Rutherford pada tahun 1920 dan kemudian ditemukan oleh James Chadwick pada tahun 1932. Penemuan ini menjelaskan banyak fenomena yang tidak dapat dijelaskan oleh model atom sebelumnya dan membuka jalan bagi perkembangan fisika nuklir modern.

Sifat-sifat neutron

Neutron memiliki massa yang mirip dengan massa proton, tetapi sedikit lebih besar (1,00137 kali) dan, oleh karena itu, jauh lebih besar daripada massa elektron (1838,5 kali). Seperti proton, mereka terbuat dari partikel fundamental yang disebut quark . Neutron mempunyai dua kuark “bawah” dan satu kuark “ atas ”. Jumlah muatan quark ini adalah nol.

Ketika ditemukan di dalam inti atom, neutron bersifat stabil, tetapi ketika ditemukan di luar, dalam keadaan bebas, neutron mempunyai waktu paruh 879,4 detik, sebelum meluruh menjadi proton, elektron, dan antineutrino elektron. Hal inilah yang sering terjadi di dalam pembangkit listrik tenaga nuklir, dimana terdapat konsentrasi neutron bebas yang tinggi.

Fungsi neutron

Neutron melakukan fungsi stabilisasi di dalam inti atom. Jika tidak ada, proton akan saling tolak menolak. Dengan kehadirannya, neutron mengimbangi gaya tolak menolak ini melalui gaya nuklir kuat yang menahan proton dan neutron di dalam inti.

Namun, neutron bebas dapat digunakan untuk jenis fungsi lain yang nyaman bagi manusia. Misalnya, digunakan untuk penetrasi dan visualisasi material, melalui emisi yang terkendali.

Mereka juga digunakan dalam fisi nuklir, yaitu pemecahan inti atom dengan membombardirnya dengan neutron bebas, sehingga menyebabkan reaksi yang melepaskan energi dalam jumlah besar. Hal ini tentu saja menimbulkan banyak bahaya, karena emisi neutron yang tidak terkendali dapat merusak struktur protein dasar makhluk hidup.

Peran Neutron dalam Inti Atom

1. Stabilitas Inti:
   • Neutron memainkan peran penting dalam menjaga stabilitas inti atom. Mereka membantu mengimbangi gaya tolak menolak antara proton yang bermuatan positif dengan menyediakan gaya tarik menarik melalui interaksi gaya kuat.
2. Isotop:
   • Atom dari elemen yang sama dapat memiliki jumlah neutron yang berbeda, menciptakan isotop. Isotop memiliki sifat kimia yang hampir identik tetapi dapat memiliki sifat fisika yang berbeda, seperti kestabilan nuklir.
3. Reaksi Nuklir:
   • Neutron terlibat dalam berbagai reaksi nuklir, termasuk fisi dan fusi. Dalam fisi nuklir, neutron dapat menyebabkan inti atom berat seperti uranium atau plutonium membelah menjadi inti yang lebih kecil, melepaskan energi besar. Dalam fusi nuklir, inti ringan seperti hidrogen bergabung untuk membentuk inti yang lebih berat, juga melepaskan energi besar.

Aplikasi Neutron

1. Reaktor Nuklir:
   • Neutron digunakan dalam reaktor nuklir untuk memicu dan mempertahankan reaksi fisi berantai. Kontrol terhadap aliran neutron memungkinkan pengaturan output energi dari reaktor.
2. Radiografi Neutron:
   • Teknik ini menggunakan neutron untuk menghasilkan gambar objek, mirip dengan radiografi sinar-X, tetapi dengan kemampuan untuk mendeteksi elemen ringan dan melihat melalui bahan tebal yang tidak dapat ditembus oleh sinar-X.
3. Penelitian Material:
   • Hamburan neutron digunakan dalam penelitian material untuk menyelidiki struktur dan dinamika atom dalam bahan. Teknik ini sangat berguna dalam studi material magnetik, polimer, dan protein biologis.
4. Kedokteran Nuklir:
   • Neutron digunakan dalam terapi neutron untuk pengobatan kanker, di mana neutron dapat menargetkan dan menghancurkan sel-sel kanker dengan efektif.

Fisi nuklir

Fisi nuklir merupakan salah satu bentuk penguraian atom, khususnya atom bahan berat seperti uranium (U) dan isotop stabilnya.

Prosedur ini terdiri dari membombardir inti uranium, misalnya dan yang lebih umum, dengan neutron cepat, yang menyebabkan pembelahan dan pelepasan energi, dan bersamaan dengan itu neutron bebas baru, dalam reaksi berantai yang mampu menghasilkan energi bermanfaat tingkat tinggi.

Ketika reaksi ini terjadi di lingkungan yang terkendali, reaksi ini dapat digunakan untuk menghasilkan listrik melalui turbin dan dimanfaatkan oleh manusia, seperti yang terjadi di dalam pembangkit listrik tenaga nuklir. Energi nuklir relatif aman dan cukup menguntungkan, namun mempunyai risiko tertentu karena menghasilkan unsur-unsur beracun (radioaktif) yang kurang.

Sebaliknya, ketika reaksi ini terjadi secara tidak terkendali, kita dihadapkan pada bom atom, salah satu penemuan perang paling merusak yang dapat dibayangkan oleh umat manusia, sama seperti yang dijatuhkan oleh pemerintah AS pada Jepang. kota Hiroshima dan Nagasaki pada Perang Dunia II.

Lanjutkan dengan: Antimateri

Kesimpulan

Neutron adalah partikel subatom yang sangat penting dalam struktur dan stabilitas inti atom. Mereka memiliki berbagai aplikasi dalam ilmu pengetahuan dan teknologi, dari reaktor nuklir hingga penelitian material dan kedokteran. Dengan pemahaman yang lebih baik tentang neutron dan interaksinya, kita dapat terus memajukan teknologi dan pengetahuan ilmiah kita.

Referensi

1. Chadwick, J. (1932). “Possible Existence of a Neutron”. Nature. 129 (3252): 312.
2. Krane, K. S. (1987). Introductory Nuclear Physics. Wiley.
3. Fermi, E. (1950). Nuclear Physics: A Course Given by Enrico Fermi at the University of Chicago. University of Chicago Press.
4. Perkins, D. H. (2000). Introduction to High Energy Physics. Cambridge University Press.
5. Lamarsh, J. R., & Baratta, A. J. (2001). Introduction to Nuclear Engineering. Prentice Hall.

• “Neutron” di Wikipedia.
• “Neutron berusia 80 tahun” SANGAT Menarik.
• “Neutron” di Astrojem.com.
• “Neutron adalah wahana sempurna untuk mempelajari material” di Tendencias21.
• “The Neutron” dalam Hiperfisika di Georgia State University (AS).
• “Neutron (partikel Subatomik)” dalam The Encyclopaedia Britannica.

Pertanyaan Umum: Neutron

P1: Apa itu neutron?

Neutron adalah salah satu partikel subatom yang terdapat di inti atom bersama dengan proton. Neutron memiliki massa hampir sama dengan proton, tetapi tidak memiliki muatan listrik. Neutron berperan penting dalam membentuk stabilitas inti atom.

P2: Bagaimana neutron ditemukan?

Neutron ditemukan pada tahun 1932 oleh fisikawan James Chadwick. Melalui percobaan yang dilakukan dengan menembakkan partikel alfa ke dalam beryllium, Chadwick berhasil mengamati partikel yang tidak bermuatan listrik. Partikel ini kemudian diberi nama neutron.

P3: Apa peran neutron dalam inti atom?

Neutron berperan penting dalam membentuk stabilitas inti atom. Dalam inti atom, proton yang bermuatan positif saling tolak-menolak karena gaya elektromagnetik yang sama-sama positif. Neutron hadir untuk memberikan gaya tarik yang cukup untuk menyeimbangkan gaya tolak proton, sehingga inti atom bisa tetap stabil.

P4: Apa perbedaan antara neutron dan proton?

Perbedaan utama antara neutron dan proton terletak pada muatan listriknya. Proton memiliki muatan positif, sedangkan neutron tidak memiliki muatan listrik. Selain itu, neutron juga sedikit lebih berat daripada proton, tetapi keduanya memiliki massa yang hampir sama.

P5: Apa peran neutron dalam reaksi nuklir?

Neutron memiliki peran penting dalam reaksi nuklir. Ketika neutron ditambahkan ke inti atom, dapat terjadi reaksi fisi nuklir di mana inti atom terpecah menjadi inti-inti atom yang lebih kecil. Selain itu, neutron juga dapat digunakan dalam reaksi fusi nuklir di mana inti-inti atom bergabung menjadi inti yang lebih besar.

Pertanyaan Terkait: Neutron

Q1: Bagaimana neutron diproduksi dalam percobaan?

A: Neutron dapat diproduksi melalui beberapa cara, salah satunya adalah melalui proses penembakan partikel atau sinar radiasi ke inti atom. Neutron juga dapat diproduksi melalui reaksi nuklir di laboratorium atau dalam reaktor nuklir.

Q2: Apa yang dimaksud dengan pelepasan neutron dalam reaksi nuklir?

A: Pelepasan neutron dalam reaksi nuklir merujuk pada pemancaran neutron dari inti atom yang mengalami reaksi. Neutron yang dilepaskan dapat berinteraksi dengan inti atom lain, memicu reaksi berantai dan melepaskan energi yang signifikan.

Q3: Apa peran neutron dalam teknologi nuklir?

A: Neutron memainkan peran penting dalam teknologi nuklir, terutama dalam reaktor nuklir. Neutron digunakan untuk memicu reaksi nuklir dalam bahan bakar nuklir, menghasilkan energi termal yang kemudian digunakan untuk menghasilkan listrik. Neutron juga digunakan dalam penyelidikan ilmiah dan dalam produksi radioisotop.

Q4: Apakah neutron berbahaya?

A: Neutron memiliki tingkat radiasi yang tinggi dan dapat membahayakan kesehatan manusia jika terpapar dalam jumlah yang signifikan. Namun, dalam kehidupan sehari-hari, paparan neutron biasanya terjadi dalam jumlah yang rendah dan tidak membahayakan. Keamanan dan pengendalian radiasi sangat penting dalam penggunaan neutron dalam konteks teknologi nuklir.