Gaya Ikat Inti

Dua muatan sejenis yang berdekatan akan mendapat gaya tolak listrik (gaya elektrostatis). Bagaimana halnya dengan inti atom? Walaupun antara proton dan netron ada gaya tarik gravitasi tetapi gaya ini cukup kecil dibanding gaya tolak elektrostatis. Jika tidak ada gaya lain pastilah inti atom akan bercerai-berai. Gaya lain inilah yang kemudian dikenal dengan nama gaya ikat inti dan menimbulkan energi ikat inti.

Gaya inti akan tolak-menolak pada jarak yang lebih pendek dari jarak tertentu, hal ini agar nukleon dalam inti tidak menyatu. Mungkin kita dapat mengilustrasikan gaya inti ini sebagai dua buah bola yang dihubungkan dengan sebuah pegas. Pada jarak yang sangat dekat, kedua bola akan saling menolak, tetapi pada jarak yang jauh kedua bola akan saling menarik.

Energi ikat inti ini berasal dari massa yang hilang. Adanya gaya ikat inti dan energi ikat inti ini dibuktikan pada kenyataan bahwa massa inti atom tidaklah sama dengan massa penyusunnya. Sejumlah proton dan sejumlah neutron yang bermassa (m=m_p+m_n) akan mengalami pengurangan massa saat proton dan neutron tersebut membentuk inti (mx_i < m). Pengurangan massa inti ini dinamakan defek massa.

Kemanakah massa yang hilang pada inti itu? Kenyataan ini dapat dijelaskan dengan ﬁsika modern dengan baik. Masih ingat relativitas Einstein? Pada relativitas Einstein dijelaskan tentang kesetaraan massa dan energi dengan energi relativistik E = m c². Dengan konsep ini dapat dijelaskan bahwa defek massa inti atom membentuk energi ikat inti dan medan gaya inti. Berarti energi ikat inti atom dapat ditentukan dengan persamaan berikut.

E = Δm c² ......................................(10.2)

dengan E = energi ikat inti (joule)

Δm = defek massa (kg)

c = 3.10⁸ m/s

Jika Δm dalam satuan sma, maka persamaan 10.1 dapat diubah menjadi berikut:

E = Δm . 931,5 MeV ........................(10.3)

Sedangkan defek massa Δm dari suatu inti atom _zX^A akan memenuhi hubungan berikut.

Δm = (Zmp + (A− Z)mn) − mx_i .................(10.4)

dengan mp = massa proton

mn = massa neutron

mx = massa inti

CONTOH

Massa proton dan neutron dapat digunakan pendekatan masing-masing sebesar 1,0078 sma dan 1,0087 sma. Jika proton dan neutron membentuk inti ₃Li⁷ternyata massa inti Litium tersebut sebesar 7,018 sma, maka tentukan energi ikat inti Litium.

Penyelesaian

mp = 1,0078 sma

mn = 1,0087 sma

mx_i = 7,018 sma

Inti Litium dilambangkan ₃Li⁷ berarti :

Z = 3 berarti jumlah proton : 3

A = 7 berarti jumlah netron : 7 − 3 = 4

Defek massa inti Li dapat dihitung sebagai berikut:

Penyusun : 3 mp = 3.1,0078 = 3,0234 sma

4 mn = 4.1,0087 = 4,0348 sma +

7,0582 sma

massa inti Li : 7,0180 sma -

Defek massa Δm = 0,0402 sma

Energi ikat inti Litium sesuai persamaan 10.3 sehingga diperoleh sebagai berikut.

E = Δm . 931,5 MeV

= 0,0402 . 931,5

= 37,4463 MeV

LATIHAN

Massa inti karbon ₆C¹² adalah 12 sma. Jika setiap proton dan netron massanya sebesar 1,0078 sma dan 1,0087 sma dan 1 sma setara dengan 931 MeV maka tentukan :

a. defek massa inti karbon, dan

b. energi ikat inti karbon

LINK FISIKA