Emisi Beta
    Partikel beta merupakan suatu partikel bermuatan yang dapat dibedakan dari sebuah elektron biasa; partikel ini dikeluarkan dari inti atom radioaktif tidak stabil yang memiliki rasio neutron terhadap proton yang terlalu tinggi. Partikel tersebut memiliki suatu muatan listrik tunggal negatif dan maka dari itu disebut juga sebagai negatron, dan memiliki massa yang sangat kecil . (Cember dan Johnson, 2009)
    Radioaktivitas terjadi ketika sebuah inti mengemisikan suatu elektron negatif dari inti radioaktif yang tidak stabil. Hal ini terjadi ketika inti tersebut memiliki kelebihan neutron. Pertimbangan teoretis (dalam kenyataan bahwa terdapat beberapa radionuklida yang meluruh baik dengan emisi negatron maupun positron dan panjang gelombang de Broglie pada beberapa elektron MeV adalah jauh lebih besar daripada dimensi inti), bagaimanapun juga, tidak membolehkan keberadaan sebuah elektron negatif di dalam inti tersebut. Untuk alasan ini, sebuah partikel beta dipostulatkan agar muncul dari transformasi inti sebuah neutron menjadi sebuah proton melalui reaksi

di mana merupakan sebuah antineutrino. Elektron berenergi tinggi yang dikeluarkan dari inti dan ditunjukkan dengan adalah untuk membedakannya dengan elektron lain yang ditunjukkan dengan .
    Emisi beta berbeda dari emisi alfa dalam arti bahwa partikel beta memiliki spektrum energi yang kontinu antara nol dan beberapa nilai maksimum, energi titik ujung (endpoint), merupakan karakteristik dari nuklida tersebut. Kenyataan bahwa partikel beta bukan merupakan monoenergi tetapi memiliki distribusi energi yang kontinu hingga suatu energi maksimum tertentu, menyatakan secara tidak langsung bahwa terdapat partikel lain yang mengambil bagian yakni sebuah neutrino .
    Energi titik ujung ini bersesuaian dengan perbedaan massa antara inti induk dan anaknya sebagaimana diperlukan dalam kekekalan energi. Neutrino memiliki muatan nol dan massa hampir nol. Energi maksimum partikel beta berada pada rentang dari 10 keV hingga 4 MeV. Meskipun partikel beta minus ini memiliki rentang yang lebih besar daripada partikel alfa; lapisan tipis air, gelas logam, dll. dapat menghentikannya.
    Proses peluruhan beta dapat dijelaskan dengan :

peluruhan

Segera setelah peluruhan beta, atom anak memiliki jumlah elektron orbital yang sama dengan atom induknya dan dengan demikian menjadi bermuatan positif. Sangat cepat, bagaimanapun juga, atom anak memperoleh sebuah elektron dari medium di sekelilingnya agar menjadi netral secara listrik.
    Radiasi beta dapat menjadi radiasi eksternal yang berbahaya. Partikel beta dengan energi kurang dari 200 keV memiliki jangkauan penembusan yang terbatas dalam jaringan. Namun, partikel beta dapat memunculkan radiasi Bremsstrahlung yang mempunyai daya tembus sangat besar. (Magill dan Galy, 2005)

Emisi Positron
    Dalam kasus di mana rasio neutron terhadap proton adalah terlalu rendah dan emisi alfa tidaklah mungkin secara energetik, sebuah inti di bawah kondisi tertentu dapat mencapai kestabilan dengan mengemisikan sebuah positron. Positron merupakan partikel beta yang muatannya adalah positif (berlawanan dengan partikel beta yang bermuatan negatif, yang disebut dengan negatron jika terdapat suatu keperluan untuk membedakannya dari sebuah positron). Dalam segala hal lainnya, partikel ini sama dengan partikel beta negatif atau elektron biasa. Massanya adalah dan muatannya adalah . Karena kenyataan bahwa inti kehilangan sebuah muatan positif ketika sebuah positron diemisikan, hasil anak adalah satu nomor atom kurang daripada induknya. Nomor massa pada anak tetap tidak berubah, sebagaimana pada semua transisi inti yang melibatkan elektron. (Cember dan Johnson, 2009)
    Di dalam suatu inti, sebuah proton diubah menjadi sebuah neutron, positron dan neutrino

Dengan cara yang sama seperti pada , positron secara kontinu didistribusikan pada energi hingga suatu energi maksimum karakteristik. Positron tersebut, setelah diemisikan dari inti, mengalami gaya tarik elektrostatik yang kuat dengan elektron-elektron atom. Positron dan elektron negatif saling memusnahkan satu sama lain dan menghasilkan dua foton (sinar gamma) masing-masing dengan energi sebesar 0.511 MeV bergerak dengan arah yang berlawanan. Bahaya radiasi dari positron sama dengan yang berasal dari partikel . Sebagai tambahan, radiasi gamma yang dihasilkan dari pemusnahan positron-elektron memberikan suatu bahaya radiasi eksternal.
    Proses peluruhan dapat dijelaskan sebagai berikut:

peluruhan

Segera setelah peluruhan emisi positron, atom anak memiliki jumlah elektron orbital yang sama dengan atom induknya dan dengan demikian menjadi bermuatan negatif. Sangat cepat, bagaimanapun juga, atom anak kehilangan sebuah elektron dari medium di sekelilingnya agar menjadi netral secara listrik. (Magill dan Galy, 2005)

Penangkapan Elektron Orbital
    Nuklida-nuklida yang kekurangan neutron dapat pula mencapai kestabilan dengan menangkap sebuah elektron dari kulit K atau L yang lebih dalam pada orbit atom. Sebagai hasilnya, sebuah proton di dalam inti bertransformasi menjadi sebuah neutron yakni

Prosesnya sama seperti pada peluruhan dalam arti bahwa muatan inti tersebut berkurang 1. Proses peluruhan penangkapan elektron dapat dijelaskan dengan

peluruhan penangkapan elektron:

dan anak tersebut biasanya dihasilkan dalam keadaan tereksitasi. Inti yang dihasilkan tidaklah mantap dan meluruh dengan menghasilkan sebuah neutrino tak teramati dan emisi sinar-X karakteristik ketika kekosongan elektron dalam kulit K atau L diisi oleh elektron-elektron orbit yang lebih luar. (Magill dan Galy, 2005)

Baca selanjutnya...

Pada peluruhan alfa, sebuah atom induk mengemisikan suatu partikel dan menghasilkan sebuah nuklida anak . Segera setelah emisi partikel alfa, atom anak masih memiliki elektron-elektron Z dari induknya - karenanya atom anak memiliki dua elektron terlalu banyak dan harus ditunjukkan dengan . Elektron tambahan tersebut akan segera hilang setelah emisi partikel alfa yang meninggalkan atom anak secara listrik netral. Tambahan pula, partikel alfa akan melambat dan kehilangan energi kinetiknya. Pada energi rendah partikel alfa akan mendapatkan dua elektron agar menjadi sebuah atom helium netral. Proses peluruhan alfa dijelaskan dengan :

peluruhan .

Proses peluruhan alfa ditemukan sebagian besar pada nuklida yang kaya neutron, nuklida dengan nomor atom tinggi oleh karena kenyataan bahwa gaya tolak elektrostatik pada nuklida-nuklida berat meningkat dengan lebih cepat daripada gaya kohesi inti. Selain itu, partikel yang diemisikan harus mempunyai energi yang cukup untuk mengatasi penghalang potensial pada inti. (Magill dan Galy, 2005)

Sebuah partikel alfa merupakan suatu inti helium yang sangat berenergi yang diemisikan dari inti sebuah atom tidak stabil apabila rasio proton terhadap neutron terlalu rendah. Partikel ini bermuatan positif, partikel besar yang terdiri dari kumpulan dua proton dan dua neutron. Karena nomor atom dan nomor massa dikekalkan dalam alihan alfa, berarti bahwa hasil dari emisi alfa adalah suatu anak yang memiliki nomor atom kurang dua dari yang ada pada induk dan yang memiliki nomor massa atom kurang empat dari yang ada pada induk. Pada kasus , sebagai contoh, reaksinya adalah

.

Partikel alfa pada dasarnya adalah monoenergi. Namun, spektogram partikel-alfa menunjukkan adanya pengelompokan energi diskrit, dengan perbedaan-perbedaan energi yang kecil di antara kelompok berbeda tersebut. Perbedaan-perbedaan yang kecil ini berkaitan dengan perbedaan level energi pada inti anak. Yakni, sebuah inti yang mengemisikan salah satu dari partikel alfa dengan energi yang lebih rendah ditinggalkan dalam keadaan tereksitasi, sementara inti yang mengemisikan partikel alfa dengan energi yang paling tinggi untuk setiap nuklida tertentu biasanya ditinggalkan dalam keadaan "dasar". Inti yang ditinggalkan dalam keadaan tereksitasi biasanya mengemisikan energi eksitasinya dalam bentuk sinar gamma. Harus digaris-bawahi bahwa sinar gamma ini diemisikan dengan seketika, hampir selalu dalam < detik, setelah emisi partikel bermuatan terjadi dan, karenanya, tampak seperti telah datang dari inti radioaktif induk, padahal sebenarnya sinar gamma ini diemisikan oleh inti anak. Karena sinar gamma tampak seperti telah muncul secara bersamaan dengan partikel bermuatan, maka induk tersebut dikatakan sebagai pemancar gamma. Perlu digaris-bawahi juga bahwa sebagian besar partikel alfa biasanya diemisikan dengan energi yang maksimum. Sangat sedikit inti, sebagai konsekuensi, ditinggalkan dalam keadaan tereksitasi dan radiasi gamma, maka dari itu, hanya menyertai sebagian kecil dari partikel alfa.

Partikel alfa sangatlah terbatas dalam kemampuannya untuk menembus bahan. Lapisan kulit mati bagian luar sudah cukup tebal untuk menyerap seluruh radiasi alfa dari bahan radioaktif. Sebagai konsekuensi, radiasi alfa dari sumber-sumber di luar tubuh tidaklah merupakan bahaya radiasi. Namun, dalam kasus radionuklida yang mengemisikan-alfa saat mengendap secara internal, pengaruh shielding dari lapisan terluar kulit mati tersebut menjadi tidak ada dan energi radiasi alfa dapat terhambur dalam jaringan hidup. (Cember dan Johnson, 2009)

Baca selanjutnya...