Radioaktivitas adalah proses spontan dimana inti atom yang tidak stabil kehilangan energi dengan memancarkan radiasi. Ditemukan oleh Henri Becquerel pada tahun 1896, ini telah menjadi konsep dasar dalam fisika dan kimia, yang mengarah pada berbagai penerapan dalam bidang kedokteran, produksi energi, dan penelitian ilmiah. Radioaktivitas diakibatkan oleh ketidakstabilan dalam inti atom, dimana gaya yang menahan inti atom tidak cukup kuat untuk mempertahankan bentuknya yang sekarang. Ketidakstabilan ini menyebabkan emisi radiasi ketika inti mencari keadaan yang lebih stabil.
Ada tiga jenis utama radioaktivitas, dibedakan berdasarkan jenis radiasi yang dipancarkan: radiasi alfa ( \(\alpha\) ), beta ( \(\beta\) ), dan gamma ( \(\gamma\) ). Setiap jenis memiliki sifat dan efek unik terhadap materi.
Radiasi alfa terdiri dari partikel yang terdiri dari dua proton dan dua neutron, yang secara efektif menjadikannya inti helium. Karena partikel alfa relatif berat dan membawa muatan positif, partikel alfa mempunyai jangkauan yang pendek dan dapat dihentikan oleh selembar kertas atau lapisan luar kulit manusia. Namun, jika tertelan atau terhirup, partikel alfa dapat menyebabkan kerusakan signifikan pada jaringan biologis karena daya ionisasinya yang tinggi.
\(\textrm{Contoh:}\) Peluruhan Uranium-238 ( \(^{238}U\) ) menjadi Thorium-234 ( \(^{234}Th\) ). \( ^{238}U \rightarrow ^{234}Th + \alpha \)
Radiasi beta dapat dipancarkan sebagai elektron ( \(\beta^-\) ) atau positron ( \(\beta^+\) ), yang merupakan antipartikel elektron. \(\beta^-\) radiasi terjadi ketika neutron dalam inti berubah menjadi proton dan elektron, dengan elektron yang dipancarkan. Sebaliknya, radiasi \(\beta^+\) dihasilkan ketika proton berubah menjadi neutron dan positron. Partikel beta lebih ringan dari partikel alfa dan membawa muatan positif ( \(\beta^+\) ) atau negatif ( \(\beta^-\) ). Partikel ini lebih berpenetrasi dibandingkan partikel alfa, namun biasanya dapat dihalangi oleh beberapa milimeter aluminium.
\(\textrm{Contoh Peluruhan Beta Minus:}\) Karbon-14 ( \(^{14}C\) ) membusuk menjadi Nitrogen-14 ( \(^{14}N\) ). \( ^{14}C \rightarrow ^{14}N + \beta^- + \bar{\nu}_e \) \(\textrm{Contoh Peluruhan Beta Plus:}\) Karbon-11 ( \(^{11}C\) ) membusuk menjadi Boron-11 ( \(^{11}B\) ). \( ^{11}C \rightarrow ^{11}B + \beta^+ + \nu_e \)
Radiasi gamma terdiri dari foton, yaitu partikel cahaya tak bermassa. Ini sering menyertai peluruhan alfa dan beta, yang dipancarkan saat inti bertransisi dari tingkat energi yang lebih tinggi ke tingkat energi yang lebih rendah. Sinar gamma memiliki daya tembus yang tinggi, sehingga memerlukan material padat seperti timah atau beton beberapa sentimeter untuk mengurangi intensitasnya secara signifikan. Meski tidak bermuatan, radiasi gamma dapat menyebabkan kerusakan parah pada sel dan jaringan hidup karena energinya yang tinggi dan kemampuan penetrasi yang dalam.
\(\textrm{Contoh:}\) Transisi Cobalt-60 ( \(^{60}Co\) ) ke tingkat energi yang lebih rendah, memancarkan radiasi gamma. \( ^{60}Co^* \rightarrow ^{60}Co + \gamma \)
Meskipun radioaktivitas dapat menimbulkan risiko yang signifikan terhadap organisme biologis karena radiasi pengionnya, radioaktivitas juga mempunyai banyak manfaat. Dalam pengobatan, isotop radioaktif digunakan dalam pencitraan diagnostik dan pengobatan kanker. Aplikasi industri meliputi pengujian material, pembangkit listrik di reaktor nuklir, dan sebagai pelacak dalam penelitian biologi dan kimia. Memahami berbagai jenis radioaktivitas dan interaksinya dengan materi sangat penting untuk memanfaatkan potensinya secara aman.
Mendeteksi dan mengukur radioaktivitas melibatkan berbagai instrumen, seperti pencacah Geiger-Müller, pencacah sintilasi, dan ruang ionisasi. Perangkat ini mendeteksi radiasi pengion yang dipancarkan selama peluruhan radioaktif, sehingga memungkinkan para ilmuwan mempelajari sifat-sifat berbagai isotop dan pola peluruhannya.
Radioaktivitas, dengan bentuk alfa, beta, dan gamma, merupakan fenomena mendasar di alam. Meskipun menimbulkan risiko karena efek ionisasinya pada jaringan biologis, pemahaman dan pengendalian radioaktivitas telah membawa kemajuan signifikan dalam bidang kedokteran, energi, dan sains. Studi tentang radioaktivitas tidak hanya membantu memahami dunia atom dan subatom tetapi juga menyediakan alat untuk meningkatkan kesehatan manusia dan kemampuan teknologi masyarakat.
