Radioaktivitas adalah fenomena alam di mana inti atom yang tidak stabil secara spontan meluruh dan memancarkan radiasi dalam prosesnya. Proses ini memainkan peran penting dalam berbagai bidang, termasuk radiasi, kimia, dan fisika, mempengaruhi segala hal mulai dari pembangkit listrik tenaga nuklir hingga perawatan medis dan studi lingkungan.
Inti dari radioaktivitas terletak pada inti atom. Atom terdiri dari proton dan neutron pada intinya, dikelilingi oleh elektron pada orbitalnya. Ketika keseimbangan antara proton dan neutron tidak stabil, atom mencari stabilitas melalui peluruhan radioaktif.
Ada tiga jenis utama peluruhan radioaktif:
Radioaktivitas mempunyai implikasi yang signifikan baik dalam bidang kimia maupun fisika. Dalam kimia, isotop radioaktif digunakan sebagai pelacak untuk mempelajari mekanisme reaksi kimia dan pergerakan zat dalam sistem. Dalam fisika, pemahaman radioaktivitas sangat penting untuk mempelajari reaksi nuklir, yang merupakan dasar dari tenaga nuklir dan teknologi pencitraan medis.
Laju peluruhan suatu zat radioaktif diukur berdasarkan waktu paruhnya, yaitu waktu yang dibutuhkan setengah atom radioaktif dalam suatu sampel untuk meluruh. Ekspresi matematika peluruhan zat radioaktif diberikan oleh:
\(N(t) = N_0 \cdot e^{-\lambda t}\)Di mana:
Meskipun radioaktivitas memiliki kegunaan yang bermanfaat, radioaktivitas juga menimbulkan potensi risiko terhadap kesehatan manusia dan lingkungan. Paparan radiasi berlebihan dapat merusak jaringan hidup, menyebabkan kanker dan masalah kesehatan lainnya. Pencemaran lingkungan akibat zat radioaktif dapat menimbulkan dampak jangka panjang terhadap ekosistem. Oleh karena itu penanganan dan pembuangan bahan radioaktif harus dilakukan dengan sangat hati-hati.
Detektor Asap : Banyak detektor asap menggunakan americium-241, pemancar alfa, untuk mendeteksi asap. Partikel alfa mengionisasi molekul udara, menciptakan arus. Asap mengganggu arus ini, memicu alarm.
Penanggalan Karbon : Penanggalan radiokarbon menggunakan peluruhan beta karbon-14 untuk menentukan umur bahan organik. Organisme hidup menyerap karbon-14 selama hidupnya. Setelah kematian, karbon-14 meluruh, dan konsentrasinya menurun pada tingkat yang diketahui. Dengan mengukur sisa karbon-14, para ilmuwan dapat memperkirakan usia sampel arkeologi.
Perawatan Medis : Radioterapi untuk kanker menggunakan sinar gamma atau elektron untuk menargetkan dan menghancurkan sel tumor, meminimalkan kerusakan pada jaringan sehat di sekitarnya. Gangguan tiroid diobati dengan yodium-131, pemancar beta dan gamma, yang diserap oleh kelenjar tiroid.
Untuk memvisualisasikan radioaktivitas, cloud chamber dapat digunakan. Ini adalah lingkungan tertutup yang sangat jenuh dengan uap alkohol. Ketika partikel bermuatan (partikel alfa dan beta) melewati ruangan, mereka mengionisasi uap, meninggalkan jejak kondensasi. Partikel alfa menghasilkan jalur yang tebal dan pendek, sedangkan partikel beta menghasilkan jalur yang lebih panjang dan tipis. Sinar gamma, karena tidak bermuatan, tidak meninggalkan jejak yang terlihat tetapi secara tidak langsung dapat menimbulkan jejak melalui ionisasi sekunder.
Pelat jam tangan radium dan kaca uranium adalah contoh sejarah barang sehari-hari yang mengandung radioaktif. Di bawah sinar UV, kaca uranium berpendar karena adanya uranium, yang menggambarkan interaksi antara bahan radioaktif dan cahaya.
Penelitian di bidang radioaktivitas terus berkembang, dengan para ilmuwan mengeksplorasi cara-cara yang lebih aman dan efisien untuk memanfaatkan energi nuklir, mengembangkan perawatan medis baru, dan meminimalkan dampak bahan radioaktif terhadap lingkungan. Kemajuan dalam fusi nuklir, sebuah proses yang menggerakkan matahari, berpotensi menyediakan sumber energi bersih yang hampir tak terbatas. Memahami dan mengendalikan radioaktivitas tetap menjadi bidang studi utama dalam fisika dan kimia teoretis dan terapan.
