hamburan neutron cepat

Nama : Nur Nabila Azhar/NIM : 1111097000033/Tugas Fisika Inti Metode : Hamburan Neutron Cepat

Hamburan Neutron Cepat

Dalam menentukan ukuran dari inti, ada beberapa metode, dari metode tersebut

dikelompokkan menjadi dua, yaitu:

1. Metode inti (jari-jari gaya)

a. Hamburan alpha

b. Umur pemancaran alpha

c. Penghamburan neutron cepat

2. Metode elektromagnet (jari-jari muatan)

a. Hamburan elektron

b. Mirror nuclei

c. Hamburan proton

d. Efek isotropik

Dimana pada setiap metodenya mendapatkan nilai jari-jari yang berbeda-beda namun relatif

sama, pada kesempatan ini saya akan membahas tentang penghamburan neutron cepat.

Neutron memiliki keistimewaan tersendiri, yaitu:

neutron tidak memiliki muatan

tidak ada gaya coulomb yang bekerja pada neutron.

Dari keistimewaan diatas, kita bisa menggunakan neutron untuk menggali informasi tentang

struktur inti. Akan tetapi neutron sangat dekat dengan permukaan inti, sehingga neutron

berinteraksi dengan inti dan mengalami gaya inti. Dari hal tersebut dapat diperoleh jari-jari inti

dengan penghamburan dari neutron yang cepat akan menjadi jari-jari gaya, karena neutron

mungkin terbawa pengaruh dari gaya inti sebelum benar-benar mencapai permukaan inti,

banyak eksperimen yang dilakukan oleh para ilmuawan tentang pengukuran inti dari

pengukuran penampang, dan perbedaan proses dapat menghasilkan perbedaan pada

perhitungan ukuran inti dari pengukuran penampang.

Dengan menganggap penghamburan neutron cepat oleh kertas timah/perak yang tipis.

Dimana R adalah jari-jari dari penghamburan inti dan rn adalah jari-jari neutron, sehingga jarak

dari inti (inti nukleus) ke neutron adalah (R+rn), hal ini akan menyebabkan penyerapan atau

pembelokan dari potensial inti. jika inti dianggap berbentuk bola pejal (dengan nilai potensial

yang tak hingga) sehingga ukuran dari neutron sangat kecil, hal ini benar adanya pada energi

neutron yang tinggi (berkisar 15 hingga 20 Mev), dan dihubungkan dengan teori gelombang

de broglie, menghasilkan nilai yang kecil sebagai perbandingan untuk nilai jari-jari inti. Dari

pengukuran pelemahan cahaya neutron, memungkinkan menghitung tabrakan penampang dari

inti. Berdasarkan gambar yang sederhana ini, jika kita menganggap area dari lingkaran jari-jari

(R + rn) sebagai area sensitif terjadi tumbukan, sehingga hubungan antara penampang dan

ukuran geometri adalah

= ( + )2

Persamaan diatas didasari pada asumsi kedua inti dan neutron adalah bola pejal yang

berjari-jari R dan rn dan ketika diproyeksi pada bidang, punya luas masing-masing 2 dan


2. Dengan menetapkan nilai (penampang total) R secara eksperimen dapat dihitung, jika

diketahui.

Pengukuran total penampang untuk neutron yang cepat, ditentukan menjadi 2 kali luas

target 22. Pembenaran untuk ini dan kemajuan yang lebih lanjut pada ukuran inti ini akan

terus mengalami perkembangan dari gelombang mekanik dimana neutron diberi perlakuan

sebagai gelombang dari pada bola pejal. Interaksi antara neutron uang masuk dan inti, di

gambarkan sebagai ketertarikan potensial yang terbatas. Sesuai dengan perlakuan tersebut,

neutron melihat inti sebagai ketertarikan sumur potensial, diberikan

() = 0, <

() = 0, >

Dimana = 01/3 adalah radius dari sumur persegi. Penghamburan elastis, refleksi, dan

transmisi dapat menjadi penjelasan yang mudah dengan bantuan sumur potensial, tapi

prosesnya tidak bisa dijelaskan pada metode ini.

Dari jurnal yang ditulis oleh Frenback dan rekan-rekannya, mereka melakukan

perhitungan secara teoritis untuk mendapatkan nilai jari-jari inti, dimana mereka berpatokan

pada eksperimen yang dilakukan oleh Cook, McMillan, Peterson dan Sewell. Percobaan dari

Cook, McMillan, Peterson dan Dewell pada penampang inti untuk neutron sekitar 90 Mev

menunjukkan bahwa inti secara parsial adalah transparan untuk neutron energi tinggi, Hal ini

menunjukkan hasil yang cukup memuaskan dimana menggunakan radius inti R = 1,37A1/3x10-

13 cm, energi potensial untuk neutron dalam inti 31 Mev, dan jalan bebas rata-rata untuk neutron

dalam material nuklir 4,5.l0-13 cm. Jalan bebas rata-rata ini sesuai dengan yang diperkirakan

dari energi n-p penampang tinggi, tetapi hasilnya tidak sensitif terhadap pilihan jalan bebas

rata-rata.

Untuk partikel energi tinggi membombardir inti akan membuatnya transparan secara

parsial, karena pada energi dari urutan 100 Mev hamburan berarti jalan bebas untuk neutron

atau proton melintasi materi nuklir menjadi sebanding dengan radius nuklir, efek transparansi

ini mencolok terlihat dalam percobaan Cook, McMillan, Peterson dan Dewell pada hamburan

oleh inti neutron dari sekitar 90 Mev, dalam paper Frenback akan menunjukkan bahwa

pengamatan hamburan pada penampang memungkinkan mendapatkan hasil yang sangat

memuaskan, dengan menggunakan jalan bebas rata-rata diperkirakan bernilai besar.

Masalahnya adalah dari hamburan gelombang neutron oleh lingkup materi yang

dimisalkan sebagai bola pejal, ditandai dengan koefisien absorpsi dan indeks bias, Indeks

bias ditentukan oleh energi potensial rata-rata, V, neutron dalam inti, Jika = (2)1/2 /

adalah vektor perambatan gelombang di luar inti, vektor perambatan dalam adalah + 1,

dengan

1 = [(1 +

)

12

1]

Dimana: E =90 Mev. k = 2,08x1013 cm-1. Potensi V sekitar 8 MeV lebih besar daripada energi

dari bola Fermi.


Jika kita menggunakan untuk radius nuklir nilai R=l,37A1/3 x10-13 cm, disimpulkan oleh

Cook, McMillan, Peterson dan Sewell dari 14-25 Mev hasil hamburan dari Amaldi, Bocciarelli,

Cacciapuoti dan Trabacchi, dan Sherr, kita menemukan energi Fermi 22 Mev, dan V = 30 MeV.

Hal ini menghasilkan kl=3,22 x 1012 cm-1. Koefisien absorbsi dalam material nuklir adalah

sama dengan kerapatan partikel kali penampang hamburan neutron dengan partikel dalam inti:

=3

43

Dalam bentuk n-p dan n-n penampang =[+()]

, Cook, et al, memberikan hamburan

90 Mev neutron sebagai proton bebas = 8,3 10262. Penampang ini harus dikurangi

untuk memungkinkan efek dari prinsip pengecualian pada hamburan oleh proton terikat dalam

inti; menurut Goldberger, faktor iS =2

3(). Dengan asumsi l/E bergantung

dengan penampang yang kita temukan, untuk E=90+30=120 Mev, =4.15 X l0-26 cm2. jika,

mengikuti cara Goldberger, kita ambil =1

4 dan menggunakan rumus radius yang

dikutio sebelumnya, kita peroleh nilai K = 2,4 x 1012 cm-1 untuk Z/A=1/2, K=2,l x 1012 cm2

untuk Z/A=0,39(U). Dengan melihat dari angka-angka ini, dalam perhitungan berikutnya akan

menjadi pendekatan masuk akal untuk menduga duga nilai kR>>1, tapi kl/k dan K/k


Absorbsi penampang adalah, selalu lebih kecil dari2 tapi difraksi penampang mungkin

lebih besar atau kecil, tergantung besaran pergeseran fasa. Untuk nilai KT yang besar, =

= 2. Dalam batas kebalikan KT dan k1T, adalah:

= 2 =

= 2 (

1

42 + 1

2) 2 =1

4 [1 + 4 (

12

2)]

Untuk densitas rendah dan ketebalan yang kecil, mendekati jumlah dari hamburan

penampang nukleon yang terpisah. Difraksi penampang, bagaimanapun, lenyap di batas, yang

sebanding dengan probabilitas hamburan ganda.

Perhitungan yang sesuai untuk bola sedikit lebih rumit, Bagian dari gelombang yang

menyerang bola pada jarak dari garis melalui pusat bola muncul setelah menempuh jarak 2s,

dengan 2 = 2 2. Amplitudo yang muncul adalah = (+21), jadi, pada persamaan

(l) :

= 2 (1 )

0

= 2 (1 )

0

= 2 {1 [1 (1 + 2)2]

222} (5)

Persamaan ini untuk absorbsi penampang yang sebelumnya dikemukakan oleh Bethe.

Memiliki kesamaan, di persamaan (2), yakni:

= 2 |1 (+21)|

2

0

= 2 [1 + ({1 (1 + 2)2}

222)

({(

14

2 12) + [21 (

14

2 12) + 1] sin 21

[(14

2 + 12) + (

14

2 12)] cos 21}

(14

2 + 12)

2

2)] (6)

Dimana berasal dari persamaan (5) dan (6) pembiasan diabaikan pada permukaan dari bola.

Sangat mudah dilihat bahwa persamaan ini benar adanya, karena memberikan efek pada

(1

) 1.

Untuk distribusi sudut didapatkan dari analogi persamaan (3),

() = [1 (+21)]0( sin )

0

(7)

untuk , akan kembali membentuk persamaan (4), tetapi kita tidak mendapatkan

pernyataan yang sesuai dalam kasus umumnya. Amplitudo untuk penghamburan kedepan

dapat dituliskan sebagai berikut:

() =2

2{1 +

(1 12 )

2

[1 (1 + 21)(+21)]

2 (14

2 + 12)

2

2} (8)


Untuk perhitungan yang mudah, integral dapat diubah menjadi persamaan sumasi;

dimana =1

2= dan menggunakan hubungan (( +

1

2 ) sin ) (cos ), persamaan

memenuhi jika nilai besar dan kecil, yakni:

() =1

2 (2 + 1)(1 (+21))(cos )

+12


Kelengkungan menjadi terlihat jika K dikurangi menjadi kurang dari K = l,9x1012cm-1, Namun

K dapat hampir dua kali lipat sebelum kelengkungan berlawanan menjadi sangat menonjol.

contoh, K = 3,0 x 1012 cm-1 memberikan garis lurus yang sama baiknya, R = l,39Al/3 x l0-l3 cm.

Total pengukuran penampang menentukan indeks bias cukup baik, tetapi cukup sensitif

terhadap koefisien absorbsi. Pengukuran dan difraksi hamburan diferensial yang diperlukan

untuk evaluasi yang lebih baik dari K. Perlu dicatat bahwa sementara kl dan K ditentukan

langsung dari penampang, evaluasi V juga tergantung pada energi neutron yang datang. Cook

et al menyatakan bahwa energi neutron yang terdeteksi dalam percobaan mereka mungkin

sedikit lebih rendah dari 90 Mev, berada di suatu tempat antara 80 dan 90 MeV. Jika kita

mengambil E = 80 Mev, kita akan menemukan V = 28,8 MeV.

untuk K=2,2x1012 cm-l, nilai dari KR berkisar antara 0,58 untuk Li hingga 1,87 untuk

U. Dapat dilihat di gambar 1 terdapat keburaman inti, /2, berbeda dengan 0,52 untuk Li

hingga 0,88 untuk U. Akan terlihat pada niali kisaran diatas nilai KR sangat diharapakan niali

, mendekati dua kali lipat dari nilai .

Jika satu plot distribusi sudut pada difraksi penghamburan yang diperlihatkan

persamaan (9)(()/(0) versus sin ) kurva untuk inti berat yang tidak dapat

dibedakan dari itu untuk inti buram (Eq. (4)), setidaknya sejauh minimum pertama pola

difraksi, Untuk inti yang lebih ringan, bentuk kurva hampir sama, tetapi dengan skala sumbu

absis yang berubah, sesuai dengan menggunakan jari-jari efektif agak lebih kecil dari jari-jari

yang sebenarnya, peningkatan setengah lebar puncak difraksi adalah nol untuk KR=l,78 (Pb),

3.7% untuk KR=l,20 (Cu), 6,2% untuk KR=0,90 (Al) dan 9,6% untuk KR= 0,63 (Be).

Kesulitan muncul ketika diberikan energi neutron yang rendah (nilai Mev yang kecil)

karena neutron memiliki rata-rata garis edar bebas sangan kecil dan akan terbentuk senyawa

inti. Tetapi diperlihatkan oleh Fernbach dan rekan-rekan bahwa sama dalam jarak energi pada

model optik dapat digunakan untuk menjelaskan perilaku rata-rata dari bermacam-macam

penampang. Diasumsikan interaksi dari neutron yang datang terhadap inti dapat dijelaskan

sebagai penggantian inti dengan potensial optik rata-rata, dimana dapat dibayangkan sebagai

sumur potensial:

= (1 + ), = 1/3

= 0, >

Dimana = 42 , = 0,03 dan = 1,42 1013 . Model ini, biasa disebut sebagai

bola kristal berawan, sangat sukses menjelaskan dari segi kualitatif dari total penampang dan

eksperimen distribusi angular, bagian yang real menjelaskan penghamburan elastis dan bagian

imajiner menjelaskan bagian penghamburan tak elastis.

Pada jarak energi lemah memiliki pengertian dalam bentuk perhitungan model optik yang

digunakan disekeliling ujung sumur potensial diperlihatan pada persamaan diatas. Didapatkan

nilai dari jari-jari inti adalah = (1,35 0,04)1013 , sesuai dengan nilai yang

diperlihatkan sebelumnya.

hamburan neutron cepat

Documents