Apa yang dimaksud dengan neutron?
Atom
Berdasarkan definisi, dua atom dengan jumlah "proton" yang identik dalam intinya termasuk ke dalam unsur kimia yang sama. Atom dengan jumlah proton sama namun dengan jumlah "neutron" berbeda adalah dua isotop berbeda dari satu unsur yang sama. Sebagai contohnya, semua hidrogen memiliki satu proton, namun terdapat satu isotop hidrogen yang tidak memiliki neutron (hidrogen-1), satu isotop yang memiliki satu neutron (deuterium), dua neutron (tritium), dll. Hidrogen-1 adalah bentuk isotop hidrogen yang paling umum. Kadang-kadang ia disebut sebagai protium. Semua isotop unsur yang bernomor atom lebih besar daripada 82 bersifat radioaktif.
Momen magnetik neutron
Pengukuran terbaik yang ada bagi nilai momen magnetik neutron adalah . Di sini, "μ" merupakan magneton nuklir, suatu konstanta fisika dan satuan standar bagi momen magnetik bagi komponen inti. Dalam satuan SI, . Momen magnetik merupakan suatu kuantitas vektor, dan arah momen magnetik neutron ditentukan melalui spin-nya. Torsi dari neutron yang dihasilkan dari suatu medan magnet luar mengarah sejajar pada vektor spin neutron berlawanan dengan vektor medan magnet.
Emisi positron
Karena emisi positron menurunkan jumlah proton relatif terhadap jumlah neutron, peluruhan positron biasanya terjadi pada radionuklida "yang kaya proton". Peluruhan positron menghasilkan transmutasi nuklir, mengubah sebuah atom dari satu unsur kimia menjadi sebuah atom dari suatu unsur dengan nomor atom yang kurang satu unit.
Proton
Proton adalah partikel subatomik, simbol atau , dengan muatan listrik positif +1"e" muatan elementer dan massa sedikit lebih kecil dari neutron. Proton dan neutron, masing-masing dengan massa sekitar satu satuan massa atom, secara kolektif disebut sebagai "nukleon".
Momen magnetik neutron
di mana "e" merupakan muatan elementer dan "ħ" adalah konstanta Planck tereduksi. Momen magnetik partikel ini sejajar dengan spin yang dimilikinya. Karena neutron tidak memiliki muatan, partikel ini seharusnya tidak memiliki momen magnetik berdasar persamaan tadi. Momen magnetik tak-nol dari neutron menandakan bahwa neutron bukanlah partikel elementer. Penanda dari momen magnetik yang dimiliki neutron adalah pada partikel bermuatan negatif. Sama halnya dengan itu, kenyataan bahwa momen magnetik proton, , tidak sama dengan 1 "μ" menandakan bahwa proton juga bukanlah suatu partikel elementer. Proton dan neutron terdiri atas banyak kuark, dan momen magnetik kuark dapat digunakan untuk menghitung momen magnetik nukleon.
Asam borat
Asam borat digunakan di beberapa pembangkit listrik tenaga nuklir sebagai racun neutron. Boron dalam asam borat mengurangi kemungkinan fisi termal dengan menyerap beberapa neutron termal. Reaksi fisi berantai umumnya didorong oleh kemungkinan bahwa neutron bebas akan menghasilkan fisi dan ditentukan oleh bahan dan sifat geometris dari reaktor. Boron alami terdiri dari sekitar 20% boron-10 dan 80% isotop boron-11. Boron-10 memiliki penampang tinggi untuk penyerapan energi rendah (thermal) neutron. Dengan meningkatkan konsentrasi asam borat dalam pendingin reaktor, kemungkinan bahwa neutron akan menyebabkan fisi berkurang. Perubahan konsentrasi asam borat dapat secara efektif mengatur laju fisi yang terjadi di reaktor. Asam borat hanya digunakan dalam reaktor bertekanan air (PWR) (reaktor air mendidih (BWR) menggunakan Natrium Pentaborat untuk tujuan yang sama). Asam borat dapat dilarutkan dalam kolam bahan bakar bekas yang digunakan untuk menyimpan elemen bahan bakar bekas. Konsentrasi cukup tinggi untuk menjaga multiplikasi neutron minimal. Asam borat dibuang dari Reaktor 4 di PLTN Chernobyl setelah krisis untuk mencegah reaksi lain yang terjadi.
Tangkapan neutron
Hafnium, salah satu unsur stabil terakhir yang ditemukan, menyajikan kasus yang menarik. Meskipun hafnium merupakan unsur yang lebih berat, konfigurasi elektron yang membuatnya hampir identik dengan unsur zirkonium, dan mereka selalu ditemukan dalam bijih yang sama. Namun, sifat nuklir mereka berbeda dalam cara yang mendalam. Hafnium rajin menyerap neutron (Hf menyerap 600 kali lebih banyak dibanding Zr), dan dapat digunakan dalam batang kendali reaktor, sedangkan zirkonium alami bisa dibilang transparan untuk neutron. Jadi, zirkonium adalah bahan konstruksi yang sangat diinginkan untuk bagian internal reaktor, termasuk selubung logam dari batang bahan bakar yang mengandung baik uranium, plutonium, atau oksida campuran dari dua unsur (bahan bakar MOX).
Reaktor
Reaktor fisi merupakan jenis reaktor nuklir yang pertama kali dikembangkan. Reaktor ini memanfaatkan pemecahan suatu atom berat menggunakan neutron, suatu sub-atom, yang dipercepat sehingga melepaskan suatu energi.
Daya nuklir
Reaksi rantai nuklir ini dapat dikontrol dengan menggunakan racun neutron dan moderator neutron, sehingga neutron yang bisa menyebabkan fisi ini jumlahnya bisa diubah-ubah. Reaktor nuklir memiliki sistem manual dan otomotis yang dapat menghentikan reaksi fisi dengan segera jika terdeteksi adanya kondisi yang tidak aman.
Neutrino
Neutrino adalah suatu partikel dasar. Neutrino mempunyai spin 1/2 dan oleh sebab itu merupakan fermion. Massanya sangat kecil, walaupun eksperimen yang terbaru (lihat Super-Kamiokande) menunjukkan bahwa massanya ternyata tidak sama dengan nol. Neutrino hanya berinteraksi lewat interaksi lemah dan gravitasi, tak satu pun lewat interaksi kuat atau interaksi elektromagnetik.
Neptunium
Neptunium adalah suatu unsur kimia dalam tabel periodik yang memiliki lambang Np dan nomor atom 93.
Unsur logam radioaktif berwarna keperakan ini merupakan unsur transuranium pertama dan merupakan unsur deret kimia aktinida. Isotop paling stabilnya, Np, adalah produk samping reaktor nuklir dan produksi plutonium dan dapat digunakan sebagai komponen perangkat deteksi neutron. Neptunium juga ditemukan dalam jumlah kecil dalam bijih uranium.
Fusi nuklir
Proses fusi paling penting di alam adalah yang terjadi di dalam bintang. Meskipun tidak melibatkan reaksi kimia, tetapi seringkali fusi termonuklir di dalam bintang disebut sebagai proses "pembakaran". Pada pembakaran hidrogen, bahan bakar netto-nya adalah empat proton, dengan hasil netto satu partikel alpha, pelepasan dua positron dan dua neutrino (yang mengubah dua proton menjadi dua netron), dan energi. Ada dua jenis pembakaran hidrogen, yaitu rantai proton-proton dan siklus CNO yang keberlangsungannya bergantung pada massa bintang. Untuk bintang-bintang seukuran Matahari atau lebih kecil, reaksi rantai proton-proton mendominasi, sementara untuk bintang bermassa lebih besar siklus CNO yang mendominasi. Reaksi pembakaran lain seperti pembakaran helium dan karbon juga terjadi bergantung terutama pada tahapan evolusi bintang.
Newton
Newton adalah satuan SI turunan dengan lambang N, yang merupakan satuan dari gaya, dinamai dari Sir Isaac Newton.
Satu newton adalah besarnya gaya yang diperlukan untuk membuat benda bermassa satu kilogram mengalami percepatan sebesar satu meter per detik per detik. Seratus kilogram sama dengan 980 newton
Nukleosintesis
Di antara beberapa kepentingan khusus adalah karbon, sebab pembentukannya dari He adalah leher botol di dalam proses keseluruhan. Karbon dihasilkan oleh proses tripel-alfa di semua bintang. Karbon juga merupakan unsur utama yang digunakan di dalam produksi neutron bebas pada bintang, membangkitkan proses s yang melibatkan penyerapan lambat neutron untuk menghasilkan unsur-unsur yang lebih berat daripada besi dan nikel (Fe dan Ni). Karbon dan unsur lain dibentuk oleh proses ini yang juga sangat mendasar bagi kehidupan.
Pulau stabilitas
Pulau stabilitas adalah suatu istilah dalam fisika nuklir yang mendeskripsikan kemungkinan adanya unsur-unsur kimia yang stabil berdasarkan "bilangan ajaib" proton dan neutron. Ini mengizinkan adanya beberapa isotop unsur transuranium tertentu yang stabil daripada unsur lainnya. Hal ini berarti bahwa isotop stabil ini meluruh dengan lambat paling tidak berwaktu paruh menitan ataupun harian, dibandingkan dengan isotop lain yang memiliki waktu paruh detikan. Beberapa ilmuwan bahwa mengajukan kebermungkinan isotop berwaktu paruh milyaran tahun).
Logam alkali
Seluruh logam alkali memiliki nomor atom ganjil; oleh karena itu, isotopnya haruslah ganjil–ganjil (nomor proton dan neutron keduanya ganjil) atau ganjil–genap (nomor proton ganjil, nomor neutron genap). Inti atom ganjil–ganjil memiliki nomor massa genap, sementara inti atom ganjil–genap memiliki nomor massa ganjil. Nuklida primordial ganjil–ganjil jarang dijumpai karena sebagian besar inti atom ganjil–ganjil sangat tak stabil sehingga cenderung mengalami peluruhan beta, karena produk peluruhannya adalah genap–genap, dan oleh karena itu ikatannya lebih kuat, mengingat efek pasangan nuklir.
Fisi nuklir
Fisi nuklir dapat muncul tanpa adanya penembakan neutron, sebagai tipe dari peluruhan radioaktif. Tipe fisi yang ini disebut sebagai fisi spontan, dan jarang terjadi kecuali pada sedikit jenis isotop yang sangat berat. Pada alat-alat yang berteknologi nuklir, semua fisi nuklirnya muncul sebagai sebuah "reaksi nuklir" — sebuah proses yang dijalankan oleh penembakan yang dihasilkan dari tabrakan 2 partikel subatomik. Pada reaksi nuklir, sebuah partikel subatomik bertabrakan dengan sebuah nukleus atom dan menyebabkan perubahan padanya. Reaksi nuklir kemudian dijalankan oleh mekanika penembakan, bukan oleh peluruhan eksponensial yang relatif konstan dan karakteristik waktu paruh dari proses radioaktif spontan.
Isidor Isaac Rabi
Atas saran C. J. Gorter, tim tersebut berupaya untuk menggunakan wadah oskilasi. Hal tersebut menjadi dasar untuk metode resonansi magnetik nuklir. Pada 1937, Rabi, Kusch, Millman dan Zacharias menggunakannya untuk mengukur momen magnetik beberapa komponen litium dengan pantulan molekuler, yang meliputi litium klorida, litium fluorida dan dilitium. Saat menerapkan metode tersebut kepada hidrogen, mereka menemukan momen protonnya adalah 2.785±0.02 magneton nuklir, dan bukannya 1 seperti yang diperkirakan oleh teori pada waktu itu, sementara deuteron memiliki 0.855±0.006 magneton nuklir. Hal tersebut menyediakan ukuran yang lebih akuran dari apa yang tim Stern temukan, dan tim Rabi telah mengkonfirmasikannya, pada 1934. Sejak deuteron dikomposisikan dari proton dan neutron dengan putaran yang selaras, momen magnetik neutron dapat disimpulkan dengan mengurangi momen magnetik deuteron dan proton. Nilai hasilnya tidak nol, dan memiliki tanda yang berlawanan dengan proton. Berdasarkan pada artefak-artefak yang membuat penasaran dari pengukuran yang lebih akurat tersebut, Rabi menyimpulkan bahwa deuteron memiliki sebuah momen kuadrupol elektrik. Penemuan tersebut mengartikan bahwa bentuk fisika dari deuteron tidak simetris, yang menyediakan pelajaran berharga dalam gaya nuklir yang mengikat nukleon. Karena pembuatan deteksi resonansi magnetik pantulan molekularnya, Rabi dianugerahi Nobel Fisika pada 1944.
Neutron
Penelitian yang dilakukan Rutherford selain sukses mendapatkan beberapa hasil yang memuaskan juga mendapatkan kejanggalan yaitu massa inti atom unsur selalu lebih besar daripada massa proton di dalam inti atom. Rutherford menduga bahwa terdapat partikel lain di dalam inti atom yang tidak bermuatan karena atom bermuatan positif disebabkan adanya proton yang bermuatan positif. Adanya partikel lain di dalam inti atom yang tidak bermuatan dibuktikan oleh James Chadwick pada tahun 1932. Chadwick melakukan penelitian dengan menembak logam berilium menggunakan sinar alfa. Hasil penelitian menunjukkan bahwa suatu partikel yang tak bermuatan dilepaskan ketika logam berilium ditembak dengan sinar alfa dan partikel ini disebut sebagai neutron.
Atom
Inti atom terdiri atas proton dan neutron yang terikat bersama pada pusat atom. Secara kolektif, proton dan neutron tersebut disebut sebagai nukleon (partikel penyusun inti). Diameter inti atom berkisar antara 10 hingga 10m. Jari-jari inti diperkirakan sama dengan
formula_1  fm, dengan "A" adalah jumlah nukleon. Hal ini sangatlah kecil dibandingkan dengan jari-jari atom. Nukleon-nukleon tersebut terikat bersama oleh gaya tarik-menarik potensial yang disebut gaya kuat residual. Pada jarak lebih kecil daripada 2,5 fm, gaya ini lebih kuat daripada gaya elektrostatik yang menyebabkan proton saling tolak menolak.
Nitrogen
Isotop berat N pertama kali ditemukan oleh S.M. Naudé pada tahun 1929, tidak lama setelah ditemukan isotop berat unsur tetangganya, oksigen dan karbon. Ini menyajikan salah satu tangkapan neutron termal terendah dari semua isotop. N sering digunakan dalam spektroskopi resonansi magnet inti (NMR) untuk menentukan struktur molekul yang mengandung nitrogen, karena spin inti fraksionalnya adalah satu setengah, yang menawarkan keuntungan untuk NMR seperti lebar garis yang lebih sempit. N, meskipun secara teoretis juga dapat digunakan, memiliki spin nuklir bulat dan dengan demikian memiliki momen quadrupol yang mengarah pada spektrum yang lebih luas dan kurang bermanfaat. NMR N tetap memiliki komplikasi yang tidak ditemui pada spektroskopi NMR yang lebih tinggi, H dan C. Kelimpahan alami N yang rendah (0,36%) secara signifikan mengurangi sensitivitas, masalah yang hanya diperparah oleh rasio giromagnetik yang rendah, (hanya 10,14% dari H). Alhasil, "signal-to-noise ratio" untuk H sekitar 300 kali lipat lebih besar daripada N pada kekuatan medan magnet yang sama. Hal ini dapat agak dikurangi dengan pengayaan isotop N melalui pertukaran kimia atau distilasi fraksional. Senyawa yang diperkaya N memiliki keuntungan bahwa dalam kondisi standar, mereka tidak mengalami pertukaran kimiawi atom nitrogen mereka dengan nitrogen di atmosfer, tidak seperti senyawa dengan isotop hidrogen, karbon, dan oksigen berlabel yang harus dijauhkan dari atmosfer. Rasio N:N umum digunakan dalam analisis isotop stabil di bidang geokimia, hidrologi, paleoklimatologi dan paleoseanografi, yang disebut "δ"N.
Partikel dasar
Dalam fisika partikel, partikel dasar adalah partikel yang belum diketahui apakah partikel ini terdiri dari partikel lainnya. Atom terbentuk dari partikel yang lebih kecil dikenal sebagai elektron, proton, dan neutron. Proton dan netron terbentuk dari partikel yang lebih dasar dikenal sebagai quark. Salah satu masalah dasar dalam fisika partikel adalah menemukan elemen paling dasar atau yang disebut partikel dasar, yang membentuk partikel lainnya yang ditemukan dalam alam, dan tidak lagi terbentuk atas partikel yang lebih kecil.
Peluruhan beta
Pada peluruhan β, interaksi lemah mengubah sebuah netron menjadi sebuah proton ketika sebuah elektron dan sebuah anti-neutrino dipancarkan:
Elektron yang dipancarkan bukanlah elektron orbital. Juga bukan elektron yang semula berada di dalam inti atom, karena asas ketidakpastian melarang elektron hadir di dalam inti atom. Elektron tersebut “diciptakan” oleh inti atom dari energi yang ada. Jika beda energi diam antara kedua inti atom sekurang-kurangnya E=mc², maka hal tersebut memang mungkin terjadi.
Tangkapan neutron
Penampang lintang penyerapan sering sangat tergantung pada energi neutron. Dua langkah yang paling sering diukur adalah penampang lintang untuk penyerapan termal neutron, dan integral resonans yang dianggap sebagai kontribusi puncak serapan pada energi neutron tertentu khusus untuk nuklida tertentu, biasanya di atas kisaran termal, tetapi dihadapi sebagai moderasi neutron yang memperlambat neutron turun dari energi tinggi sesungguhnya.
Energi nuklir
Partikel nuklir seperti proton dan neutron tidak terpecah di dalam proses reaksi fisi dan fusi, tetapi kumpulan dari mereka memiliki massa lebih rendah daripada jika mereka berada dalam posisi terpisah/ sendiri-sendiri. Adanya perbedaan massa ini dibebaskan dalam bentuk panas dan radiasi di reaksi nuklir (panas dan radiasinya mempunyai massa yang hilang, tetapi terkadang terlepas ke sistem, di mana tidak terukur). Energi matahari adalah salah satu contoh konversi energi ini. Di matahari, proses fusi hidrogen mengubah 4 miliar ton materi surya per detik menjadi energi elektromagnetik, yang kemudian diradiasikan ke angkasa luar.
Nukleon
Nukelon adalah suatu nama kolektif yang digunakan untuk merujuk pada neutron dan proton dalam fisika. Kedua partikel ini merupakan partikel penyusun inti atom dan sampai dengan tahun 1960 diduga sebagai partikel elementer. Namun, pada zaman sekarang, kedua partikel tersebut diketahui merupakan partikel komposit yang tersusun atas kuark. Pemahaman sifat-sifat nukleon adalah salah satu tujuan utama termodinamika kuantum.
Neutrino
Neutrino pertama kali dipostulatkan pada Desember, 1930 oleh Wolfgang Pauli untuk menjelaskan spektrum energi dari peluruhan beta, yaitu peluruhan sebuah netron menjadi sebuah proton dan sebuah elektron. Pauli berteori bahwa sebuah partikel yang tak terdeteksi menjadi penyebab perbedaan antara energi dan momentum sudut dari partikel-partikel di awal dan di akhir peluruhan. Karena sifat "hantunya", deteksi eksperimental pertama dari neutrino harus menunggu hingga 25 tahun sejak pertama kali didiskusikan. Pada 1956, Clyde Cowan, Frederick Reines, F. B. Harrison, H. W. Kruse, dan A. D. McGuire mempublikasikan artikel ""Detection of the Free Neutrino: a Confirmation"" dalam jurnal "Science" (lihat percobaan neutrino), sebuah hasil yang diganjar dengan Hadiah Nobel 1995.
Unsur kimia
Isotop adalah atom-atom unsur yang sama (yaitu, dengan jumlah proton yang sama dalam inti atomnya), tetapi memiliki jumlah neutron yang "berbeda". Oleh karena itu, terdapat, misalnya, tiga isotop utama karbon. Seluruh atom karbon memiliki 6 proton di dalam intinya, tetapi mereka dapat memiliki 6, 7, atau 8 neutron. Sehingga, nomor massanya masing-masing adalah 12, 13, dan 14. Ketiga isotop karbon tersebut dikenal sebagai karbon-12, karbon-13, dan karbon-14, seringkali disingkat sebagai , , . Karbon dalam kehidupan sehari-hari dan dalam ilmu kimia adalah campuran dari (sekitar 98,8%), (sekitar 1,1%) dan sekitar 1 atom per trilyun .
Emisi positron
Emisi positron jangan disalahartikan dengan emisi elektron atau peluruhan beta minus (peluruhan β ), yang terjadi ketika sebuah neutron berubah menjadi sebuah proton dan inti memancarkan sebuah elektron dan sebuah antineutrino.
Soliton
Dalam tinjauan partikel, dapat dibayangkan, soliton adalah vorteks fluida. Vorteks adalah rotasi lokal atau aliran bergolak (turbulensi) memutar dengan garis-garis arus tertutup. Semua anggota keluarga partikel yang kita kenal, semisal elektron, proton, neutron, kuark, neutrino adalah soliton, yakni vorteks-vorteks fluida.
Aktinium
Sumber neutron dapat diaplikasikan dalam probe neutron – sebuah perangkat standar untuk mengukur kuantitas air yang terdapat dalam tanah, dan juga penentuan kelembaban/densitas untuk pengendalian mutu dalam konstruksi jalan raya. Such probes are also used in well logging applications, in neutron radiography, tomography and other radiochemical investigations.
Proses s
Proses s atau proses penangkapan neutron lambat adalah sebuah proses nukleosintesis yang terjadi pada kerapatan neutron yang relatif rendah dan suasana suhu sedang di dalam bintang. Di bawah suasana ini, laju penangkapan neutron oleh inti atom adalah relatif lambat dibandingkan laju peluruhan beta-minus radioaktif. Sebuah isotop stabil menangkap neutron lain; tetapi isotop radioaktif meluruh ke turunan stabilnya sebelum neutron berikutnya tertangkap. Proses ini menghasilkan isotop-isotop stabil dengan menggeser lembah isobar-isobar stabil peluruhan beta pada tabel nuklida. Proses s menghasilkan hampir separo isotop unsur yang lebih berat daripada besi, dan karenanya memainkan peran penting di dalam evolusi kimia galaktik. Proses s berbeda dari proses r yang mampu menangkap neutron secara lebih cepat.
Teori atom
Istilah "atom" berasal dari kata sifat Yunani Kuno "atomos", yang berarti "tidak dapat dipecah". Kimiawan abad ke-19 mulai menggunakan istilah sehubungan dengan meningkatnya jumlah unsur kimia yang tidak dapat diperkecil lagi. Meskipun tampaknya benar, sekitar pergantian abad ke-20, melalui berbagai eksperimen dengan elektromagnetisme dan radioaktivitas, fisikawan menemukan bahwa apa yang disebut "atom yang tidak dapat dipecah" sebenarnya adalah gabungan berbagai partikel subatomik (terutama, elektron, proton dan neutron) yang dapat ada secara terpisah dari satu sama lain. Bahkan, di lingkungan ekstrem tertentu, seperti bintang neutron, suhu dan tekanan ekstrem sama sekali mencegah pembentukan atom. Karena atom yang ditemukan dapat dibagi, fisikawan kemudian menciptakan istilah "partikel elementer" untuk menggambarkan bagian yang "tak bisa dipotong", meskipun bisa dihancurkan, dari sebuah atom. Bidang ilmu yang mempelajari partikel subatomik adalah fisika partikel, dan di bidang ini para fisikawan berharap dapat menemukan sifat dasar sejati suatu materi.
Fisi nuklir
Beberapa unsur berat, seperti uranium, thorium, dan plutonium, mengalami fisi spontan (yang merupakan salah satu bentuk peluruhan radioaktif) dan "fisi terinduksi" (salah satu bentuk reaksi nuklir). Isotop unsur yang mengalami fisi terinduksi saat terkena neutron bebas disebut fisionabel; isotop yang mengalami fisi saat terkena neutron termal juga disebut fisil. Beberapa fisil dan isotop tertentu (terutama U dan Pu) disebut bahan bakar nuklir karena dapat menopang reaksi berantai.
Reaksi nuklir
Persamaan reaksi nuklir ditulis serupa seperti persamaan dalam reaksi kimia. Setiap isotop ditulis dalam bentuk: simbol kimianya dan nomor massa. Partikel neutron dan elektron, masing-masing ditulis dalam simbol n dan e. Partikel proton atau protium (sebagai inti atom hidrogen) ditulis dalam simbol p. Partikel deuterium dan tritium, masing-masing ditulis dalam simbol D dan T.
Meson
Dalam fisika partikel, meson () adalah partikel subatom yang terdiri dari satu quark dan antiquark yang terikat oleh gaya nuklir kuat. Meson diperkirakan mempunyai jari-jari sekitar satu femtometer (10 m) atau 2/3 ukuran proton atau neutron. Semua meson bersifat tidak stabil karena quark dan antiquark akan saling memusnahkan. Meson hanya dapat bertahan paling lama sekitar 1/100.000.000 detik. Meson bermuatan dapat meluruh (kadang-kadang melalui partikel perantara) dan membentuk elektron dan neutrino. Meson tak bermuatan bisa meluruh menjadi foton.
Bintang neutron
Bintang neutron adalah jenis bintang padat yang bisa dihasilkan dari keruntuhan gravitasi sebuah bintang berukuran besar setelah terjadi supernova. Bintang neutron diketahui sebagai bintang dengan ukuran terkecil namun dengan kepadatan terbesar dibandingkan semua jenis bintang yang telah dipelajari di alam semesta; dengan radius 12–13 km, bintang neutron dapat memiliki massa sampai dua kali lebih besar dari massa matahari.
Gaya nuklir kuat
Interaksi kuat diamati pada dua skala: pada skala yang lebih besar (sekitar 1 sampai 3 femtometer (fm)), itu adalah kekuatan yang mengikat proton dan neutron (nukleon) bersama-sama untuk membentuk inti atom. Pada skala yang lebih kecil (kurang dari sekitar 0,8 fm, jari-jari nukleon), itu adalah gaya (yang dibawa oleh gluon) yang menahan kuark bersama untuk membentuk proton, neutron, dan partikel hadron lainnya. Dalam konteks yang terakhir, itu sering dikenal sebagai gaya warna. Gaya kuat secara inheren memiliki kekuatan tinggi sehingga hadron-hadron yang terikat oleh gaya kuat dapat menghasilkan partikel masif baru. Jadi, jika hadron dihantam oleh partikel berenergi tinggi, mereka menimbulkan hadron baru, bukannya memancarkan radiasi yang bebas bergerak (gluon). Properti ini dari gaya kuat disebut pengurungan warna, dan mencegah "emisi" bebas dari gaya kuat: sebaliknya, dalam prakteknya, jet dari partikel masif diproduksi.
Atom
Energi yang diperlukan untuk melepaskan ataupun menambah satu elektron (energi pengikatan elektron) adalah lebih kecil daripada energi pengikatan nukleon. Sebagai contohnya, hanya diperlukan 13,6 eV untuk melepaskan elektron dari atom hidrogen. Bandingkan dengan energi sebesar 2,3 MeV yang diperlukan untuk memecah inti deuterium. Atom bermuatan listrik netral oleh karena jumlah proton dan elektronnya yang sama. Atom yang kekurangan ataupun kelebihan elektron disebut sebagai ion. Elektron yang terletak paling luar dari inti dapat ditransfer ataupun dibagi ke atom terdekat lainnya. Dengan cara inilah, atom dapat saling berikatan membentuk molekul.
Nitrogen
Nitrogen adalah anggota paling ringan dari golongan 15 tabel periodik, seringkali disebut pniktogen. Nama tersebut berasal dari bahasa Yuniani πνίγειν "tersedak", merujuk langsung kepada sifat asfiksiasi nitrogen. Nitrogen adalah unsur umum dalam alam semesta, diperkirakan berada pada urutan ke-7 total kelimpahan dalam galaksi Bima Sakti dan Tata Surya. Pada suhu dan tekanan standar, dua atom unsur ini berikatan membentuk dinitrogen, suatu gas diatomik yang tak berwarna dan tak berbau, dengan rumus kimia N. Dinitrogen membentuk sekitar 78% atmosfer bumi, membuatnya sebagai unsur mandiri yang paling melimpah. Nitrogen terdapat dalam semua organisme, terutama dalam asam amino (dan juga protein tentunya), dalam asam nukleat (DNA dan RNA) serta dalam molekul pemindah energi adenosin trifosfat (ATP). Tubuh manusia mengandung sekitar 3% nitrogen (berdasarkan massa), dan merupakan unsur paling melimpah ke-4 di dalam tubuh setelah oksigen, karbon, dan hidrogen. Siklus nitrogen menjelaskan pergerakan unsur dari udara, memasuki biosfer dan senyawa organik, kemudian kembali ke atmosfer.
Tangkapan neutron
Penyerap neutron yang paling penting adalah B sebagai BC pada batang kendali, atau asam borat sebagai air pendingin aditif pada PWR. Penyerap neutron penting lainnya yang digunakan dalam reaktor nuklir adalah xenon, kadmium, hafnium, gadolinium, kobalt, samarium, titanium, disprosium, erbium, europium, molibdenum, dan iterbium; yang semuanya biasanya terdiri dari campuran berbagai isotop-beberapa penyerap neutron yang sangat baik. Hal ini juga terdapat pada kombinasi seperti Mo2B5, hafnium diborida, titanium diborida, disprosium titanat, dan gadolinium titanat.
Pencatatan Sumur
Catatan porositas mengukur fraksi atau persentase volume pori dalam volume batuan. Kebanyakan log porositas menggunakan salah satu teknologi akustik atau nuklir. Catatan akustik ("Acoustic logs) "mengukur karakteristik gelombang suara yang disebarkan melalui lingkungan sumur-bor. Log nuklir memanfaatkan reaksi nuklir yang terjadi di instrumen "downhole logging" atau di dalam formasi. Termasuk dalam kategori log nuklir adalah log densitas dan log neutron, serta gamma ray log yang digunakan untuk korelasi. Prinsip dasar di balik penggunaan teknologi nuklir adalah bahwa sumber neutron ditempatkan di dekat formasi tempat porositas akan diukur. Neutron yang dipecah oleh atom hidrogen, dimana hidrogen tersebut sebagian besar merupakan mereka yang hadir dalam fluida formasi. Karena ada sedikit perbedaan antara neutron dihamburkan oleh hidrokarbon atau neutron yang dihamburkan oleh air, porositas terukur memberikan gambaran yang dekat dengan porositas fisika sebenarnya dimana angkanya diperoleh dari pengukuran tahanan listrik berdasarkan perbedaan konduktivitas formasi batuan. Akhirnya perbedaan antara porositas neutron dan pengukuran porositas listrik menunjukkan adanya hidrokarbon dalam fluida formasi.
Partikel subatom
Partikel subatom komposit (seperti proton atau nukleus atom) adalah dua atau lebih partikel dasar dalam keadaan terikat. Sebagai contoh, sebuah proton terdiri atas dua kuark atas dan satu kuark bawah, sementara nukleus atom helium-4 terdiri atas dua proton dan dua neutron. Neutron terdiri atas dua kuark bawah dan satu kuark atas. Partikel komposit mencakup semua hadron, termasuk barion (seperti proton dan neutron) dan meson (seperti pion dan kaon).
Ledakan Dahsyat
Beberapa menit semasa pengembangan, ketika temperatur sekitar satu miliar Kelvin dan rapatan alam semesta sama dengan rapatan udara, neutron bergabung dengan proton dan membentuk inti atom deuterium dan helium dalam suatu proses yang dikenal sebagai nukleosintesis ledakan dahsyat. Kebanyakan proton masih tidak terikat sebagai inti hidrogen. Seiring dengan mendinginnya alam semesta, rapatan energi massa rihat materi secara gravitasional mendominasi. Setelah 379.000 tahun, elektron dan inti atom bergabung menjadi atom (kebanyakan berupa hidrogen) dan radiasi materi mulai berhenti. Sisa-sisa radiasi ini yang terus bergerak melewati ruang semesta dikenal sebagai radiasi latar gelombang mikro kosmis.
Nomor massa
Nomor massa, juga dikenal sebagai nomor massa atom atau nomor nukleon, adalah jumlah proton dan neutron di dalam inti atom.
Atom
Dalam model standar fisika, baik proton dan neutron terdiri dari partikel elementer yang disebut kuark. Kuark termasuk kedalam golongan partikel fermion dan merupakan salah satu dari dua bahan penyusun materi dasar (yang lainnya adalah lepton). Terdapat enam jenis kuark dan tiap-tiap kuark tersebut memiliki muatan listri fraksional sebesar +2/3 ataupun −1/3. Proton terdiri dari dua kuark naik dan satu kuark turun, manakala neutron terdiri dari satu kuark naik dan dua kuark turun. Perbedaan komposisi kuark ini memengaruhi perbedaan massa dan muatan antara dua partikel tersebut. Kuark terikat bersama oleh gaya nuklir kuat yang diperantarai oleh gluon. Gluon adalah anggota dari boson tolok yang merupakan perantara gaya-gaya fisika.
Pulsar
Pulsar adalah bintang neutron yang berotasi dengan cepat, yang merupakan sisa yang tertinggal dari kematian sebuah bintang masif. para astronom telah mengkatalogkan sekitar 1.800 pulsar. Kebanyakan diataranya memancarkan denyut dalam gelombang radio namun ada juga yang melepaskan energi dalam bentuk lain seperti cahaya kasatmata dan sinar-x.
Unsur kimia
Dua unsur yang paling ringan, hidrogen dan helium, sebagian besar terbentuk dalam Ledakan Dahsyat dan merupakan unsur paling umum di jagat raya. Tiga unsur berikutnya (litium, berilium, dan boron) sebagian besar terbentuk melalui spalasi sinar kosmis, dan oleh sebab itu lebih jarang daripada unsur-unsur yang lebih berat. Pembentukan unsur dengan proton antara 6 sampai 26 terjadi dan terus berlanjut dalam bintang-bintang deret utama melalui nukleosintesis bintang Kelimpahan oksigen, silikon, dan besi yang tinggi di Bumi mencerminkan produksinya yang banyak di bintang-bintang tersebut. Unsur-unsur dengan proton lebih dari 26 terbentuk melalui nukleosintesis supernova dalam supernova yang, ketika mereka meledak, memercikkan unsur-unsur ini sebagai sisa-sisa supernova jauh ke angkasa, yang menyatu dengan planet ketika mereka terbentuk.
Istilah "unsur" (atau "elemen") digunakan untuk atom-atom dengan jumlah proton tertentu (tanpa menghiraukan apakah mereka terionisasi atau berikatan kimia, misalnya hidrogen dalam air) maupun sebagai zat kimia murni yang mengandung unsur tunggal (misalnya gas hidrogen). Untuk makna yang kedua, telah diusulkan juga istilah "zat elementer" dan "zat sederhana", tetapi tidak mendapat penerimaan yang luas dalam literatur kimia Inggris, sementara dalam beberapa bahasa lainnya kesetaraannya banyak digunakan (misalnya , ). Sebuah unsur tunggal dapat membentuk banyak zat yang berbeda strukturnya; mereka disebut alotrop unsur.
Kuark
Nilai muatan listrik quark ialah ⁄ atau ⁄ tergantung jenis dari quark itu sendiri. Quark Up, Charms, dan Top memiliki nilai muatan listirik +⁄. Sedangkan Down, Strange dan Bottom memiliki nilai muatan −⁄. Antiquark memiliki nilai muatan listrik yang belawanan dengan quark. Tipe Up antiquark − dan tipe Down antiquark +. Karena muatan listrik dari Hadron adalah jumlah muatan dari quark konstituen, semua hadron memiliki muatan bilangan bulat: kombinasi dari tiga quark (baryon), tiga antiquark (antibaryon), atau quark-antiquark (meson) selalu dihasilkan muatan bilangan bulat. Contohnya, konstituen hadron dari inti atom, neutron, dan proton, masing-masing memiliki muatan 0 dan +1: neutron tersusun atas 2 kuark turun dan 1 kuark naik, dan proton dari 2 kuark naik dan 1 kuark turun.
Elektron
Kira-kira satu juta tahun setelah "big bang", generasi bintang pertama mulai terbentuk. Dalam bintang, nukleosintesis bintang mengakibatkan pembentukan positron dari penggabungan inti atom. Partikel antimateri ini dengan segera memusnahkan elektron dan melepaskan sinar gama. Oleh sebab itu, terjadi penurunan jumlah elektron yang diikuti dengan peningkatan jumlah neutron dengan kuantitas yang sama. Walau demikian, proses evolusi bintang dapat pula mengakibatkan sintesis isotop-isotop radioaktif. Beberapa isotop tersebut kemudian dapat menjalani peluruhan beta negatif dan memancarkan elektron dan antineutrino dari inti atom. Salah satu contohnya adalah isotop kobalt-60 (Co) yang meluruh menjadi nikel-60 (Ni).
Atom
Dalam pengamatan sehari-hari, secara relatif atom dianggap sebuah objek yang sangat kecil yang memiliki massa yang secara proporsional kecil pula. Atom hanya dapat dipantau dengan menggunakan peralatan khusus seperti mikroskop gaya atom. Lebih dari 99,9% massa atom berpusat pada inti atom, dengan proton dan neutron yang bermassa hampir sama. Setiap unsur paling tidak memiliki satu isotop dengan inti yang tidak stabil, yang dapat mengalami peluruhan radioaktif. Hal ini dapat mengakibatkan transmutasi, yang mengubah jumlah proton dan neutron pada inti. Elektron yang terikat pada atom mengandung sejumlah aras energi, ataupun orbital, yang stabil dan dapat mengalami transisi di antara aras tersebut dengan menyerap ataupun memancarkan foton yang sesuai dengan perbedaan energi antara aras. Elektron pada atom menentukan sifat-sifat kimiawi sebuah unsur, dan memengaruhi sifat-sifat magnetis atom tersebut.
Proses r
Segera setelah keruntuhan inti pada supernova, terdapat fluks neutron (pada orde 10 neutron per cm² per detik) dan suhu sangat tinggi, sehingga penangkapan neutron terjadi lebih cepat daripada peluruhan beta jauh dari kestabilan, artinya bahwa proses r "berlari" di sepanjang garis drip neutron.
Radiasi
Radiasi beta plus (β+) adalah emisi positron. Jadi, tidak seperti β⁻, peluruhan β+ tidak dapat terjadi dalam isolasi, karena memerlukan energi, massa neutron lebih besar daripada massa proton. peluruhan β+ hanya dapat terjadi di dalam nukleus ketika nilai energi yang mengikat dari nukleus induk lebih kecil dari nukleus. Perbedaan antara energi ini masuk ke dalam reaksi konversi proton menjadi neutron, positron dan antineutrino, dan ke energi kinetik dari partikel-partikel
Plutonium-239
Dalam reaktor nuklir yang menghasilkan/ memproduksi plutonium, batangan-batangan uranium-238 digunakan sebagai sumber neutron lambat ( "thermal neutron" ), dan batangan-batangan uranium-238 lain-nya sebagai sasaran-nya.
Reaktor ini, butuh Air berat ( Heavy water ), yang mana penting, air berat tidak menyerap neutron, mendukung keberhasilan Uranium-238 dalam menangkap neutron lambat.
Atom
Atom dari unsur kimia yang sama memiliki jumlah proton yang sama, disebut nomor atom. Suatu unsur dapat memiliki jumlah neutron yang bervariasi. Variasi ini disebut sebagai isotop. Jumlah proton dan neutron suatu atom akan menentukan nuklida atom tersebut, sedangkan jumlah neutron relatif terhadap jumlah proton akan menentukan stabilitas inti atom, dengan isotop unsur tertentu akan menjalankan peluruhan radioaktif.
Kadmium
Satu isotop kadmium, Cd, Menyerap neutron dengan probabilitas sangat tinggi jika mereka memiliki energi di bawah "kadmium cut-off" dan mentransmisikannya sebaliknya. Kadmium "cut-off" sekitar 0,5 eV. Neutron dengan energi di bawah "cut-off" dianggap neutron lambat, membedakannya dari neutron menengah dan cepat.
Timbal
Dalam proses r (dari kata "rapid", "cepat"), penangkapan neutron terjadi dengan sangat cepat, sehingga inti-inti atom yang terlibat tidak sempat mengalami peluruhan beta. Biasanya proses ini terjadi dalam kondisi kaya neutron, misalnya dalam sebuah supernova atau bergabungnya dua bintang neutron. Aliran neutron pada kondisi ini dapat mencapai 10 neutron per cm per detik. Proses r tidak menghasilkan timbal sebanyak proses s. Proses ini cenderung berhenti ketika inti atom mencapai 126 neutron. Pada posisi ini, konfigurasi neutron telah memenuhi kulit nuklirnya sehingga sangat sulit untuk menerima neutron tambahan. Saat aliran elektron berkurang, inti-inti kaya neutron yang terbentuk akan mengalami peluruhan beta menjadi osmium, iridium, dan plantinum.
Henry Way Kendall
Kendall dan koleganya dipuji Komite Nobel untuk "pemecahan dalam pengertian kami dari zat" mereka yang dicapai selama bekerja bersama di Pusat Akselerator Linear Stanford dari 1967 sampai 1973. Di sana mereka menggunakan akselerator partikel untuk mengarahkan sinar elektron berenergi tinggi pada sasaran proton dan neutron. Jalan yang mana elektron menyebar dari sasaran menandakan bahwa proton dan neutron tidak padat, secara keseluruhan benda yang tebal untuk diperkirakan jika merupakan unsur dasar yang sesungguhnya, namun malahan were tersusun dari partikel yang tetap lebih kecil. Ini memperkuat keberadaan quark yang pertama kali dihipotesiskan secara bebas pada 1964 oleh Murray Gell-Mann dari Institut Teknologi California dan George Zwerg. Kendall juga melakukan riset mengenai struktur nuklir, hamburan elektron berenergi tinggi, dan dalam fisika meson dan neutrino. Ia merupakan pendiri Union of Concerned Scientists.
Tangkapan neutron
Dalam Proses r yang terjadi di dalam bintang jika kerapatan fluks neutron begitu tinggi maka inti atom tidak memiliki waktu untuk meluruh melalui emisi beta di antara tangkapan neutron. Oleh karena itu nomor massa meningkat dengan jumlah yang besar sementara nomor atom (yaitu, unsur) tetap sama. Hanya saja setelah itu, inti yang sangat tidak stabil meluruh melalu banyak peluruhan β- menjadi inti stabil atau tidak stabil dengan (mengakibatkan) nomor atom (menjadi) tinggi.
Teori atom
Pada tahun 1928, Walter Bothe mengamati bahwa berilium memancarkan radiasi elektrik netral berdaya tembus besar ketika dibombardir dengan partikel alfa. Terungkap pula di kemudian hari bahwa radiasi ini dapat mengusir atom hidrogen dari "paraffin wax". Awalnya itu disangka sebagai radiasi gamma berenergi tinggi, karena radiasi gamma memberi efek serupa pada elektron di dalam logam. Akan tetapi, James Chadwick menemukan bahwa dampak ionisasi yang ditimbulkan terlalu kuat untuk suatu radiasi elektromagnetik, sepanjang energi dan momentumnya konstan dalam interaksi tersebut. Pada tahun 1932, Chadwick memapar berbagai unsur, seperti hidrogen dan nitrogen, dengan "radiasi berilium". Berdasarkan pengukuran energi partikel bermuatan, ia menyimpulkan bahwa radiasi sejatinya terbentuk dari parikel netral yang bermassa mirip dengan proton (sementara sinar gamma adalah partikel nirmassa bermuatan netral). Chadwick menegaskan partikel ini sebagai neutron Rutherford. Pada tahun 1935 Chadwick menerima Anugerah Nobel atas karyanya mengungkap keberadaan neutron.
Unsur periode 2
Neon adalah gas monoatomik. Dengan konfigurasi elektron terluar yang sudah memenuhi kaidah oktet, ia bersifat inert. Sulit menerima maupun melepas elektron. Neon tidak memiliki kecenderungan membentuk senyawa apapun pada tekanan dan temperatur normal; ia efektif inert. Neon merupakan salah satu "gas mulia".
Teori atom
Dari karyanya sendiri dan karya murid-muridnya Bohr dan Henry Moseley, Rutherford mengetahui bahwa muatan positif dari setiap atom selalu bisa disamakan dengan jumlah inti hidrogen. Ini, digabung dengan massa atom dari banyak unsur yang kira-kira setara dengan jumlah dari atom hidrogen - yang kemudian diasumsikan partikel paling ringan - membuatnya menyimpulkan bahwa inti hidrogen adalah partikel tunggal dan konstituen dasar dari semua inti atom. Dia menamakan partikel tersebut sebagai proton. Eksperimen lanjutan yang dilakukan oleh Rutherford menemukan bahwa massa nuklir kebanyakan atom melebihi jumlah proton yang dimilikinya; ia berspekulasi bahwa kelebihan massa ini terdiri dari partikel bermuatan netral yang hingga saat itu belum diketahui. Julukan sementara untuk partikel ini pada saat itu adalah "neutron".
Fisika partikel
Penelitian mutakhir fisika partikel difokuskan pada partikel sub-atomik, termasuk unsur atom seperti elektron, proton, dan neutron (proton dan neutron sebenarnya partikel gabungan yang terdiri dari quark), partikel yang dihasilkan oleh proses radioaktif dan hamburan, seperti foton, neutrino, dan muon, serta berbagai partikel eksotis.
Elektron
Pada tahun 1894, Stoney menciptakan istilah "electron" untuk mewakili muatan elementer ini. Kata "electron" merupakan kombinasi kata "electric" dengan akhiran "on", yang digunakan sekarang untuk merujuk pada partikel subatomik seperti proton dan neutron.
Pencacah Geiger
Detektor yang digunakan pada survaimeter neutron adalah detektor proporsional yang diisi dengan gas BF3 atau gas Helium. Karena yang dapat berinteraksi dengan unsur Boron atau Helium adalah neutron termal saja, maka survaimeter neutron biasanya dilengkapi dengan moderator yang terbuat dari parafin atau polietilen yang berfungsi untuk menurunkan energi neutron cepat menjadi neutron termal. Moderator ini hanya digunakan bila radiasi neutron yang akan diukur adalah neutron cepat.
Reaksi (n-p)
Sebagian besar reaksi nuklir (n,p) memiliki ambang bawah energi neutron yaitu ketika reaksi tidak dapat berlangsung sebagai akibat dari partikel bermuatan membutuhkan energi (biasanya lebih dari satu MeV) pada saluran keluar untuk mengatasi hambatan Coulomb yang dialami oleh proton yang dipancarkan. Reaksi nuklir (n,p) N (n,p) C merupakan suatu perkecualian terhadap aturan ini, dan berlangsung eksotermik - dapat berlangsung pada seluruh tingkat energi neutron. Reaksi nuklir (n,p) N (n,p) C bertanggung jawab untuk sebagian besar dosis radiasi yang dikirimkan kepada tubuh manusia melalui neutron termal—neutron termal ini diabsorpsi oleh nitrogen (N-14) dalam protein, menyebabkan proton diemisikan; proton yang diemisikan menyimpan energi kinetiknya di jaringan tubuh di dekatnya, sehingga terjadi penumpukan dosis radiasi.
Tau (partikel)
Tau (τ), atau yang dikenal sebagai Lepton Tau, Partikel Tau, atau Tauon, adalah partikel dasar yang mirip seperti elektron dengan muatan listrik negatif dan spin. Bersama-sama dengan elektron, muon, dan neutrino tergolong dalam lepton. Seperti pada partikel dasar tau memiliki anti-partikel yang sesuai dengan muatan yang berlawanan tetapi memiliki massa yang sama dan spin yang sama pula, yaitu antitau (atau disebut tau "positif"). Partikel tau dilambangkan dengan dan antitau dengan .
Melvin Schwartz
Schwartz menerima Hadiah Nobel untuk riset yang dilakukannya bersama koleganya di Columbia yakni Lederman dan Steinberger yang dilakukan di Laboratorium Nasional Brookhaven 1960-62. Neutrinos hampir tak pernah berinteraksi dengan zat, dan karena itu telah menjadi luar biasa sulit untuk mendeteksinya dalam riset laboratorium. (Diperkirakan bahwa dari contoh 10 miliar neutrino yang berjalan mengelilingi bumi, hanya 1 neutrino akan berinteraksi dengan partikel zat selama seluruh perjalanan). Bertindak berdasarkan usulan Schwartz, 3 penyelidik ini menemukan cara menambah kemungkinan statistik interaksi neutrino dengan menciptakan sinar yang terdiri dari ratusan miliar neutrino dan mengirim sinar melalui detektor zat padat. Untuk mencapainya, para ilmuwan ini menggunakan akselerator partikel untuk menghasilkan aliran proton bertenaga tinggi, yang kemudian ditembakkan pada sasaran yang terbuat dari berilium logam. Bombardemen ini menciptakan aliran partikel-partikel yang berbeda, termasuk yang disebut pion (pi meson) yang, sebagaimana mereka berjalan, hancur di dalam muon (mu meson) dan neutrino. Aliran partikel yang berada dari sasaran berilium kemudian melewati penghalang baja yang tebalnya 13,4 m (44 kaki) yang menyaring seluruh partikel lain selain neutrino. Sinar neutrino murni ini lalu memasuki detektor alumunium besar yang mana sedikit neutrino berinteraksi dengan atom aluminum. Dalam menganalisis interaksi-interaksinya, 3 fisikawan ini menemukan tipe baru neutrino, yang kemudian dikenal sebagai muon neutrino.
Pencatatan Sumur
Log porositas neutron bekerja dengan membombardir formasi menggunakan neutron epithermal ber-energi tinggi yang kehilangan energi akibat hamburan elastis hingga ke tingkat termal saat sebelum diserap oleh inti atom formasi. Tergantung pada jenis tertentu dari alat neutron logging, baik tangkapan sinar gamma , hamburan neutron termal , maupun neutron epitermal energi tinggi dapat dideteksi. Catatan porositas neutron biasanya sensitif terhadap kuantitas atom hidrogen dalam formasi tertentu, yang umumnya berhubungan dengan porositas batuan.
Radiasi
Radiasi beta-minus (β⁻)terdiri dari sebuah elektron yang penuh energi. radiasi ini kurang terionisasi daripada alfa, tetapi lebih daripada sinar gamma. Elektron seringkali dapat dihentikan dengan beberapa sentimeter logam.
radiasi ini terjadi ketika peluruhan neutron menjadi proton dalam nukleus, melepaskan partikel beta dan sebuah antineutrino.
Semburan sinar gamma
Radiasi cemerlang yang diamati dari kebanyakan SSG dipercaya dipancarkan pada saat terjadinya supernova atau hipernova ketika bintang bermassa besar yang berotasi dengan cepat, meledak membentuk bintang neutron, bintang kuark, atau lubang hitam. SSG dengan durasi yang lebih pendek berasal dari proses yang berbeda, yaitu bintang neutron biner yang saling mengitari satu sama lain bertabrakan menjadi satu.
Reaktor air didih lanjut
Reaktor ABWR merupakan reactor daya pembangkit listrik tenaga nuklir yang menggunakan air ringan sebagai pendingin maupun modearatornya. Pada raktor daya yang dimanfaatkan adalah uap panas bersuhu dan bertekanan tinggi yang dihasilkan oleh reaksi fisi untuk memutar turbin, sedangkan neutron cepat dihasilkan diubah menjadi neutron lambat untuk berlangsungnya reaksi berantai dan sebagian lagi tidak dimanfaatkan. Reaksi fisi berantai hanya terjadi apabila neutron termal atau lambat mampu menembak Uranium-235 yang lainnya hingga terjadilah reaksi berantai secara terus menerus. Cara mengubah neutron yang berkecepatan tinggi menjadi neutron berkecepatan rendah (neutron lambat) adalah dengan menumbukkannya pada inti atom hidrogen dalam air. Jadi air di dalam kolam reaktor ini berfungsi sebagai pemerlambat (moderator), sebagai pendingin dan juga sebagai perisai radiasi. Beberapa bahan pada umumnya yang dipergunakan sebagai bahan pendingin reaktor nuklir adalah air ringan (H2O) (batan.go.id;08).
Astronomi neutrino
Astronomi neutrino adalah cabang astronomi yang mengamati benda-benda langit dengan menggunakan pendeteksi neutrino di observatorium khusus. Neutrino terbuat dari peluruhan radioaktif jenis tertentu atau reaksi nuklir seperti yang terjadi di dalam Matahari, di dalam reaktor nuklir, atau saat sinar kosmis menghujam atom. Neutrino memiliki interaksi yang lemah dengan materi dan dapat melewatinya nyaris tanpa halangan, sehingga dapat dimanfaatkan untuk mengamati proses-proses yang tidak dapat dilihat dengan menggunakan teleskop optik.
Nukleosintesis Big Bang
Nukleosintesis Big Bang dimulai satu menit setalah Big Bang, ketika alam semesta cukup dingin untuk membentuk proton dan netron, setelah "bariogenesis". Dari perhitungan termodinamika sederhana, dapat dihitung fraksi proton dan netron berdasarkan temperatur pada saat itu. Fraksi ini dinyatakan dalam proton per netron, sebab netron yang bermassa lebih besar meluruh secara spontan dengan waktu paruh 15 menit. Salah satu ciri "BBN" adalah bahwa hukum-hukum fisika dan tetapan-tetapan yang mengatur kelakuan materi pada tingkatan energi saat itu telah dipahami dengan sangat baik, sehingga "BBN" bukan merupakan peristiwa yang spekulatif sebagaimana peristiwa-peristiwa lainnya di awal alam semesta.
Kuark
Suatu jenis quark dapat berubah menjadi jenis quark lainnya hanya dapat terjadi melalui interaksi lemah, yang merupakan salah satu dari Gaya Fundamental di fisika partikel. Dengan menyerap atau memancarkan Boson W, setiap jenis Up-quark (up, charms, dan top) dapat berubah bentuk menjadi jenis Down-quark (down, strange, dan bottom). Mekanisme perubahan jenis quark ini menghasilkan Peluruhan beta yang beradioaktif, neutron (n) yang berubah menjadi proton (p), elektron (e`), dan elektron anti neutrino (Ve). Kejadian ini terjadi ketika salah satu down quark di dalam neutron (udd) meluruh menjadi Up quark dengan memancarkan virtual W` boson, mengubah neutron menjadi proton (uud). W bosson meluruh menjadi elektron dan elektron antineutrino.
Neutrino elektron
Nama yang diusulkan oleh Pauli awalnya bernama partikel cahaya neutron. Ketika James Chadwick menemukan partikel nuklir yang jauh lebih besar pada tahun 1932 dan memberikannya nama neutron juga, ini menyebabkan dua partikel berbeda memiliki nama yang sama. Enrico Fermi, yang mengembangkan teori peluruhan beta, menciptakan istilah neutrino pada tahun 1934 untuk menyelesaikan kebingungan. Itu pelesetan dari kata "neutrone", yang dalam bahasa italia memiliki makna yang sama yaitu neutron:salah satu berakhir bisa menjadi augmentatif dalam bahasa Italia, sehingga neutrone bisa dibaca sebagai "hal netral yang besar"; "-ino" menggantikan akhiran augmentatif dengan yang kecil.
Atom
Pada tahun 1950-an, perkembangan pemercepat partikel dan detektor partikel mengizinkan para ilmuwan mempelajari dampak-dampak dari atom yang bergerak dengan energi yang tinggi. Neutron dan proton kemudian diketahui sebagai hadron, yaitu komposit partikel-partikel kecil yang disebut sebagai kuark. Model-model standar fisika nuklir kemudian dikembangkan untuk menjelaskan sifat-sifat inti atom dalam hal interaksi partikel subatom ini.
Atom
Setiap partikel elementer mempunyai sifat mekanika kuantum intrinsik yang dikenal dengan nama spin. Spin beranalogi dengan momentum sudut suatu objek yang berputar pada pusat massanya, walaupun secara kaku partikel tidaklah berperilaku seperti ini. Spin diukur dalam satuan tetapan Planck tereduksi (ħ), dengan elektron, proton, dan neutron semuanya memiliki spin ½ ħ, atau "spin-½". Dalam atom, elektron yang bergerak di sekitar inti atom selain memiliki spin juga memiliki momentum sudut orbital, manakala inti atom memiliki momentum sudut pula oleh karena spin nuklirnya sendiri.
Hipertriton
Inti atom normal terbentuk hanya dari proton dan neutron. Untuk mempelajari mereka, para ilmuwan mengatur berbagai nuklida menjadi dua dimensi tabel nuklida. Pada satu sumbu adalah jumlah neutron "N", dan di sisi lain adalah jumlah proton "Z". Karena antihiperon memperkenalkan ketiga komponen (keganjilan), tabel menjadi tiga dimensi.
Nukleosintesis
Di dalam teori modern, terdapat sejumlah proses astrofisika yang diyakini bertanggung jawab atas nukleosintesis di alam semesta. Sebagian besar darinya terjadi pada materi panas di dalam bintang. Proses-proses fusi nuklir yang silih berganti yang terjadi di dalam bintang dikenal sebagai pembakaran hidrogen (melalui reaksi rantai proton-proton atau siklus CNO), fusi helium, proses pembakaran karbon, proses pembakaran neon, proses pembakaran oksigen, dan proses pembakaran silikon. Proses-proses ini mampu menghasilkan unsur-unsur hingga besi dan nikel, wilayah isotop-isotop ini memiliki energi pengikatan per inti tertinggi. Unsur-unsur yang lebih berat dapat dirakit di dalam bintang oleh suatu proses penangkapan elektron yang disebut proses s atau di dalam lingkungan ledakan, seperti supernova, oleh sejumlah proses. Beberapa dari yang lebih penting dari proses-proses ini termasuk proses r, yang melibatkan penangkapan neutron cepat, proses rp, yang melibatkan penangkapan proton cepat, dan proses p (kadang-kadang disebut proses gama), yang melibatkan fotodisintegrasi (fototransmutasi) dari inti-inti atom yang ada.
Tabel periodik
Masing-masing unsur memiliki nomor atom unik yang menunjukkan jumlah proton dalam intinya. Sebagian besar unsur memiliki jumlah netron yang berbeda untuk atom yang berbeda. Hal semacam ini dikenal sebagai isotop. Sebagai contoh, karbon memiliki tiga isotop alami: semua atom tersebut memiliki enam proton dan sebagian besarnya memiliki enam netron juga, tetapi sekitar satu persen mempunyai tujuh netron, dan sebagian renik mempunyai delapan netron. Isotop tidak disajikan terpisah dalam tabel periodik. Mereka selalu dikelompokkan bersama sebagai unsur tunggal. Massa atom unsur yang tidak memiliki isotop stabil diambil dari isotop yang "paling stabil", dituliskan di dalam kurung.
Proses r
Proses r adalah sebuah proses nukleosintesis, yang terjadi pada supernova yang mengalami keruntuhan inti yang bertanggung jawab atas penciptaan hampir separo inti atom yang kaya akan neutron, yaitu logam berat. Proses ini diikuti oleh silih bergantinya penangkapan neutron "cepat" pada inti benih, biasanya Ni-56, karenanya disebut proses r. Mekanisme dominan lainnya untuk produksi unsur-unsur berat adalah proses s, yakni nukleosintesis untuk konteks penangkapan neutron "lambat", terutama terjadi pada bintang-bintang raksasa asimtotik, dan kedua-dua proses ini berperan pada sebagian besar evolusi kimia galaktik pada unsur-unsur yang lebih berat daripada besi.
Kimia
"Atom" adalah suatu kumpulan materi yang terdiri atas inti yang bermuatan positif, yang biasanya mengandung proton dan neutron, dan beberapa elektron di sekitarnya yang mengimbangi muatan positif inti. Atom juga merupakan satuan terkecil yang dapat diuraikan dari suatu unsur dan masih mempertahankan sifatnya, terbentuk dari inti yang rapat dan bermuatan positif dikelilingi oleh suatu sistem elektron. Dalam atom netral, elektron yang bermuatan negatif mengimbangi muatan positif pada proton. Inti atom sangat padat; massa nukleon adalah 1,836 kali dari elektron, namun jari-jari atom adalah sekitar 10,000 kali dari intinya.
Inti atom
Jumlah netron dalam inti atom menentukan isotop elemen tersebut. Jumlah proton dan netron dalam inti atom saling berhubungan; biasanya dalam jumlah yang sama, dalam nukleus besar ada beberapa netron lebih. Kedua jumlah tersebut menentukan jenis nukleus. Proton dan netron memiliki masa yang hampir sama, dan jumlah dari kedua masa tersebut disebut nomor massa, dan beratnya hampir sama dengan massa atom (tiap isotop memiliki masa yang unik). Masa dari elektron sangat kecil dan tidak menyumbang banyak kepada masa atom.
Unsur periode 2
Boron mempunyai massa jenis 2,34 g·cm. Isotop boron yang paling umum adalah B (80.22%), yang mengandung 5 proton dan 6 neutron. Isotop umum lainnya adalah B (19,78%), yang mengandung 5 proton dan 5 neutron. Hanya dua isotop boron di atas yang stabil; namun telah disintesis isotop lainnya. Boron membentuk ikatan kovalen dengan nonlogam lain dan mempunyai tingkat oksidasi 1, 2, 3 dan 4.
Boron tidak ada di alam dalam bentuk unsur bebas, tetapi dalam bentuk senyawa seperti borat. Sumber boron yang umum adalah turmalin, boraks, , dan kernit, . Sulit untuk memperoleh boron murni. Ia dapat dibuat melalui reduksi boron trioksida, , menggunakan magnesium. Oksida ini dibuat dengan melebur asam borat, B(OH), yang kemudian diperoleh dari boraks. Sejumlah kecil boron murni dapat dibuat melalui dekomposisi termal boron bromida, BBr, dalam gas hidrogen yang dilewatkan melalui kawat tantalum panas, yang bertindak selaku katalis. Sumber boron komersial paling penting adalah: natrium tetraborat pentahidrat, , yang digunakan dalam pembuatan isolator serat kaca dan pemutih natrium perborat; boron karbida, sebuah bahan keramik, yang digunakan dalam pembuatan bahan senjata, terutama rompi anti peluru untuk tentara dan polisi; asam ortoborat, atau asam borat, digunakan dalam produksi tekstil serat kaca dan flat panel display; natrium tetraborat dekahidrat, atau boraks, digunakan dalam produksi perekat; dan isotop B digunakan sebagai pengendali untuk reaktor nuklir, sebagai pelindung radiasi nuklir, dan dalam instrumen yang digunakan untuk deteksi neutron.
Nukleolus
Nukleolus (jamak nukleoli, , dikenal juga sebagai anak inti sel) adalah sebuah struktur terikat tanpa membran yang terdiri dari protein dan asam nukleat dalam inti sel (nukleus). Ribosomal RNA (rRNA) ditranskripsi dan berkumpul di dalam nukleolus. Ultrastruktur nukleolus dapat divisualisasikan melalui mikroskop elektron, sedangkan organisasi dan dinamika dapat dipelajari melalui penandaan protein berpijar dan pemulihan neon setelah "photobleaching" (FRAP). Kerusakan nukleolus dapat menjadi penyebab untuk beberapa penyakit manusia. Diperlukan sampai sekitar 25% dari volume nuklir.
Siklus bahan bakar nuklir
Beberapa reaktor tidak menggunakan moderator untuk memperlambat netron. Seperti senjata nuklir, yang tidak menggunakan moderator atau disebut juga dengan netron cepat ("fast neutron"), reaktor- tersebut membutuhkan konsentrasi isotop fisil yang jauh lebih tinggi dengan tujuan untuk menghasilkan reaksi berantai. Reaktor tersebut juga mampu isotop fisil yang berasal dari material fertil; adalah salah satu reaktor yang menghasilkan material fisil lebih banyak daripada yang dikonsumsinya.
Atom
Perkembangan pada spektrometri massa mengizinkan dilakukannya pengukuran massa atom secara tepat. Peralatan spektrometer ini menggunakan magnet untuk membelokkan trayektori berkas ion, dan banyaknya defleksi ditentukan dengan rasio massa atom terhadap muatannya. Kimiawan Francis William Aston menggunakan peralatan ini untuk menunjukkan bahwa isotop mempunyai massa yang berbeda. Perbedaan massa antar isotop ini berupa bilangan bulat, dan ia disebut sebagai kaidah bilangan bulat. Penjelasan pada perbedaan massa isotop ini berhasil dipecahkan setelah ditemukannya neutron, suatu partikel bermuatan netral dengan massa yang hampir sama dengan proton, yaitu oleh James Chadwick pada tahun 1932. Isotop kemudian dijelaskan sebagai unsur dengan jumlah proton yang sama, namun memiliki jumlah neutron yang berbeda dalam inti atom.
Unsur periode 6
Penampang tangkapan neutron hafnium yang besar ini menjadikannya bahan yang baik untuk penyerapan neutron dalam batang kendali pada pembangkit listrik tenaga nuklir, tetapi pada saat yang sama mensyaratkan bahwa itu harus dihilangkan dari aloy zirkonium tahan korosi transparan neutron yang digunakan dalam reaktor nuklir.
Isotop
Isotop adalah bentuk dari unsur yang nukleusnya memiliki nomor atom yang sama,tetapi jumlah proton di nukleus dengan massa atom yang berbeda karena mereka memiliki jumlah neutron yang berbeda.
Proton
Suatu atom biasanya terdiri dari sejumlah proton dan neutron yang berada di bagian inti (tengah) atom, dan sejumlah elektron yang mengelilingi inti tersebut. Dalam atom bermuatan netral, banyaknya proton akan sama dengan jumlah elektronnya. Banyaknya proton di bagian inti biasanya akan menentukan sifat kimia suatu atom. Inti atom sering dikenal juga dengan istilah nukleus atau "nukleon" ("nucleon"), dan reaksi yang terjadi atau berkaitan dengan inti atom ini disebut reaksi nuklir.
Radiasi
Radiasi digunakan untuk menentukan komposisi bahan dalam proses yang disebut analisis aktivasi neutron. Dalam proses ini, para ilmuwan membombardir contoh zat dengan partikel yang disebut neutron. Beberapa atom dalam sampel menyerap neutron dan menjadi radioaktif. Para ilmuwan dapat mengidentifikasi elemen-elemen dalam sampel dengan mempelajari radiasi yang dilepaskan.
Magneton Bohr
Pada musim panas tahun 1913 fisikawan Denmark Niels Bohr, dengan berdasar pada model atom Rutherford, mengembangkan teori kuantifikasi atom, menciptakan dasar untuk interpretasi magnet pada skala atom. Sebagai hasil dari permodelan atomnya, ia memperoleh nilai magneton Bohr. Magneton Bohr merupakan besarnya momen dipol magnetik elektron yang mengorbit dengan momentum sudut orbital sebesar "ħ". Menurut model Bohr, hal ini merupakan keadaan dasarnya, yaitu keadaan dengan energi terendah yang mungkin. Alfred Lauck Parson pada tahun 1915 menyarankan bahwa elektron tidak hanya bermuatan listrik tetapi juga merupakan suatu magnet yang kecil (atau "magneton" seperti yang ia sebut). Dalam literatur, hal ini dikenal sebagai "Magneton Parson" atau "elektron magnetik". Hal ini mengarahkan pada model atom Parson. Pada tahun 1920, Wolfgang Pauli menamai magneton Bohr dengan namanya dalam sebuah artikel di mana ia bedakan dengan magneton para eksperimentalis yang ia sebut sebagai magneton Weiss. Pada rentang tahun 1924 hingga 1928, menggunakan basis teori kuantum yang dikembangkan oleh Pauli, Goudsmit & Uhlenbeck, Heisenberg & Jordan (teori kuantum mengenai momentum sudut dan spin ) serta Dirac, magneton Bohr masuk dalam ekspresi momen magnetik spin (formula_6), dan komponen rotasinya. Pada tahun 1929, R.T. Birge memasukkan magneton Bohr dalam tabel konstanta fisika.
Relativitas umum
Relativitas umum menjadi penting ketika kita memandang sebuah sistem dengan jari-jari jauh lebih kecil daripada massa atau pun massa jauh lebih besar daripada jari-jari. Kasus pertama berlaku pada objek-objek yang mengalami keruntuhan gravitasi seperti bintang neutron atau sebuah lubang hitam yang memiliki massa sebanding dengan massa sebuah bintang (meskipun ada juga lubang hitam yang lebih besar) tetapi dengan radius yang kecil. Kasus kedua berlaku pada kosmologi, yakni jika ruang diisi dengan materi dengan kerapatan yang sama dimana-mana, maka jika kita mencuplik ruang tersebut dengan jari-jari yang makin besar dan terus membesar, massa akan bertambah dengan laju yang sebanding dengan "R".
Fisi nuklir
Semua isotop fisionabel dan fisil mengalami sedikit fisi spontan, yang melepaskan beberapa neutron bebas ke bahan bakar nuklir. Neutron tersebut akan dengan cepat lepas dari bahan bakar dan menjadi neutron bebas, dengan rata-rata 15 menit sebelum meluruh menjadi proton dan partikel beta. Akan tetapi, neutron hampir selalu berdampak dan diserap oleh nuklei lain di daerah sekitar sebelum ini terjadi (neutron fisi yang baru terbentuk bergerak dengan kecepatan 7% laju cahaya). Beberapa neutron akan memengaruhi nuklei bahan bakar dan memicu fisi lanjutan, yang melepaskan lebih banyak neutron. Jika bahan bakar nuklir dikumpulkan di satu tempat, atau jika neutron yang lepas dapat ditahan, maka neutron yang baru saja dihasilkan tersebut melebihi neutron yang lepas, dan "reaksi berantai nuklir terus-menerus" akan berlangsung.
Proses r
Yang mampu menghampat proses pendakian garis drip neutron ini adalah menurunnya penangkapan neutron penampang nuklir pada inti-inti atom dengan cangkang neutron yang tertutup, laju reaksi [(formula_1,n)] fotodisintegrasi, dan derajat kestabilan nuklir di dalam wilayah isotop-berat, yang menghentikan proses r ketika inti-inti atom itu menjadi tidak stabil ke fisi spontan (kini diyakini berlaku di dalam wilayah yang kaya akan neutron di dekat "A" = 270 (bilangan nukleon) di dalam tabel nuklida). Setelah fluks neutron berkurang, peluruhan radioaktif ini secara cepat meluruh untuk membentuk yang stabil, yaitu inti-inti atom yang kaya akan neutron. Jadi, sementara proses s menciptakan kelimpahan inti stabil dengan cangkan neutron tertutup, maka proses r menciptakan kelimpahan inti kira-kira 10 satuan massa atom di bawah puncak proses s, karena inti atom pada proses r meluruh menuju kestabilan pada suatu garis "A" yang konstan di dalam tabel nuklida.
Nukleosintesis
Nukleosintesis adalah proses penciptaan inti-inti atom baru dari nukleon-nukleon (proton dan neutron) yang sudah ada sebelumnya. Diduga bahwa nukleon-nukleon primordial sendiri terbentuk dari plasma kuark-gluon dari Big Bang (Dentuman Besar) ketika ia mendingin di bawah dua triliun Kelvin. Beberapa menit kemudian, bermula hanya dengan proton dan neutron, terbentuklah inti-inti aton sampai litium dan berilium (kedua-duanya berbilangan massa 7), tetapi hanya berjumlah relatif kecil. Kemudian proses fusi secara esensial berhenti karena suhu dan kerapatan berkurang, karena semesta terus saja mengembang. Proses nukleosintesis primordial pertama ini dapat juga disebut sebagai nukleogenesis.
Bintang neutron
Ukuran bintang neutron bisa sebesar satu kota seperti jakarta namun berbobot lebih berat dari matahari.
Kuark
Quark (dibaca/ '/ /ˈkwɑrk/), sebagaimana dijelaskan dalam model standar pada fisika partikel, gabungan antar Quark membentuk partikel komposit bernama Hadron. Partikel Hadron yang paling stabil berupa Proton & Neutron yang merupakan komponen pembentuk inti atom. Quark tidak pernah diteliti atau ditemukan secara langsung secara isolasi. Quark hanya ditemukan di dalam Hadron, seperti Barion, dan Meson.
Nitrogen
Nitrogen memiliki dua isotop stabil: N dan N. Isotop pertama jauh lebih umum, menyusun 99,634% nitrogen alami, dan yang kedua (yang sedikit lebih berat) sisanya 0,366%. Hal ini menyebabkan berat atomnya menjadi sekitar 14,007 u. Kedua isotop stabil ini diproduksi melalui siklus CNO dalam bintang, namun N lebih umum terjadi karena tangkapan neutronnya adalah langkah pembatas laju.N adalah salah satu dari lima nuklida ganjil–ganjil yang stabil (suatu nuklida yang memiliki jumlah proton dan neutron ganjil); empat lainnya adalah H, Li, B, dan Ta.
Proton
Kata "proton" adalah bahasa Yunani untuk "pertama", dan nama ini diberikan kepada inti hidrogen oleh Ernest Rutherford pada tahun 1920. Pada tahun-tahun sebelumnya, Rutherford telah menemukan bahwa inti hidrogen (dikenal sebagai inti paling ringan) dapat diekstraksi dari inti nitrogen dengan tumbukan atom. Oleh karena itu, proton adalah kandidat untuk menjadi partikel dasar, dan merupakan blok pembangun nitrogen dan semua inti atom yang lebih berat lainnya.