Tangkapan proton

Latar Belakang

Proton ditemukan sekitar tahun 1920 ketika Ernest Rutherford memberikan nama resminya. Penemuan ini merupakan pelengkap dari penemuan elektron sebelumnya, yang menyeimbangkan muatan listrik suatu atom. Ditemukan sepuluh tahun kemudian, proton dan neutron dianggap sebagai nukleon dalam inti atom. Proton bermuatan positif, elektron bermuatan negatif, dan neutron netral. Penjelasan terkini tentang proton adalah bahwa proton terdiri dari partikel yang disebut quark. Dalam sebagian besar percobaan, sebuah proton memiliki tiga quark, meskipun susunan lima quark yang eksotik juga telah ditemukan. Susunan lima quark yang terakhir pertama kali dilaporkan pada tahun 2003, menciptakan pentaquark yang terdiri dari empat quark dan sebuah antiquark. CERN baru mampu menghasilkan pentaquark pada tahun 2015. Dalam model tiga kuark, sebuah proton diperkirakan terdiri dari dua kuark atas dan satu kuark bawah. Sebuah quark tidak pernah terisolasi, artinya ia tidak akan pernah dapat ditemukan sendiri (satu quark). Sebaliknya, ketika partikel bertabrakan dan quark ditemukan, partikel tersebut digambarkan sebagai ujung karet gelang yang meregang tetapi kemudian menarik quark tersebut menjadi satu. Ini disebut kurungan kuark. Kurungan kuark Meskipun sebuah proton diasumsikan terdiri dari tiga kuark, pengamatan berikut telah dilakukan mengenai penangkapan elektron dan peluruhan beta: Dalam sebuah atom, sebuah proton dapat menangkap sebuah elektron untuk . menjadi neutron Proton dapat meluruh menjadi neutron dengan memancarkan positron dan neutrino.

Model Struktur Inti Atom

Model struktur atom saat ini mengasumsikan bahwa atom terdiri dari inti padat kecil (berdiameter sekitar 10–12 cm) yang dikelilingi oleh awan elektron (10–8 cm). Inti atom terdiri dari proton dan neutron yang massanya masing-masing 1,67x10-27 kg, yaitu. Jumlah proton dalam inti atom, disebut juga nomor atom, menentukan unsur atom dan sifat kimianya. Namun proton dan neutron di dalam inti tetap disatukan oleh “gaya nuklir kuat”. Sebaliknya, mereka terdiri dari partikel-partikel yang lebih kecil dan lebih mendasar yang disebut quark, seperti neutron. Karena mereka bukan partikel elementer, proton dapat diubah menjadi neutron melalui proses yang disebut penangkapan elektron, dan neutron dapat diubah menjadi proton melalui proses peluruhan beta. Model nuklir struktur atom memerlukan muatan positif untuk menyeimbangkan elektron yang bermuatan negatif. Muatan positif dianggap identik dengan inti atom hidrogen dan oleh karena itu disebut "elektron positif" atau partikel H; setelah tahun 1920 mereka disebut proton.

Penentuan Energi Berkas Proton

Penentuan energi berkas proton sangat penting karena dapat mempengaruhi optimalisasi produksi radionuklida khususnya di bidang kesehatan. Salah satu metode untuk mengukur energi berkas proton adalah metode aktivasi susunan tembaga. Dalam percobaan ini, serangkaian foil tembaga diiradiasi dengan energi berkas proton dalam perangkat siklotron, dan beberapa foil tembaga diaktifkan dan menjadi zat radioaktif, menghasilkan radionuklida 65Zn dan 64CU. Hasil percobaan menunjukkan energi berkas proton dapat mengaktifkan target hingga kedalaman 0,10 mm. Melihat hasil perhitungan menggunakan software SRIM-2013, besarnya energi berkas proton yang dapat mengaktifkan target Cu hingga kedalaman 0,10 mm adalah 6 MeV.