I. STRUKTUR DAN SIFAT INTI Sub-pokok Bahasan Meliputi: Struktur Materi • Sifat Inti •
1.1 STRUKTUR MATERI TUJUAN INSTRUKSIONAL KHUSUS: Setelah mempelajari Sub-pokok Bahasan Struktur Materi, mahasiswa diharapkan dapat: Menjelaskan struktur materi, terutama tentang atom. • Menjelaskan model-model atom, yaitu model: Thomson, Rutherford dan model • Bohr.
1.1.1 Pendahuluan
Filosof Yunani zaman dahulu berspekulasi bahwa bumi tersusun dari beberapa kombinasi unsur (substansi dasar). Mereka menganggap unsur dasar ini adalah: bumi, udara, air, dan api. Ilmuan modern menunjukkan bahwa Filosof Yunani benar dalam menggagas konsep bahwa materi terdiri dari kombinasi unsur-unsur, tapi kurang tepat dalam mengidentifikasi unsur-unsur penyusunnya. Konsep dasar lain yang diperdebatkan Filsosof Yunani adalah apakah materi bersifat kontinyu (bila dipecah tidak ada habisnya) atau diskrit (bila dipecah akan berakhir pada ukuran tertentu yang tidak dapat dipecah lagi). Democritus (450 SM) megusulkan bahwa materi tersusun dari partikel sangat kecil, yang karena sedemikian kecilnya sehingga tidak dapat dibagi-bagi lagi. Namun, konsep tentang atom ini murni hanya pemikiran. Pada saat itu, tidak mungkin untuk membuktikan atau membantah teori tersebut. Bukti modern dari sifat dasar atom pertama kali dikemukakan oleh John Dalton pada tahun 1803. Menurut Dalton, atom merupakan partikel terkecil yang tidak dapat dibagi lagi. Atom-atom suatu unsur semuanya serupa dan tidak dapat berubah menjadi unsur lain. Dua atom atau lebih yang berasal dari unsur-unsur berlainan dapat membentuk molekul. Pada saat itu Dalton berhasil menyuguhkan teori atom yang dapat digunakan untuk menjelaskan reaksi-reaksi kimia dan dapat dibuktikan di laboratorium.
1
1.1.2 Model Atom
Selama lebih dari 100 tahun setelah Dalton, ada anggapan yang beredar bahwa tidak mungkin untuk membagi atom menjadi bagian yang lebih kecil. Keseluruhan hasil dari penelitian kimia selama waktu itu menunjukkan bahwa atom memang tak dapat dibagi. Sampai akhirnya J.J Thomson menemukan elektron. Elektron adalah partikel bermuatan negatif yang mempunyai massa 1/1835 dari massa atom hidrogen. Dengan ditemukan elektron, maka runtuh pendapat dan aksioma yang menyatakan bahwa atom adalah materi terkecil yang tidak dapat berubah dan bersifat kekal. Kemudian Thomson menjelaskan model atom, bahwa atom mempunyai bentuk seperti bola yang muatan positifnya terbagi rata ke seluruh isi atom. Muatan positif tersebut dinetralkan oleh elektron-elektron bermuatan negatif yang tersebar merata diantara muatan positif itu.
-
-
-
-
-
Gambar 1.1. Model Atom Thomson
Untuk menguji model atom yang dikemukakan Thomson, E. Rutherford melakukan percobaan dengan menembakkan partikel alfa pada suatu lempeng emas yang sangat tipis, sekitar 0,01 mm. Apabila model atom Thomson benar maka gerakan partikel alfa tidak akan dibelokkan atau memantul ketika menumbuk lempeng emas, karena energi partikel alfa dan massanya jauh lebih besar dibanding elektron dan muatan positif yang menyebar. Dari percobaan itu didapatkan bahwa partikel alfa yang ditembakkan ke lempeng emas tidak seluruhnya mampu menembus lempeng emas secara lurus. Beberapa partikel alfa dibelokkan dan sebagian lagi dipantulkan kembali. Hal ini menunjukkan bahwa muatan positif tidak menyebar, tetapi mengumpul. Rutherford berkesimpulan, sebagian partikel alfa yang dipantulkan kembali adalah karena bertumbukan dengan bagian yang sangat keras dari atom, yang kemudian dinamakan inti atom. Kemudian Rutherford mengusulkan model atom baru, yaitu: atom terdiri dari muatan positif dan negatif, dimana semua muatan positif dan sebagian besar
2
massa atom terkumpul pada inti atom. Inti atom dikelilingi elektron-elektron yang bermuatan negatif pada jarak yang relatif jauh. Elektron-elektron berputar mengelilingi inti seperti planet-planet mengelilingi matahari. Teori atom Rutherford ini kemudian disempurnakan oleh Niels Bohr pada tahun 1913 untuk mengatasi masalah kesetabilan inti. Dalam postulatnya Bohr mengatakan: 1. Elektron tidak dapat berputar mengelilingi inti melalui sembarang lintasan, tetapi hanya dapat melalui lintasan-lintasan tertentu saja, tanpa membebaskan energi. Lintasan ini disebut lintasan stasioner. 2. Apabila terjadi perpindahan elektron dari lintasan luar ke lintasan dalam, maka akan disertai pelepasan energi. Sebaliknya, jika elektron berpindah dari lintasan dalam ke luar, akan terjadi penyerapan energi. hf
Inti
+
Gambar 1.2. Model Atom Bohr
1.2 SIFAT INTI TUJUAN INTRUKSIONAL KHUSUS: Setelah mempelajari Sub-pokok Bahasan Sifat Inti, mahasiswa diharapkan dapat: Menjelaskan konsep inti atom • • Menjelaskan pertikel penyusun inti atom Menjelaskan lambang nuklida • Menjelaskan isotop, isoton dan isobar • Menjelaskan satuan dan orde massa inti serta teknik mengukur massainti • • Menjelaskan jari-jari inti dan teknik mengikurnya. 1.2.1 Inti Atom
Inti suatu atom (nuklida) sangat kecil jika dibanding dengan diameter sebuah atom. Jika diameter atom diperbesar sebesar lapangan sepak bola, maka inti hanya sebesar kelereng. Bahkan, inti atom hanya menempati 10 -15 bagian volume atom. Walaupun kecil,
3
inti mengandung 99,99% massa sebuah atom. Sebab, massa setiap partikel inti kira-kira 1800 x massa sebuah elektron. Inti juga menghasilkan gaya tarik elektrik yang menghimpun atom menjadi satu kesatuan. Bila gaya tarik Coulomb inti ini tidak ada, gaya tolak-menolak antara elektron akan menyebabkan atom berantakan. Lalu, gaya apakah yang menyebabkan partikel-partikel di dalam inti dapat menyatu? Apakah proton-proton di dalam inti tidak tolak-menolak? Padahal, sebuah muatan positif pada permukaan inti akan mengalami gaya sangat besar, yakni sekitar 100 MeV. Untuk dapat mempertahankan keutuhan inti, terdapat gaya ikat yang sangat besar, melebihi 100 MeV. Inilah yang dinamakan gaya inti (gaya nuklir).
1.2.2 Partkel Penyusun Inti
Massa sebuah atom dipusatkan di inti atom. Inti atom yang kecil tersebut terdiri atas proton-proton yang bermuatan positif. Kesimpulan ini didapatkan dari riset yang dilakukan oleh Rutherford yang menembaki inti atom dengan partikel alfa. Proton-proton dalam inti atom dikelilingi elektron-elektron yang bermuatan negatif, dimana jumlah elektron sama dengan jumlah proton sehingga secara keseluruhan atom bersifat netral. Apakah inti atom hanya terdiri dari proton-proton? Jika inti atom hanya terdiri dari proton, maka atom oksigen yang memiliki 8 proton akan memiliki massa kira-kira 8 kali massa atom hidrogen yang hanya memiliki 1 proton dalam intinya. Padahal hasil eksperimen menunjukkan bahwa massa atom oksigen kira-kira 16 kali massa inti atom hidrogen. Jelas bahwa selain terdiri atas proton-proton, inti atom juga terdiri atas partikel partikel netral (tidak bermuatan) yang menyumbang pada massa inti atom. Para ilmuan berusaha untuk menemukan jawaban atas masalah tersebut. Salah satunya adalah fisikawan J. Chadwick, pada tahun 1933 berhasil menemukan partikel netral yang menyumbang massa atom. Dia menyebut partikel tersebut sebagai netron. Dengan demikian, sebuah inti terdiri atas proton dan netron. Kedua partikel ini disebut nukleon atau nuklida (penyusun inti). +
0 +
0 +
0
0
+ 0
+ 0
+
0 + +
0
Netron
+
Proton
0
+ 0
Gambar 1.3. Inti Atom Terdiri Dari Sejumlah Proton dan Sejumlah Netron
4
Lambang Nuklida
Unsur-unsur yang berbeda memiliki jumlah proton yang berbeda. Contoh, Hidrogen memiliki 1 proton, Helium memiliki 2 proton, dan Litium memiliki 3 proton. Bilangan yang menunjukkan jumlah proton dinamakan nomor atom, lambangnya Z. Jumlah netron pada netron disebut dengan nomor netron dan disimbolkan N. Nomor massa adalah jumlah total proton dan neutron. Nomor massa diberi simbol A dan dapat ditentukan dengan persamaan Z + N = A. Setiap nuklida memiliki lambang berbeda. Suatu nuklida dengan simbol kimia X, nomor massa A dan nomor atom Z, ditulis sebagai:
Nomor Massa
Nomor Atom
A
X Z
Simbol Unsur
Gambar 1.4. Lambang Nuklida
Tabel 1.1. Contoh Penulisan Lambang Nuklida
Nuklida Unsur
Proton
Elektron Netron
H
Hidrogen
1
1
0
Bo
Boron
5
5
5
Nitrogen
7
7
7
Cadmium
48
48
66
Uranium
92
92
143
1 1 10 5 14 7
N
114 48
Cd
235 92
U
1.2.3 Isotop
Inti atom yang memiliki jumlah proton yang sama diberi lambang atom sama. Contoh nuklida yang memiliki proton 2 dinamakan Helium (He). Di alam ternyata ditemukan nuklida 23 He dan 24 He . Contoh lain, nuklida yang memiliki jumlah proton 29 adalah tembaga (Cu). Di alam juga temukan nuklida
63 29
Cu dan
65 29
Cu .
5
Kedua variasi inti atom Helium dan Tembaga tersebut dinamakan isotop. Jadi, isotop adalah nuklida yang memiliki nomor atom sama, tetapi nomor massa berbeda. Atau dapat juga dikatakan bahwa isotop adalah nuklida yang jumlah protonnya sama, tetapi jumlah netronnya berbeda .
Setiap unsur memiliki isotop. Hidrogen memiliki tiga isotop, yaitu 11 H (hidrogen biasa),12 H
(dinamakan deuterium), dan13 H
(dinamakan tritium). Unsur-unsur lain
memiliki isotop yang lebih banyak. Selain isotop juga dikenal istilah isobar dan isoton. Isobar adalah nuklida dengan nomor massa sama, tetapi nomor atom berbeda . Atau nuklida dengan jumlah nukleon
sama, tetapi jumlah protonnya berbeda. Contoh 13 H dan 23 He . Isoton adalah nuklida-nuklida yang jumlah netron dalam intinya sama. Contoh 3 1
4
H dan 2 He .
1.2.4 Massa Inti
Satuan massa untuk SI adalah kg. Namun, satuan massa tersebut terlalu besar untuk menggambarkan massa atom atau massa sebuah inti. Sebagai gantinya digunakan satuan massa atom, yang dilambangkan u. 1 satuan massa atom (u) didefinisikan
Menurut eksperimen 1 mol isotop
12 6
1 12
massa isotop
12 6
C
C adalah 12 gram. 1 mol adalah jumlah zat
sebanyak 6,02 x 10 23 (yang dikenal dengan bilangan Avogadro, N A) Bila dihitung: 1 mol atom
12 6
C =12 g
6,02 x 10 23 atom Massa 1 atom
12 6
12 6
-3
C =12 x 10 kg -3
23
C = 12 x 10 kg/(6,02 x 10 ) = 1,99 x 10
Sesuai dengan definisi 1 u sama dengan 1/12 massa aisotop
12 6
-26
kg.
C
1 u = 1,99 x 10 -26 kg/12 = 1,66 x 10 -27 kg. 1 u = 1,66 x 10 -27 kg
6
Dalam perhitungan fisika nuklir, massa adalah ekivalen dengan energi yang dapat dihitung dengan persamaan Einstein E = Δmc 2 . Maka 1 u setara dengan: E = (1,660566 x 10 -27 kg) x (2,9979 x 10 8 m/s)2 = 14,9244229 x 10 -11 J Karena 1 eV = 1,602 x 10 -19 J Maka 1 u setara dengan energi 931,502 MeV 1 u setara dengan energi 931,502 MeV
Tabel 1.2. Muatan, Massa Diam dan Spin Nukleon Proton
Netron
Muatan
+1,6 x 10 -19C
0C
Massa Diam
1,67252 x 10 -27 kg
1,67482 x 10 -27kg
938,256 MeV
939,550 MeV
1,007277 u
1,008665 u
½
1/2
Spin
1.2.5 Menentukan Massa Inti
Untuk mengukur massa inti dengan ketelitian tinggi digunakan spektrometer massa. Bila detektornya masih menggunakan film, dinamakan spektrograf massa.
S S1
x x x x x x
Film
S2
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
Gambar 1.5 Gambar Spektrograf Massa
Partikel bermuatan ditembakkan memasuki suatu ruang dari sumber S melalui celah S1, dan masuk ke dalam ruang yang dipengaruhi medan magnet B dan medan listrik E yang
7
saling tegak lurus. Hal ini berguna untuk mengatur partikel (ion) agar bergerak dengan kecepatan tertentu. Partikel di dalam dua medan yang berlawanan akan mengalami dua gaya yang berlawanan (1.1)
qE = qvB
Sehingga didapatkan kecepatan partikel sebesar v
=
E
(1.2)
B
Setelah itu partikel akan bergerak dengan kecepatan v memasuki ruang yang memiliki medan magnet B’ yang tegak lurus dengan lintasan partikel, melalui celah S2. Di dalam medan magnet B’, partikel akan dibelokkan oleh gaya Lorentz dengan lintasan lingkaran berjari-jari r hingga jatuh pada pelat film. F Lorentz
=
qvB' = m m=
F s v2
(1.3)
r qB' r v
Jika nilai q, B’, dan v telah diketahui, maka nilai m ditentukan oleh besarnya nilai r. Untuk r kecil, m juga kecil dan sebaliknya. Contoh
Sumber ion mengeluarkan ion melalui vlocity selector yang medan listriknya E = 4,0 kV/m dan medan magnetnya B = 0,1 T. A) berapakah kecepatan ion b) Jika setelah melewati S2 memasuki medan magnet B’ = 0,05 T, jika jari-jari lintasannya 13 cm dan dan muatannya 1,6 x 10 -19 C Jawab a. v
=
E B
b. m =
=
4 x 10 3
qB' r v
0,1 =
=
4 x 10 4 m / s
2,6 x 10
− 26
kg
1.2.6 Jari-jari Inti
Mendefinisikan secara tepat jari-jari inti sama sulitnya mendefinisikan jari-jari sebuah atom. Sebab, distribusi muatannya tidak berakhir pada suatu tepi yang jelas.
8
Banyak inti berbentuk agak bulat (walaupun ada beberapa yang agak lonjong) dan ketergantungan kerepatan ditunjukkan oleh gambar 1.6:
3 -
0,06
m f i t n i n a t a u m t a0,02 p a R
12
70
2,7 fm
4,9 fm
C
Ge
5
209
Bi
7,1 fm R (fm)
10
Gambar 1.6. Disribusi Muatan Inti
Dari beraneka ragam eksperimen, diketahui banyak hal mengesankan tentang sifat rapat inti. Terlihat bahwa rapat inti tidak berubah. Dengan kata lain, jumlah netron dan proton tiap satuan volume kurang lebih tidak berubah di seluruh daerah inti atom: jumlah netron + proton volume int i
=
A
( 4 / 3)π R
3
≅
tetapan
(1.4)
Jadi A ∝ R 3
Atau R ∝ A1 / 3
Dengan mendefinisikan tetapan pembanding R 0, R = R0 A1 / 3
(1.5)
Tetapan R 0 harus ditentukan dengan eksperimen. Diantara eksperimen yang digunakan adalah dengan menghamburkan partikel bermuatan (alfa atau elektron) pada inti. Ternyata nilai R 0 sangat bergantung pada sifat inti yang diukur. Untuk ukuran distribusi massa, R 0 sekitar 1,4 fm (10-15m) dan untuk ukuran distribusi muatan, R 0 sekitar 1,2 fm. Contoh
a. Hitunglah nilai hampiran jari-jari karbon (A = 12) dan b. Hitunglah massanya seandainya inti karbon memiliki jari-jari r = 1 cm Solusi
9
a. R
=
ρ =
(1,2 x 10 −15 )(12)1 / 3 m V
=
=
2,7 x 10 −15 m
A
( 4 / 3)π R 3
b. m = ρ (V ) pengandaian 12
m = 1,01 x 10
=
A
3
3 (4 / 3)π R
x ( 4 / 3)π r
=
12 x 1,66 x 10 − 27 kg x (10 − 2 ) 3 ( 2,7 x 10 −15 ) 3
kg
Massa inti karbon dengan jari-jari 1 cm, sekitar 1 milyar ton!?!
1.2.7 Mengukur Jari-Jari Inti
Salah satu cara untuk mengukur ukuran inti adalah dengan menghamburkan partikel bermuatan, seperti partikel alfa pada hamburan Rutherford. Selama partikel alfa masih di luar inti, rumus Rutherford tetap berlaku, begitu jarak terdekatnya lebih kecil daripada jari jari inti, terjadi penyimpangan dari rumus Rutherford.
0
0 6 t u d u s a d a p n a r u b m a h s a t i s n e t n I
Rumus Rutherford
1
2
2
3
3
4
MeV
Gambar 1.7. Grafik Hamburan Rutherford dan Hamburan Nuklir
Percobaan lain juga dapat digunakan untuk mengukur jari-jari inti. Gambar 1.8 memperlihatkan semacam pola difraksi. Difraksi di sini sama dengan difraksi cahaya oleh celah bulat. Minimum pertama dapat dicari dengan persamaan: λ θ = sin −1 (1,22 ) d λ adalah
(1.6)
panjang gelombang radiasi terhambur dan d adalah diameter.
10
Pada energi 420 MeV, elektron memiliki panjang gelombang deBroglie 2,95 fm, dan pengamatan minimum pada sekitar 440 untuk 16O dan 50 0 untuk 12C. Dari hasil itu bisa dihitung jari-jari
16
O dan 12C sebesar 2,6 fm dan 2,3 fm.
r u b m a h r e t s a t i s n e t n I
30
40
50 60 Sudut hamburan (derajat)
70
Gambar 1.8. Pola Difraksi Hamburan Nuklir
Soal-soal 222 86
Rn dan
232 90
1.
Tentukan jumlah netron dan proton untuk inti
2.
Berapa jumlah molekul yang terdapat dalam 0,534 kg UO 2 (diketahui A untuk
Th
uranium dan oksigen masing-masing 235 dan 16) 16
O dan
208
3.
Tentukan jari-jari inti
4.
Carilah rasio inti terhadap kerapatan atomik untuk hidrogen (diasumsikan jari-jari inti
Pb
1 fm). 5.
Dalam spektrograf massa, ion klor yang bermuatan tunggal masuk dalam medan megnet B = 0,15 T secara tegak lurus dengan kecepatan 5 x 10 4 m/s. Klor ternyata mempunyai dua isotop bermassa 34,97u dan 36,97u. Tentukan jari-jari lingkaran yang ditempuh masing-masing isotop dalam medan magnet tersebut.
11
Biografi THOMSON Sir Joseph John Thomson adalah ahli fisika penemu elektron (1897), penemu neon 20 dan 22 (1912), pemenang Hadiah Nobel (1906), pembaharu Laboratorium Cavendish (1884), guru yang menghasilkan murid-murid peraih nobel. Murid Thomson antara lain Sir George Paget Thomson (anaknya sendiri), Francis W. Aston (penemu spektroskop), Rutherford (penemu sinar alfa, proton, beta dan teori struktur atom), Cockroft dan Walton (penemu reaksi nuklir buatan), Chadwick (penemu netron); direktur Laboratorium Cavendish selama 35 tahun (1884-1919), dan anggota Royal Society. Thomson adalah orang pertama yang membuat model atom (1904). Menurut Thomson, atom mirip roti kismis. Tapi model atom Thomson hanya bertahan 7 tahun. Pada tahun 1911 Rutherford, muridnya sendiri, membuat model yang lebih tepat. Model atom Rutherford ini kemudian diperbaiki oleh Niels Bohr (1913). Model atom Bohr bertahan 12 tahun, kemudian diperbaiki oleh Heisenberg. Thomson lahir di Manchester pada tanggal 18 Desember 1856 dan meninggal di Cambridge pada tanggal 30 Agustus 1940 pada umur 84 tahun. Pada umur 14 tahun ia diterima di Owens College. Owen College adalah sekolah paling maju di Inggris waktu itu. Sekolah itu mengajarkan fisika eksperimen. Para siswanya dididik membuat eksperimen, bukan hanya teori. Pada umur 20 tahun, Thomson menerima beasiswa dari Trinity College, Cambridge. Selain sebagai penemu elektron, Thomson juga berjasa pembaruan Laboratorium Cavendish. Laboratorium tersebut diatur sedemikian rupa sehingga penemuan-penemuan terpenting dalam fisika ataom terjadi di sana, antara lain penemuan elektron, proton, neutron, isotop, sinar alfa, beta dan sebagainya.
RUTHERFORD Ernest Rutherford adalah ahli fisika nuklir penemu radioaktivitas, penemu transmutasi atom (1902), penemu teori struktur atom (1911), penemu sinar alfa, beta, dan proton; penemu unsur buatan pertama di dunia (1919); meramalkan adanya netron, isotop, hidrogen dan helium (1920); pemenang Hadiah Nobel untuk kimia (1908), bapak fisika nuklir, Presiden Royal Society, pengarang (80 karya tulis), mendapat hadiah Order of Merit (1921) dan Medali Copley 91922). Medali Copley adalah hadiah tertinggi dari Royal Society (Lembaga Ilmu Pengetahuan Inggris) untuk ilmuan paling berprestasi. Rutherford lahir di Spring Grove, Selandia Baru pada tanggal 30 Agustus 1871 dan meninggal di Cambridge, Inggris, pada tanggal 19 Oktober 1937 pada umur 66 tahun. Ayahnya mempunyai 12 anak dan dia anak yang keempat. Ayah Rutherford hanyalah pemilik bengkel yang kerjanya memperbaiki roda gerobak dan kereta yang rusak. Ia juga merangkap sebagai petani. Ketika mendapat kabar akan mendapat beasiswa, Rutherford sedang menanam kentang di ladang. Ia sangat bergembira. Meski anak miskin, Rutherford anak yang cerdas. Pada umur 16 tahun ia mendapat beasiswa dari Nelson College. Di sini ia cukup dikenal karena pandai bermain sepak bola, mau mengerjakan pekerjaan kasar dan berhasil jadi juara kelas. Akibatnya ia mendapat beasiswa lagi dari Canterbury College. Ia kuliah di sini sampai mendapat gelar MA. Ia mencari nafkah dengan jalan menjadi guru honorer. Ia membuat karya tulis yang membuat dia memperoleh beasiswa dari Universitas Cambridge di Inggris. Pada 1895 pada umur 24 tahun ia pindah ke Inggris.
12
CHADWICK Sir James Chadwick adalah ahli fisika penemu neutron, pemenang Hadiah Nobel, anggota Royal Society, penerima Mendali Franklin, Medali Copley, Medal of Merit . Chadwick lahir di Manchester, Inggris, pada tanggal 20 Oktober 1891 dan meninggal di Cambridge pada tanggal 24 Juli 1974 pada usia 83 tahun. Sejak tahun 1919 ia bekerja dengan Rutherford. Mereka berdua membuat transmutasi buatan dengan jalan menembakkan partikel alfa pada unsur-unsur. Pada tahun 1897 Thomson menemukan elektron. Pada tahun 1911 Rutherford menemukan proton. Inti atom sendiri terdiri dari proton dan netron, tapi pada waktu itu orang belum menemukan netron. Pada tahun 1930 W. Bothe dan H. Becker yang sedang mengadakan riset di Jerman yaitu dengan menembaki berilium menggunakan partikel alfa. Akibatnya timbul sinar yang sangat kuat daya tembusnya. Mereka mengira itu adalah sinar gamma dengan energi tinggi. Pada bulan Januari tahun 1932 Irene dan F Joliot-Curie di Prancis mengulang eksperimen tersebut. Mereka menemukan bahwa sinar itu dapat melempar proton dari bahan bahan yang mengandung bahan hidrogen. Tapi mereka tidak memberi tafsiran apa-apa mengenai sinar tersebut. Pada saat itu Chadwick di Inggris juga mengadakan riset yang sama. Pada bulan Februari tahun itu juga Chadwick berhasil menafsirkan sinar itu. Sinar itu bukan gelombang elektromagnetik. Sinar itu memiliki sifat: daya tembusnya cukup kuat, tidak terpengaruh oleh medan listrik, dan dengan mudah mengeluarkan proton. Akhirnya Chadwik menyebut partikel itu netron, sesuai saran Rutherford.
ASTON Francis William Aston adalah ahli fisika penemu spektograf massa (1919), pemenang Nobel karena menemukan isotop, penerima Royal Medal, dan anggota Royal Society. Spektograf massa adalah alat untuk mengukur massa atom. Dengan alat itu dapat diketahui atom yang ringan dan atom yang berat. Aston lahir di Harborne, Brimingham, Inggris pada tanggal 1 September 1877 dan meninggal di Cambridge Inggris pada tanggal 20 November 1945. Sejak kecil ia belajar kimia, tetapi setelah Rontgen menemukan sinar-X pada tahun 1895, Aston mulai mempelajari terjadinya sinar-X. Tujuh tahun kemudian (1910) ia jadi asisten Thomson. Thomson sedang menyelidiki sinar bermuatan positif yang berasal dari pelepasan gas. Sesudah menyelidiki neon, Thomson berkesimpulan bahwa hanya neon yang terdiri dari campuran isotop. Selanjutnya Aston membuat alat sinar positif jenis baru yang diberi nama spektrograf massa. Dengan alat ini ia dapat memisahkan atom-atom yang berlainan massanya dan mengukur massanya dengan ketepatan yang sangat tinggi. Dengan alat ini ia membuktikan bahwa kesimpulan Thomson kurang tepat. Tidak hanya neon yang terdiri dari campuran isotop, tapi banyak unsur lain juga campuran isotop. Bahkan Aston dapat menemukan 212 dari 287 isotop yang terjadi secara alamiah.
13
