Bintang Neutron
Bintang Neutron menunjukkan adanya superfluiditas dan superkonduktivitas, menurut dua kelompok independen dari para ilmuwan. Para peneliti mempelajari bintang neutron dalam sisa supernova yang dikenal sebagai Cassiopeia A, dan menemukan inti yang harus ada dalam keadaan superfluid sampai dengan sekitar kelvin derajat miliar yang kontras dengan mendekati nol mutlak untuk superfluiditas suhu di Bumi.
Bintang Neutron merupakan benda padat yang terbentuk ketika bintang-bintang kehabisan bahan bakar nuklir. Tekanan yang sangat besar pada bintang membuat kekuatan dari proton dan elektron yang bersama-sama untuk membentuk neutron. Astrofisikawan ingin tahu lebih banyak tentang sifat ultra-padat dari hal tersebut, dan salah satu cara untuk bisa membuktikan hal tersebut adalah dengan mempelajari bagaimana neutron dari bintang-bintang dingin. Objek di Cassiopeia A, yaitu sekitar 11.000 tahun cahaya, mungkin hal tersebut cocok untuk hal tersebut yang sungguh sangat luar biasa, dia memiliki kedua usia sekitar 330 tahun dan suhu permukaan sekitar 2 juta Kelvin. Tahun lalu, Craig Heinke dari University of Alberta di Kanada dan Wynn Ho dari Universitas Southampton di Inggris menganalisis data sinar-X dari satelit Chandra NASA dan menemukan bahwa suhu permukaan Cassiopeia A dari bintang neutron itu sekitar 4% antara tahun 2000 dan 2009.
Pada pekerjaan itu, kelompok yang dipimpin oleh Dany Page Nasional Universitas Otonom di Meksiko dan Peter Shternin dari Institut Ioffe di St Petersburg, Rusia, mengatakan bahwa pendinginan secara cepat ini dapat dijelaskan dengan viskositas nol materi yang dikenal sebagai superfluiditas. Mereka berpendapat bahwa ketika suhu bintang neutron di bawah nilai kritis maka hal tersebut akan menguntungkan bagi neutron di dalam bintang untuk membentuk suatu pasangan Cooper.
Tetapi dua kelompok telah menemukan bahwa mekanisme ini tidak dapat menjelaskan semua hal tentang terjadinya pendinginan tersebut, dan mereka menyimpulkan bahwa superkonduktivitas sangat berperan dalam hal ini. Mereka mengatakan bahwa tak lama setelah penciptaan bintang neutron, proton akan bergabung untuk membentuk pasangan Cooper, sehingga akan tercipta sebuah negara superkonduktor. Sesuai dengan dengan cara ini, proton tidak akan dapat mengambil bagian dalam reaksi-emitting neutrino sebagaimana yang terjadi dalam non-superfluida, yang mana hal tersebut akan mengurangi pendinginan pada awal kehidupan bintang dan menyebabkan penurunan tajam dari suhu di kemudian hari.
APLIKASI GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK
Sesuai dengan spektrum yang ada maka gelombang elektromagnetik memiliki jenis yang cukup banyak. Setiap jenisnya memiliki sifat yang spesifik terutama perbedaan panjang gelombang dan frekuensinya. Perbedaan frekuensi inilah yang menyebabkan pemanfaatan gelombang elektromagnetiknya menjadi sangat luas. Beberapa contoh pemanfaatan dan penjelasan tiap-tiap jenis gelombangnya
dapat dicermati pada penjelasan di bawah. Dalam spektrumnya, sinar gamma menempati tingkatan dengan frekuensi terbesar yaitu 1020 Hz - 1025 Hz. Sifat yang dimiliki sinar gamma adalah energi yang besar sehingga daya tembusnya sangat kuat. Sinar gamma ditemukan dari radiasi inti-inti atom tidak stabil yang merupakan pancaran zat radioaktif. Sinar gamma juga dapat di hasilkan seperti sinar X yaitu tumbukan elektron dengan atom-atom berat seperti timbal (Pb). Sinar gamma dapat digunakan sebagai sistem perunut aliran suatu fluida ( misalnya aliran PDAM ). Tujuannya untuk mendeteksi adanya kebocoran pipa. Jika zat radioaktif di bawah ambang batas bahaya dialirkan dalam fluida maka saat terjadi kebocoran maka radiasi Sinar gamma akan dapat dideteksi. Sekarang sinar gamma banyak digunakan sebagai bahan sterilisasi bahan makanan kaleng dan pendeteksi keretakan batang baja. Pernahkah kalian membeli makanan kaleng. Jika massa berlakunya masih aman maka kalian tidak usah terlalu kawatir dengan kebersihannya. Kuman atau bateri penyebab penyakitnya telah disterilisasi dengan Sinar gamma.
Urutan kedua gelombang elektromagnetik yang frekuensinya besar adalah Sinar X. Frekuensi Sinar X memiliki rentang frekuensi 1016 Hz - 1020 Hz. Sinar X pertama kali ditemukan oleh Wilhem Conrad Rontgen sehingga sering di sebut juga sinar Rontgen. Sumber sinar X yang utama adalah dari radiasi tumbukan elektron berkecepatan tinggi pada atom-atom berat seperti timbal (Pb). Dengan berada pada rentang frekuensinya sinar X juga memiliki daya tembus besar. Sinar X dapat dimanfaatkan dalam bidang radiologi yaitu mendeteksi organ-organ tubuh seperti tulang, jantung, paru-paru, ginjal, dan organ lainnya. Pemanfaatan inilah yang kita kenal foto Rontgen. Perhatikan hasil foto Rontgen tubuh manusia. Dari hasil foto ini dapat dianalisa hasilnya dengan membandingkannya pada hasil foto organ yang normal (sehat). Jika hasilnya tidak sesuai berarti ada kelainan atau ada penyakitnya. Lampu tabung yang dapat memancarkan cahaya, Sinar Ultraviolet dan Sinar Inframerah Cahaya tampak dapat menentukan keberhasilan pertunjukan musik.
Sinar Ultraviolet atau sinar Ultra Ungu merupakan gelombang elektromagnetik yang memiliki frekuensi di atas sinar tampak (sinar ungu) dan di bawah Sinar X. Rentang frekuensi adalah antara 1015 Hz-1016 Hz. Sinar ini selain dihasilkan oleh radiasi matahari, juga dapat dihasilkan dari tabung lucutan. Pada tabung lucutan dapat terjadi penembakan elektron pada atomatom seperti gas Hidrogen, gas Neon, dan gas-gas mulia yang lain. Contoh yang sering kalian lihat adalah lampu TL (tabung lampu). Namun untuk lampu yang digunakan untuk penerangan telah dirancang dengan pancaran sinar Ultraviolet yang minimum. Sinar Ultraviolet dapat digunakan dalam teknik spektroskopi yaitu untuk mengetahui kandungan unsur-unsur pada suatu bahan. Dalam perkembangannya sinar Ultraviolet diketahui dapat mempengaruhi kecepatan pertumbuhan sel. Sisi negatifnya dapat menyebabkan kanker kulit tapi sisi positifnya dapat digunakan untuk memicu perkembangan ternak seperti babi.
Cahaya Tampak Mengapa kalian dapat melihat benda-benda dengan jelas? Ternyata jawabnya bukan hanya mata kita dalam keadaan normal saja tetapi adanya cahaya merupakan faktor yang utama. Contohnya malam hari dan tidak ada lampu sama sekali, maka akan terlihat adanya kegelapan. Berarti cahaya banyak membantu kita dalam melihat benda-benda. Sebuah benda dapat terlihat karena ada cahaya yang di pantulkan oleh benda tersebut. Di bawah sinar matahari sebuah bunga merah dapat terlihat karena bunga tersebut memantulkan cahaya merah dan menyerap warna yang lain. Cahaya tampak memiliki rentang yang pendek yaitu dengan panjang gelombang 10-6 cm - 10-7 cm atau frekuensi 3 x 1014 Hz - 1015 Hz. Sesuai dengan spektrum yang ada, cahaya tampak ada tujuh warna. Jika diurutkan dari\ frekuensi terbesar (panjang gelombang terkecil) adalah ungu, nilla, biru, hijau, kuning, jingga dan merah. Coba kalian perhatikan Gambar 9.6. Sebuah pertunjukan musik yang spektakuler. Apakah dugaan kalian tentang apa yang akan terjadi jika lampunya mati, berarti tidak ada cahaya tampak. Tentu tidak spektakuler lagi.
Sinar Inframerah Seperti halnya cahaya tampak dan sinar ultraungu, sinar inframerah dapat dihasilkan dari sumber yang sama yaitu dari tabung lucutan. Pada tabung lucutan dapat terjadi penembakan elektron pada atom-atom seperti gas hidrogen, gas neon, dan gas-gas mulia yang lain. Gelombang radio dapat dipancarkan hingga jauh dengan bantuan satelit Gelombang Mikro, Gelombang Televisi dan Gelombang Radio Kalian tentu tidak asing dengan radio, televisi, hand phone dan radar. Alat-alat ini menggunakan gelombang yang dihasilkan dari sumber yang sama tetapi memiliki frekuensi berbeda. Gelombang mikro, gelombang televisi, dan gelombang radio dapat dihasilkan dari rangkaian osilator RLC arus bolak-balik. Gelombang ini juga dapat dihasilkan pada radiasi matahari hanya yang sampai ke bumi kecil. Gelombang mikro banyak dimanfaatkan sebagai alat pendeteksi seperti radar. Sekarang banyak dikembangkan lagi seperti pada perabot rumah tangga mikrowave. Sedangkan gelombang televisi dan gelombang radio banyak digunakan sebagai alat komunikasi.
Sumber: http://physicsworld.com/
KOMPONEN REAKTOR NUKLIR
Reaktor nuklir merupakan sebuah peralatan sebagai tempat berlangsungnya reaksi berantai fisi nuklir terkendali untuk menghasilkan energi nuklir, radioisotop, atau nuklida baru.
1. Bahan bakar
2. Teras reaktor
3. Moderator
4. Batang kendali
5. Pompa pemindah
6. Generator uap
7. Shielding (perisai)
Berikut ini beberapa komponen dasar reaktor.
1. Bahan bakar reaktor nuklir merupakan bahan yang akan menyebabkan suatu reaksi fisi berantai berlangsung sendiri, sebagai sumber energi nuklir. Isotop fisi adalah uranium-235, uranium-233, plutonium-239. Uranium-235 terdapat di alam (dengan perbandingan 1 : 40 pada uranium alam), dan yang lainnya harus dihasilkan secara buatan.
2. Teras reaktor, di dalamnya terdapat elemen bahan bakar yang membungkus bahan bakar.
3. Moderator adalah komponen reaktor yang berfungsi untuk menurunkan energi neutron cepat (+ 2 MeV) menjadi komponen reaktor normal (+ 0,02 - 0,04 eV) agar dapat bereaksi dengan bahan bakar nuklir. Selain itu, moderator juga berfungsi sebagai pendingin primer. Persyaratan yang diperlukan untuk bahan moderator yang baik adalah dapat menghilangkan sebagian besar energi neutron cepat tersebut dalam setiap tumbukan dan memiliki kemampuan yang kecil untuk menyerap neutron, serta memiliki kemampuan yang besar untuk menghamburkan neutron. Bahan-bahan yang digunakan sebagai moderator, antara lain:
a) air ringan (H2O), c) grafit, dan
b) air berat (D2O), d) berilium.
4. Setiap reaksi fisi menghasilkan neutron baru yang lebih banyak (2 - 3 neutron baru), maka perlu diatur jumlah neutron yang bereaksi dengan bahan bakar. Komponen reaktor yang berfungsi sebagai pengatur jumlah neutron yang bereaksi dengan bahan bakar adalah batang kendali. Dalam reaktor dikenal factor pengali (k), yaitu perbandingan jumlah neutron yang dihasilkan setiap siklus dengan jumlah neutron pada awal siklus untuk: k = 1, operasi reaktor dalam keadaan kritis, k > 1, operasi reaktor dalam keadaan super kritis, k < 1, operasi reaktor dalam keadaan subkritis. Bahan yang dipergunakan untuk batang kendali reaktor haruslah memiliki kemampuan tinggi menyerap neutron. Bahan-bahan tersebut antara lain kadmium (Cd), boron (B), atau haefnium (Hf ).
5. Perisai (shielding), berfungsi sebagai penahan radiasi hasil fisi bahan agar tidak menyebar pada lingkungan.
Sumber: http://physicsworld.com/
Sumber: http://physicsworld.com/