MAKALAH PERIODE FISIKA MODERN BAGIAN KEDUA
( Tugas Sejarah Perkembangan Fisika)
Oleh
ASIH SUNDARI (1113022008)
GESTY RETNO SARI (1113022018)
HENDRY PRASETYO (1113022020)
YUSUF AFFANDI (1113022068)
PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKA
FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN
UNIVERSITAS LAMPUNG
2013
KATA PENGANTAR
Puji syukur kami panjatkan kehadirat Allah SWT, berkat rahmat dan karunia-Nya, kami dapat menyelesaikan makalah ini yang berjudul “Makalah Periode Fisika Modern Bagian Kedua”. Berbagai sumber telah kami ambil sebagai bahan dalam pembuatan makalah ini.
Kami berharap makalah ini dapat bermanfaat bagi kita semua. Kami juga menyadari bahwa dalam makalah ini masih banyak kekurangannya. Untuk itu kami sangat mengharapkan kritik dan saran yang dapat membangun demi kemajuan di masa yang akan datang.
Bandarlampung, 24 April 2013
Penulis
DAFTAR ISI
Halaman
COVER…………………………………………………………………………. i
KATA PENGANTAR……………………………………………………………. ii
DAFTAR ISI……………………………………………………………………. iii
BAB I PENDAHULUAN
- Latar Belakang…………………………………………………………….. 1
- Rumusan Masalah…………………………………………………………. 2
- Tujuan…………………………………………………………………….. 2
BAB II PEMBAHASAN
- Tokoh-Tokoh Penemu Atom Berelektron Jamak ………………………………. 3
- Tokoh Teori Elektrodinamika Kuantum……………………………………………. 8
- Tokoh Tranformasi Nuklir……………………………………………………………… 10
- Tokoh Asas Larangan Pauli……………………………………………………………. 14
- Tokoh Teori Spin dan Momen Magnetik Elektron…………………………….. 15
- Tokoh Peluruhan Beta…………………………………………………………………… 20
BAB III PENUTUP
- Kesimpulan …………………………………………………………………………………. 23
- Saran ………………………………………………………………………………………….. 24
DAFTAR PUSTAKA
BAB I
PENDAHULUAN
- Latar Belakang
Perkembangan fisika modern dimulai dari abad ke-19. Fisika modern berkembang karena banyak dari penemuan fenomena fisika yang tidak dapat dijelaskan di dalam mekanika klasik. Pada fisika modern ini, banyak hal yang dibahas di dalamnya seperti teori relativitas khusus, teori partikel dan gelombang beserta sifatnya, struktur atomik, mekanika kuantum, teori kuantum atom hidrogen, atom berelektron banyak, elektrodinamika kuantum, transformasi nuklir, asas larangan pauli, teori spin dan momen magnetik elektron, dan teori peluruhan beta.
Oleh karena itu, sejarah perkembangan fisika modern dibagi menjadi dua yaitu sejarah perkembangan fisika modern bagian pertama dan sejarah perkembangan fisika modern bagian kedua. Pembagian ini didasarkan pada materi yang dibahas pada fisika modern. Pada sejarah perkembangan fisika modern pertama menjelaskan tentang teori relativitas khusus, teori partikel dan gelombang beserta sifatnya, struktur atomik, mekanika kuantum, dan teori kuantum atom hidrogen beserta tokoh-tokohnya.
Dan pada sejarah perkembangan fisika modern bagian kedua membahas tentang sejarah atom berelektron banyak, elektrodinamika kuantum, transformasi nuklir, asas larangan pauli, teori spin dan momen magnetik elektron, dan teori peluruhan beta serta tokoh-tokohnya.
Pada pembahasan sejarah perkembangan fisika modern sebelumnya, telah dibahas tentang Max Planck, Albert Einstein, Arthur Holly Compton, Louis de Broglie, Max Born, Werner Heisenberg dan Niels Henrik David Bohr. Selain itu sudah dijelaskan tentang penemuan-penemuannya tentang teori relativitas khusus, teori partikel dan gelombang beserta sifatnya, struktur atomik, mekanika kuantum, teori kuantum atom hidrogen.
Untuk mengetahui lebih lanjut sejarah perkembangan fisika modern, maka dibuatlah makalah ini yang akan membahas tentang atom berelektron banyak, elektrodinamika kuantum, transformasi nuklir, asas larangan pauli, teori spin dan momen magnetik elektron, dan teori peluruhan beta. Serta mempelajari tentang tokoh-tokohnya diantaranya Ernest Rutherford, J. J Thomson, Richard Phillips Feyman, Hans Albrecht Bethe, Wolfgang Pauli, Paul Dirac, Carl Anderson dan Enrico Fermi.
- Rumusan Masalah
Rumusan masalah dalam makalah ini adalah :
- Siapa sajakah tokoh-tokoh fisikawan pada periode fisika modern?
- Penemuan apa saja yang ditemukan oleh fisikawan pada periode fisika modern?
- Tujuan
Berdasarkan rumusan masalah di atas tujuan penulisan makalah ini adalah:
- Untuk mengetahui tokoh-tokoh fisikawan pada periode fisika modern.
- Untuk mengetahui penemuan ditemukan oleh fisikawan pada periode fisika modern.
BAB II
PEMBAHASAN
- Tokoh-Tokoh Penemu Atom Berelektron Jamak
Tokoh-tokoh penemu atom berelektron jamak diantaranya :
- Ernest Rutherford
Ernest Rutherford lahir pada tanggal 30 Agustus 1871, di Nelson, Selandia Baru. Ernest menerima pendidikan awal di sekolah pemerintah Nelson Collegiate School pada usia 16 tahun. Pada tahun 1889 ia mendapat beasiswa Universitas dan ia pindah ke Universitas di Selandia Baru, Wellington, di mana ia masuk Canterbury College .
Gambar Ernest Rutherford
Ia lulus MA pada tahun 1893 di Fakultas Matematika dan Ilmu Fisika dan kemudian dia melanjutkan dengan penelitian di Collegenya dengan waktu yang singkat, dan menerima gelar B.Sc. ditahun berikutnya.
Pada tahun 1894, ia mendapatkan beasiswa di bidang Sains pada tahun 1851 yang memungkinkan dia pergi ke Trinity College, Cambridge, sebagai mahasiswa riset di Cavendish Laboratory di bawah pimpinan JJ Thomson. Pada tahun 1897 ia dianugerahi titel B.A. dari Penelitian Gelar dan Kesiswaan Trotter Coutts-Trinity College. Kesempatan datang ketika jabatan Ketua bidang Fisika di McGill University, Montreal, menjadi kosong, dan pada 1898 ia berangkat ke Kanada untuk mengambil posisis tersebut.
Rutherford kembali ke Inggris pada tahun 1907 menjadi Profesor Fisika di Universitas Manchester, menggantikan Sir Arthur Schuster, dan pada 1919 ia menerima undangan untuk dari Sir Joseph Thomson sebagai Profesor Fisika Cavendish di Cambridge. Dia juga menjadi Ketua Dewan Penasehat, HM Pemerintah, Departemen Penelitian Ilmiah dan Industri; Profesor Filsafat Alam, Royal Institution, London; dan Direktur Laboratorium Mond Royal Society, Cambridge.
Pada kedatangannya di Cambridge bakatnya dengan cepat diakui oleh Profesor Thomson. Selama penelitian pertamanya di Laboratorium Cavendish, ia menemukan sebuah detektor untuk gelombang elektromagnetik, suatu fitur penting yang magnetizing kumparan yang cerdik kecil berisi kumpulan kawat besi magnet. Dia bekerja bersama-sama dengan Thomson mengamati perilaku ion-ion yang dalam gas yang telah diberikan sinar-X, dan juga pada tahun 1897, pada mobilitas ion dalam hubungannya dengan kekuatan medan listrik, dan pada topik terkait seperti efek fotolistrik. Pada tahun 1898 ia melaporkan adanya sinar alfa dan beta pada radiasi uranium dan mengindikasikan beberapa penelitian mereka.
Di Montreal, ada banyak kesempatan untuk riset di McGill, dan karyanya pada bidang radioaktif, terutama pada emisi sinar alfa, dilanjutkan di Laboratorium Macdonald. Dengan RB Owens ia mempelajari “emanasi” dari thorium dan menemukan gas mulia baru, sebuah isotop radioaktif, yang kemudian dikenal sebagai thoron. Frederick Soddy tiba di McGill pada 1900 dari Oxford, dan ia bekerja sama dengan Rutherford dalam menciptakan “teori disintegrasi” radioaktivitas yang menganggap fenomena radioaktif seperti atom – tidak molekuler – proses. Teori ini didukung oleh sejumlah besar bukti eksperimental, sejumlah zat radioaktif baru ditemukan dan posisi mereka dalam serangkaian transformasi telah ditetapkan. Otto Hahn, yang kemudian menemukan atom fisi, bekerja di bawah Rutherford di Montreal Laboratory di 1905-1906.
Di Manchester, Rutherford melanjutkan penelitian tentang sifat-sifat pancaran radium dan sinar alpha, dan bersama dengan H. Geiger, sebuah metode untuk mendeteksi satu partikel alpha dan menghitung jumlah radium yang disusun dan dipancarkan. Pada tahun 1910, penyelidikannya ke dalam hamburan sinar alfa dan sifat struktur dalam atom yang menyebabkan penyebaran tersebut menyebabkan postulation dari konsep “inti (atom)”, yang berkontribusi besar dalam fisika. Niels Bohr pada tahun 1912 bergabung dengannya di Manchester dan ia mengadaptasi struktur nuklir Rutherford untuk Max Planck’s quantum theory dan yang diperoleh teori struktur atom yang, dengan kemudian perbaikan, terutama sebagai akibat dari konsep Heisenberg, tetap berlaku sampai hari ini. Pada tahun 1913, bersama-sama dengan HG Moseley, ia menggunakan sinar katoda untuk membombardir atom dari berbagai unsur dan menunjukkan bahwa struktur dalam berhubungan dengan kelompok garis-garis yang mencirikan unsur-unsur. Setiap elemen kemudian dapat ditetapkan nomor atom, dan yang lebih penting, sifat setiap elemen dapat didefinisikan oleh nomor ini.
Pada tahun 1919, selama tahun lalu di Manchester, ia menemukan bahwa inti elemen ringan tertentu, seperti nitrogen, dapat “hancur” oleh dampak energik partikel alpha radioaktif yang berasal dari beberapa sumber, dan bahwa selama proses ini cepat proton yang dipancarkan. Blackett kemudian terbukti, dengan kamar awan, bahwa nitrogen dalam proses ini adalah benar-benar berubah menjadi isotop oksigen, sehingga Rutherford adalah orang pertama yang sengaja merubah satu unsur ke lain. G. de Hevesy juga salah satu kolaborator Rutherford di Manchester.
Ia meninggal di Cambridge pada 19 Oktober 1937. Abunya dimakamkan di tengah gereja Westminster Abbey, di barat Sir Isaac Newton’s makam dan oleh Lord Kelvin.
- J.J. Thomson
Sir Joseph John Thomson atau lebih dikenal sebagai J.J Thomson (1856-1940) seorang Fisikawan Inggris telah berhasil memperoleh hadiah Nobel Fisika pada tahun 1906 atas penemuan elektron.
Gambar J.J Thomson
Dalam penelitiannya dia mempelajari bahwa tabung katoda pada kondisi vakum parsial (hampir vakum) yang diberi tegangan tinggi akan mengeluarkan “berkas sinar” dimana Thomson menyebut sinar ini sebagai “berkas sinar katoda” disebabkan berkas sinar ini berasal dari katoda (elektroda negative).
Berkas sinar katoda ini apabila didekatkan dengan medan listrik negative maka akan dibelokan (berkas sinar katoda ini tertolak oleh medan negative), berdasarkan hal ini maka Thomson menyatakan bahwa berkas sinar katoda itu adalah partikel-partikel yang bermuatan negative yang ia sebut sebagai “corpuscle”.
Dia juga meyakini bahwa corpuscle itu berasal dari atom-atom logam yang dipakai sebagai elektroda pada tabung katoda. Dengan menggunakan jenis logam yang berbeda-beda sebagai elektroda yang dia gunakan pada tabung katoda maka percobaan Thomson tetap menghasilkan berkas sinar katoda yang sama.
Akhirnya Thomson menyimpulkan bahwa setiap atom pasti tersusun atas corpuscle. Corpuscle yang ditemukan oleh Thomson ini kemudian disebut sebagai “electron” oleh G. Johnstone Stoney. Dari asumsi tersebut dia akhirnya meyakini bahwa atom sebenarnya tidak berbentuk masiv (berbentuk bulatan yang pejal) akan tetapi tersusun atas komponen-komponen penyusun atom.
Di alam atom berada dalam keadaan yang stabil dan memiliki muatan yang netral, dengan demikian Thomson lebih lanjut mengasumsikan bahwa di dalam atom itu sendiri pasti terdapat bagian yang bermuatan positif. Dari asumsi tersebut maka Thomson mengajukan struktur atom sebagai bulatan awan bermuatan posistif dengan elektron yang terdistribusi random di dalamnya.
Model atom Thomson ini lebih dikenal sebagai “plum pudding model” atau dalam bahasa Indonesia dikenal sebagai “model roti kismis”.
Untuk memudahkan membayangkan model atom ini maka Anda harus membayangkan sebuah roti dalam bentuk bola yang di dalamnya terdapat kismis yang menyebar merata secara random.
- Tokoh Teori Elektrodinamika Kuantum
Tokoh teori elektrodinamika kuantum diantaranya :
- Richard Phillips Feynman
Richard Phillips Feynman lahir pada 11 Mei 1918, di Far Rockaway, Queens, New York. Feynman (yang sama dengan fisika terkenal Edward Teller dan Albert Einstein) adalah seorang pembicara terlambat; pada ulang tahun ketiga ia belum pernah mengucapkan sepatah kata pun. Feynman muda ini sangat dipengaruhi oleh ayahnya, Melville, yang mendorongnya untuk mengajukan pertanyaan untuk menantang pemikiran ortodoks. Sebagai seorang anak, ia senang dalam memperbaiki radio dan punya bakat untuk engineering.
Gambar Richard Phillips Feynman
Richard Phillips Feynman adalah salah seorang Fisikawan Amerika yang paling berpengaruh pada abad kedua puluh, dengan banyak teori elektrodinamika, memperluas kuantum dan karyanya dalam perumusan integral lintasan mekanika kuantum, teori kuantum elektrodinamika dan fisika dari superfluiditas superdingin helium cair, maupun dalam partikel fisika (ia mengusulkan model Parton). Selain Penceramah yang inspirasional dan musikus amatir, ia membantu pengembangan bom atom dan belakangan menjadi anggota panel yang menyelidiki tragedi Pesawat Ulang-Alik Challenger. Selama hidupnya, Feynman menjadi salah satu ilmuwan paling terkenal di dunia.
Selain karyanya dalam fisika teori, Feynman telah dikreditkan dengan merintis bidang komputasi kuantum dan memperkenalkan konsep nanoteknologi (penciptaan perangkat pada tingkat molekul). Dia memegang jabatan guru besar Richard Chace Tolman dalam teori fisika di California Institute of Technology. Untuk karyanya dalam bidang elektrodinamika kuantum, Feynman menjadi salah satu penerima Hadiah Nobel Fisika 1965, bersama Julian Seymour Schwinger dan Sin-Itiro Tomonaga. Ia mengembangkan banyak menggunakan representasi piktorial skema untuk ekspresi matematika yang mengatur perilaku partikel-partikel subatomik, yang kemudian dikenal sebagai diagram Feynman.
Ia belajar di Massachusetts Institute of Technology, di mana ia memperoleh gelar Sarjana pada tahun 1939 dan di Princeton University di mana ia memperoleh gelar Ph.D. pada tahun 1942.
Feynman juga memiliki minat yang mendalam dalam biologi, dan teman dari genetika dan mikrobiologi Esther Lederberg, yang mengembangkan replica plating dan menemukan bakteriofag lambda. Mereka mempunyai beberapa fisikawan bersama teman-teman yang setelah awal karir mereka dalam riset nuklir, pindah alasan moral genetika, di antara mereka Leó Szilárd, Guido Pontecorvo dan Aaron Novick. Dia dianggap sebagai eksentrik dan jiwa bebas. Dia seorang prankster, pemain sulap, safecracker, bangga pelukis amatir, dan pemain bongo.
Dia suka mengejar berbagai kepentingan yang tampaknya tidak terkait, seperti seni, perkusi, Maya hieroglif, dan mengunci memetik. Richard P. Feynman meninggal pada 15 Februari 1988.
- Tokoh Tranformasi Nuklir
Tokoh tranformasi nuklir diantaranya :
- Hans Albrecht Bethe
Hans Albrecht Bethe lahir di Strasbourg, Jerman tanggal 2 Juli 1906. Dia adalah anak seorang ahli psikologi universitas, Prof. Albrecht Bethe. Saat remaja Hans Bethe menyukai matematika dan fisika, namun saat masuk di perguruan tinggi dia memilih fisika karena menurutnya “Persamaan matematika ditunjukan untuk membuktikan hal-hal yang nyata”. Bethe belajar fisika di Frankfurt, dan meluluskan pendidikannya di University of Munich dengan gelar Ph.D pada tahun 1928.
Gambar Hans Albrecht Bethe
Namun kejadian buruk menimpanya, Bethe yang saat itu berkedudukan sebagai asisten professor di Tubingen University diberhentikan secara tidak hormat pada tahun 1933 oleh Nazi yang berkuasa saat itu karena ibunya adalah keturunan Yahudi, padahal dia menganggap dirinya bukan keturunan Yahudi.
Karena kebenciannya terhadap Nazi, Bethe menerima undangan J. Robert Oppenheimer dari Amerika Serikat untuk bergabung dalam Manhattan Project, yaitu suatu proyek militer AS untuk mendesain bom. Kemudian pada tahun 1941 ia resmi menjadi warga negara Amerika Serikat. Di Cornell university, dia belajar fisika tentang reaksi nuklir, dan mengantarkan keberhasilan dalam Manhattan Project.
Setelah berhasil dalam Manhattan Project, ia kembali ke Cornell University dan melanjutkan penelitiannya tentang reaksi nuklir. Bethe juga menjadi ilmuwan pertama yang berhasil menjelaskan fenomena tingkat energi atom (Lamb shift) dalam spektrum hidrogen yang dilaporkan oleh Willis Lamb pada tahun 1947 dalam konperensi fisika.
Pada tahun 1948, Bethe sempat menyumbangkan makalah penting tentang asal usul elemen kimia pada saat terjadinya peristiwa Big-Bang. Makalah yang disusunnya bersama dengan Ralph Alpher dan Georges Gamow ini dikenal dengan makalah `Alpha-Betha-Gamma`. Dia juga menulis 3 artikel tentang teori dan eksperimen nuklir di Review Modern Physics dan kemudian ketiga makalah ini menjadi Textbook (Bethe bible) bagi para fisikawan yang bergelut dalam bidang nuklir.
Pada tahun 1949, Edward Teller yang merupakan sahabatnya mengajaknya untuk bergabung dalam usaha pembuatan super bom (bom Hidrogen). Namun ia menyadari akibat yang dahsyat jika bom itu dibuat, sehingga ia menantang sahabatnya sendiri dan kemudian aktif berkampanye anti penggunaan nuklir untuk kekerasan. Dia terus menyerukan anti penggunaan nuklir untuk kekerasan pada dunia, dan hal ini membuatnya mendapatkan penghargaan sebagai Honorary Doctor dari berbagai universitas di seluruh dunia.
Dari semua penelitiannya, pencapaian Bethe yang utama adalah keberhasilannya mengembangkan teori reaksi nuklir yang menghasilkan energi bintang (Stellar Nucleosintesis). Penemuan tentang reaksi-reaksi nuklir ini mengantarkannya pada Nobel Prize for Physics di tahun 1967.
Hans Bethe meninggal dunia di rumahnya di Itacha, New York tanggal 6 Maret 2005. Semua prestasi dan aktivitas Bethe, membuatnya dikenang sebagai Dekan Fisika seluruh dunia.
Kebenciannya terhadap Nazi, mengantarkan Bethe pada prestasi yang kemilau. Dengan menerima undangan J. Robert Oppenheimer dari Amerika Serikat untuk bergabung dalam Manhattan Project, untuk mendesain bom. Dari keikutsertaannya pada proyek tersebut ia mendapatkan jabatan Assisten professor di Cornell University pada tahun 1934. Dia belajar banyak tentang reaksi nuklir disana.
Bethe memiliki kemampuan dalam memanipulasi persamaan-persamaan fisika sehingga ia berhasil menjelaskan fenomena tingkat energi atom (Lamb shift) dalam spektrum hidrogen yang dilaporkan oleh Willis Lamb pada tahun 1947 dalam konperensi fisika.
Dari semua penelitiannya tentang reaksi nuklir, akhirnya pencapaian Bethe yang utama adalah keberhasilannya mengembangkan teori reaksi nuklir yang menghasilkan energi bintang (Stellar Nucleosintesis). Ia menemukan bahwa reaksi yang terjadi pada bintang-bintang yang relatif terang mengikuti Siklus Karbon-Nitrogen (dikenal sebagai Bethe-Weizsacker Cycle). Sementara yang terjadi di Matahari dan bintang-bintang yang lebih redup merupakan reaksi proton-proton. Penemuan ini mengantarkannya mendapatkan hadiah Nobel di tahun 1967.
Keberhasilan Bethe yang memuaskan adalah dalam mengembangkan teori reaksi nuklir yang menghasilkan energi bintang (Stellar Nucleosintesis).
Ia menemukan bahwa reaksi yang terjadi pada bintang-bintang yang relatif terang mengikuti Siklus Karbon-Nitrogen (dikenal sebagai Bethe-Weizsacker Cycle). Sementara yang terjadi di Matahari dan bintang-bintang yang lebih redup merupakan Reaksi Proton-Proton.
Dalam fisika nuklir, sebuah reaksi nuklir adalah sebuah proses di mana dua nuklei atau partikel nuklir bertubrukan, untuk memproduksi hasil yang berbeda dari produk awal. Pada prinsipnya sebuah reaksi dapat melibatkan lebih dari dua partikel yang bertubrukan, tetapi kejadian tersebut sangat jarang. Bila partikel-partikel tersebut bertabrakan dan berpisah tanpa berubah (kecuali mungkin dalam level energi), proses ini disebut tabrakan dan bukan sebuah reaksi.
Dikenal dua reaksi nuklir, yaitu reaksi fusi nuklir dan reaksi fisi nuklir. Reaksi fusi nuklir adalah reaksi peleburan dua atau lebih inti atom menjadi atom baru dan menghasilkan energi, juga dikenal sebagai reaksi yang bersih. Reaksi fusi juga menghasilkan radiasi sinar alfa, beta dan gamma yang sangat berbahaya bagi manusia. Unsur yang sering digunakan dalam reaksi fusi nuklir adalah Lithium dan Hidrogen (terutama Lithium-6, Deuterium, Tritium).
Reaksi fusi antara Lithium-6 dan Deuterium yang menghasilkan 2 atom Helium-4. Reaksi yang terjadi di matahari seperti halnya pada bom hidrogen yaitu reaksi Fusi (Penggabungan), lain halnya dengan bom nuklir yang melalui reaksi Fisi (Pemecahan). Para ilmuwan meyakini bahwa matahari dengan reaksi Fusinya dapat menghasilkan energi yang dasyat.
Reaksi yang terjadi di Matahari adalah reaksi fusi dengan proses penggabungan antara atom hidrogen mengasilkan atom helium dengan menghasilkan energi yang sangat besar.
Matahari tidak memancarkan energi secara periodik, tetapi terus menerus karena reaksi yang terjadi adalah reaksi berantai, artinya tiap energi Fusi yang terjadi menghasilkan energi dan atom lain yang tidak stabil. Energi yang dihasilkan ini kemudian menghasilkan pengahancuran materi dan menghasilkan energi, sementara atom yang tidak stabil meluruh menjadi unsur yang stabil yang kemudian bereaksi fusi lagi dengan proton sehingga timbul unsur lain yang tidak stabil dan energi, demikian seterusnya tanpa henti-hentinya. Namun demikian reaksi ini menyebabkan hilangnya massa matahari akibat proses penghancuran materi tadi (Deffect massa). Perumusan ini sangat terkenal dengan perumusannya Einstein yaitu E = mc2 dimana, E adalah energi yang timbul, m adalah massa yang hilang dan c adalah kecepatan cahaya pada ruang hampa.
Siklus reaksi berantai yang dikemukakan oleh Dr. Hans Albrecht Bethe dan Dr. Carl Friedrich Von Weizshacher ini sering disebut “Hidrogen Helium Sintesis”. Proses ini pada intinya adalah pembakaran empat inti Hidrogen menjadi inti Helium, pada proses ini terjadi kurang lebih 0.75% pengurangan massa Hidrogen yang diubah menjadi energi. Para ilmuwan menghitung bahwa daya pancar matahari kira-kira 3.78 x 1033 erg / det, dengan menggunakan perumusan Einstein kita dapat menentukan massa yang hilang dari matahari setiap detik adalah sekitar 4 juta ton setiap detik.
- Tokoh Asas Larangan Pauli
Tokoh asas larangan pauli diantaranya adalah :
- Wolfgang Pauli (1900 – 1958)
Ia dilahirkan di Wina. Pada umur 19 tahun ia telah membahas secara terinci relativitas khusus dan umum yang menarik perhatian Einstein dan tetap merupakan karya standar dalam bidang itu selama bertahun-tahun. Pauli menerima gelar doctor dari universitas Munich pada tahun 1922 dan bekerja untuk jangka waktu pendek di Gotthingen, Copenhagen dan Hamburg sebelum ia menjadi guru besar fisika di institute teknologi di Zurich, Swiss pada tahun 1928. pada tahun 1925 ia mengajukan usul bahwa bilangan kuantum (ketika itu belum diketahui asal hukumnya) diperlukan untuk mengkarakterisasi masing-masing elektron atomic dan bahwa tidak ada dua elektron pada atom yang sama mempunyai seperangkat bilangan kuantum yang sama. Prinsip Eksklusi ini ternyata merupakan mata rantai untuk pemahaman susunan elektron dalam atom.
- Tokoh Teori Spin dan Momen Magnetik Elektron
Tokoh teori spin dan momen magnetik elektron diantaranya:
- Paul Adrien Maurice Dirac (1902 – 1984)
Paul Adrien Maurice Dirac OM FRS (1902 –1984) ialah fisikawan Britania Raya yang dianugerahi Penghargaan Nobel dalam Fisika 1933 bersama dengan Erwin Schrödinger.
Dilahirkan di Bristol, Inggris, dan belajar teknik elektro di sana.Selanjutnya, ia berganti minat dan mempelajari matematika dan akhirnya fisika. Ia memperoleh gelar Ph.D. dari Universitas Cambridge pada 1926.
Setelah membawa makalah pertama Werner Heisenberg mengenai mekanika kuantum pada 1925, Dirac segera merancang teori yang lebih umum dan pada tahun berikutnya merumuskan kaidah ekslusi Wolfgang Pauli menurut prinsip mekanika kuantum.
Ia mempelajari perilaku statistik partikel yang memenuhiasas Pauli, seperti elektron. Hal itu juga dipelajari secara independen oleh Enrico Fermi beberapa waktu sebelumnya. Hasilnya disebut statistik Fermi-Dirac untuk menghormati mereka berdua.
Pada 1928 Dirac mempelajari gabungan teori relativitas khusus dengan teori kuantum sehingga menghasilkan teori elektron yang memungkinkan penjelasan spin dan momen magnetik elektron serta meramalkan keberadaan elektron yang bermuatan positif (positron). Partikel ini ditemukan Carl Anderson dari Amerika Serikat pada 1932.
Dirac memperoleh Penghargaan Nobel dalam Fisika dengan Erwin Rudolf Josef Alexander Schrodinger pada 1933. Dirac tetap tinggal di Cambridge sampai1971, lalu pindah ke Florida State University.
Selama hidupnya, bersama dengan fisikawan-fisikawan terkenal lainnya Dirac banyak menemukan konsep-konsep penting dalam bidang fisika, berikut akan dijelaskan secara garis besar dan singkat mengenai konsep-konsep tersebut :
- Pada tahun 1925 Dirac segera membangun konsep Mekanika Kuantum berdasarkan versinya sendiri. Dirac juga telah memberikan analogi perbedaan tentang kelompok poisson pada matematika klasik dan menerima tujuan tentang hukum kuantisasi pada persamaan matriks Heisenberg pada mekanika kuantum.
- Dirac juga berhasil menggabungkan mekanika kuantum dengan teori relativitas khusus melalui sebuah persamaan yang disebut dengan persamaan Dirac yang merupakan perbaikan dari persamaan Schodinger yang tidak bisa dipakai untuk khusus relativistik. Bentuk persamaannya yaitu : p = m dengan m adalah massa partikel yang komponen energi dan momentumnya yang dituliskan dalam bentuk vektor dimensi empat dikalikan suatu matrik yang disebut dengan matrik Dirac, p adalah suatu sistem satuan dengan besar kecepatan cahaya sama dengan satu.
- Melalui persamaan Dirac pula, dia mampu memperkirakan spin elektron yang berharga setengah seperti yang dibuktikan dalam eksperimen. Lebih jauh lagi dengan persamaannya tersebut Dirac dapat memperkirakan kehadiran elektron bermuatan positif atau yang dikenal sebagai positron, yaitu partikel yang bermassa sama dengan elektron namun memiliki muatan yang berbeda. Berdasarkan perumusan persamaan inilah, Paul Dirac meraih Nobel Fisika pada tahun 1933. Pada mulanya gagasan ini memang tidak ditanggapi serius. Keberadaan positron atau anti elektron pertama kali dibuktikan oleh Carl Anderson pada tahun 1932 di Fermilab, Chicago Amerika Serikat.
- Dirac juga meneliti kelakuan radiasi dan serapan elektromagnetik (gelombang cahaya). Pada saat itu, dualitas cahaya sebagai gelombang ataukah partikel masih merupakan kontroversi. Pendekatan baru yang ditempuh Dirac melalui Teori Medan Kuantumnya memberikan jawaban atas paradoks tersebut. Melalui pendekatan itu, Dirac menunjukkan bahwa cahaya dapat diperlakukan sebagai partikel ataupun gelombang dan keduanya akan sama-sama menghasilkan jawaban yang benar. Sejak saat itulah, secara matematis dualitas cahaya tidak lagi menjadi suatu kontroversi.
- Dirac juga mempelajari perilaku statistik partikel yang memenuhi Pauli, seperti elektron yang sebelumnya juga telah dipelajari secara independent oleh Enrico Fermi. Sehingga hasil temuan mereka disebut dengan Statistik Fermi-Dirac.
- Paul Dirac adalah orang pertama kali yang mengajukkan konsep tentang adanya kutub tunggal (monopole) magnet, yaitu sebuah partikel hipotesis yang memiliki kutub magnet terisolasi utara atau selatan ditahun 1931. Dirac mengajukan hipotesis bahwa keberadan partikel magnet ini akan menjelaskan mengapa muatan listrik selalu memiliki besar yang merupakan kelipatan muatan partikel elektron sebuah kondisi yang dikenal sebagai Kuantisasi Dirac.
Walaupun terlihat meyakinkan dan elegan secara teori, namun monopole magnet ini sangat sulit ditemukan. Pencarian yang melibatkan fisikawan dan fasilitas eksperimen di seluruh dunia ini belum juga membuahkan hasil seperti yang diprediksi.
Persamaan Dirac
Persamaan dirac
Sebagian fisikawan lain sebenarnya memiliki pemikiran yang sama dengan apa yang dilakukan oleh Dirac, meskipun demikian belum ada yang mampu menemukan persamaan yang memenuhi seperti apa yang telah dicapai oleh Dirac. Dia memiliki argumen yang sederhana dan elegan yang didasarkan pada tujuan bahwa teori tranformasinya dapat berlaku juga dalam mekanika kuantum relativistic, sebuah argumen yang menspesifikasikan bentuk umum dari yang harus dimiliki oleh persamaan relativistik ini, sebuah argumen yang menjadi bagian yang belum terpecahkan bagi semua fisikawan. Teori tranformasinya harus memuat persamaan yang tidak hanya berupa turunan waktu, sementara asumsi relativitas mensyaratkan bahwa persamaannya harus juga dapat linier di dalam turunan ruang.
(Persamaan Dirac dalam bentuk lain)
- Carl Anderson
Gambar Carl Anderson
Tahun 1932, fisikawan muda Carl Anderson bekerja pada proyek yang semula digeluti sang mentor, fisikawan kawakan Robert Millikan. Millikan tertarik pada pengukuran energi sinar kosmik. Dia meminta Anderson membuatkan peralatan khusus, sebuah kamar kabut yang ditempatkan di suatu medan magnetik kuat untuk melakukan riset. Kamar kabut adalah instrumen yang diisi udara lembap yang amat jenuh atau sejumlah gas lain bertekanan.
Partikel bermuatan yang bergerak melintas di dalam kamar kabut dengan kondisi yang diatur, akan meninggalkan jejak. Dengan instrumen itu, fisikawan dapat menemukan massa partikel dan muatannya.
Pada 2 Agustus 1932, Anderson kali pertama melihat partikel asing; antielektron. Tak lama kemudian Anderson menyebutnya positron, singkatan dari possitive electron. Jadi ramalan Dirac terbukti: antimateri telah lahir. Tahun 1933, Dirac dianugerahi Nobel bidang fisika untuk sumbangannya pada Teori Kuantum. Dan, 1936 Anderson pun memperoleh Nobel yang sama untuk penemuannya.
Penemuan Anderson tak hanya memperkukuh teori Dirac. Penemuan positron sebaliknya juga menimbulkan masalah sulit mengenai partikel hipotesis dan usaha pencarian yang memakan waktu 25 tahun.
Partikel itu adalah antiproton, antipartikel dari proton, dengan massa dan spin sama tetapi dengan muatan dan momen magnetik berlawanan.
- Tokoh Peluruhan Beta
Tokoh peluruhan beta diantaranya:
- Enrico Fermi (1901 – 1954)
Gambar Enrico Fermi
Enrico Fermi lahir di Roma, Italia, tanggal 29 September 1901. Ayahnya bernama Alberto Fermi dan Ibunya Ida De Gattis. Fermi adalah anak ketiga dari tiga bersaudara. Salah satu sudaranya bernama Gaulio, Fermi mempunyai kegemaran yang sama yakni membuat mobil-mobilan dan pesawat terbang mainan yang benar-benar dapat terbang. Pribadi Fermi yang bertubuh kurus tersebut dikenal berotak cerdas tapi pendiam, pemalu dan suka menyendiri.
Pada umur 17 tahun ia masuk Universitas Pisa dan pada umur 21 tahun dia lulus dengan cemerlang dan menerima gelar Doktor Fisika. Menjelang usia 26 tahun dia sudah menjadi professor penuh di Universitas Roma.
Tahun 1933, Fermi mulai ditempatkan sebagai salah seorang ahli Fisika terkemuka dunia karena perumusannya tentang “kemerosotan beta” (sejenis radioaktifitas) yang mengaitkan perbincangan kuantitatif pertama kali tentang neutrino dan interaksi lemah, dua topik penting dalam dunia fisika masa kini.
Penyelidikan macam itu, kendati tidak gampang dipahami awam, menempatkan Fermi sebagai salah seorang ahli fisika ternama. Pada bulan Desember 1938 Fermi menerima hadiah nobel dalam bidang Fisika. Meski ia seorang anak pejabat pemerintahan sebagai ispektur kepala di Kementrian Komuniasi, Fermi menganut paham politik yang anti-Fasisme. Artinya secara politik ia bersebarangan dengan Mussolini. Selain itu pemerintahan fesis Mussolini menerapkan UU yang anti semit (Yahudi), padahal sang istri, Laura Capon yang dinikahinya tahun 1928 adalah wanita keturunan Yahudi. Oleh karena itu, setelah menerima hadiah Nobel di Skockhlom, Swedia pada desember 1938, Fermi dan sang Istri serta kedua anaknya tidak pulang ke Italia melainkan ke New York-AS. AS bak mendapat durian runtuh karena kedatangan seorang ilmuwan terkemuka dan Fermi langsung mendapatkan tempat yang terhormat di Universitas Columbia.
Dari Universitas Columbia, ia bekerja di Universitas Chicago. Disinilah tanggal 2 Desember 1942 reaktor nuklir selesai dirancang dan dibangun dengan berhasil di bawah pimpinan Fermi. Pada tahun 1944 Fermi resmi menjadi warga AS. Sesudah Perang Dunia II, Fermi menjadi Mahaguru di Universitas Chicago. Pada tanggal 26 Desember 1954, Fermi menerima hadiah sebesar 15.000 Dolar dari suatu Badan Komisi Energi Atom dan Fermi di kenal sebagai Bapak Atom sedunia. Ia merupakan fisikawan dalam abad modern yang mampu mengkombinasikan kemahirannya dalam bidang eksperimen dan teoritis. Suatu kejadian yang langka, unsur dengan nomor atomik 100 yang ditemukan setelah ia meninggal ia diberi nama ‘fermium” untuk menghormati beliau. Tanggal 28 November 1954 Fermi meninggal dunai karena penyakit kanker yang dideritanya.
Konsep yang ditemukan oleh Fermi dimulai saat ia menjadi Profesor di Universitas Roma ketika usianya menjelang 26 tahun. Saat itu ia sudah menerbitkan kertas kerja utamanya yang berkaitan dengan cabang Fisika yang sulit, yang disebut “statistik kuantum”.
Fermi mengembangkan teori statistik yang digunakan untuk melukiskan tingkah laku penyatuan partikel dalam jumlah yang besar secara terpisah-pisah, jenis yang kini disebut “fermions”.
Pada tahun 1933, Fermi menemukan teori tentang “kemerosotan beta”. Fermi memperkenalkan konsep interaksi lemah dan memakainya bersama dengan neutrino yang baru dipostulatkan oleh Pauli yang mengembangkan teori peluruhan beta sehingga dapat menjelaskan bentuk spektrum energi elektron, umur paro peluruhan dan sebagainya. Fermi dan kawan-kawan memulai sederetan eksperimen untuk menghasilkan radionuclide buatan, yaitu dengan menembaki berbagai unsur dengan neutron. Mereka menemukan khususnya neutron lambat ternyata sangat efektif. Beberapa hasilnya mengarah pada pembentukan unsur transuranik.
Pada tahun 1934, Fermi mengemukakan suatu teori yang berhubungan dengan masalah disintegrasi sinar beta pada bahan-bahan radioaktif.
Dalam teori ini, dikemukakan bahwa pada setiap peluruhan beta akan selalu terbentuk partikel neutrino sebagai hasil sampingan. Pada peristiwa peluruhan beta, ternyata energi berkurang atau ada yang hilang, oleh Fermi dikatakan “dicuri” oleh neutrino. Disamping itu juga Fermi menunjukkan bahwa banyak jenis atom sanggup menyerap neutron, yaitu bilamana neutron dengan kecepatan tinggi dipelankan terlebih bahulu dengan cara menumbukkannya pada inti atom hidrogen dalam air yang berfungsi sebagai “moderator”, maka neutron tersebut lebih siap diserap oleh atom.
Pada tahun 1934 juga, Fermi mengemukakan sebuah teori yang sangat penting yaitu tentang adanya kemungkinan membuat unsur-unsur buatan dalam laboratorium yang bernomor atom lebih dari 92 dengan cara menembakkan neutron kepada inti Uranium.
BAB III
PENUTUP
- Kesimpulan
Berdasarkan pembahasan di atas dapat disimpulkan bahwa:
- Tokoh penemu atom berelektron banyak yaitu diantaranya adalah Rutherford dan J.J Thomson
- Richard Phillips Feynman menemukan banyak teori elektrodinamika, memperluas kuantum dan merupakan salah satu tokoh teori elektrodinamika kuantum
- Hans Albrecht Bethe merupakan tokoh transformasi nuklir yang berhasil mengembangkan teori reaksi nuklir yang menghasilkan energi bintang (Stellar Nucleosintesis).
- Wolfgang Pauli merupakan tokoh asas larangan pauli yang mengajukan usul bahwa bilangan kuantum diperlukan untuk mengkarakterisasi masing-masing elektron atomic dan bahwa tidak ada dua elektron pada atom yang sama mempunyai seperangkat bilangan kuantum yang sama.
- Tokoh teori spin dan momen magnetik elektron yaitu Paul Adrien Maurice Dirac yang menemukan gabungan teori relativitas khusus dengan teori kuantum diantaranya Persamaan Dirac dan Carl Anderson yang menemukan partikel antiproton, antipartikel dari proton, dengan massa dan spin sama tetapi dengan muatan dan momen magnetik berlawanan.
- Enrico Fermi salah seorang ahli Fisika terkemuka dunia karena perumusannya tentang “kemerosotan beta” (sejenis radioaktifitas) yang mengaitkan perbincangan kuantitatif pertama kali tentang neutrino dan interaksi lemah, dua topik penting dalam dunia fisika masa kini.
DAFTAR PUSTAKA
Beiser, Arthur. 1987. Konsep Fisika Modern Edisi Keempat. Jakarta: Erlangga
Hart, H. Michael. 2005. 100 Tokoh Paling Berpengaruh Sepanjang Masa. Batam: Karisma Publising group
http://id.wikipedia.org/wiki/Hans_Bethe, Rabu, 24 April 2013.
http://thedakres.blogspot.com/2009/10/sejarah-fisika-modern.html, Rabu, 24 April 2013.
http://tokoh-ilmuwan-penemu.blogspot.com/2010/03/bapak-fisika-nuklir-dan-pembelahan-atom.html, Rabu, 24 April 2013.