Reputan radioaktif berlaku dengan sendirinya, dari dalam nukleus, tanpa sebarang punca luar. Memanaskan, menyejukkan, memampatkan atau menggabungkan bahan secara kimia tidak mengubahnya langsung, yang amat berbeza daripada tindak balas kimia biasa.
Ia juga rawak: bagi satu nukleus, apa yang boleh kita nyatakan hanyalah kebarangkalian ia akan mereput dalam masa tertentu, bukan saat tepatnya. Dua nukleus serupa yang bersebelahan mungkin mereput bertahun-tahun jaraknya. Anda dapat melihat kerawakan ini dalam klik tidak sekata pembilang Geiger, yang tidak pernah tiba pada sela yang sama rata.
Namun keteraturan muncul daripada bilangan yang besar. Dengan berbilion nukleus hadir, pecahan yang mereput setiap saat adalah sekata, sebab itu setengah hayat yang jelas wujud walaupun setiap peristiwa individu tidak dapat diramal.
Dalam SPM, anda patut memerihalkan reputan sebagai spontan dan rawak, serta mengaitkannya dengan kadar bilangan yang tidak menentu dan lengkung reputan yang licin bagi sampel yang besar.
Salah faham biasa
- Memanaskan sumber radioaktif menjadikannya mereput lebih laju -> Reputan tidak dipengaruhi suhu, tekanan atau keadaan kimia.
- Kita boleh meramal dengan tepat bila sesuatu nukleus akan mereput -> Kita hanya boleh memberi kebarangkalian; saat tepatnya tidak dapat diramal.
- Kerawakan bermakna kadar bilangan tidak dapat diramal langsung -> Peristiwa individu rawak, tetapi sampel besar mereput pada kadar purata yang sekata dan boleh diramal.
Fizik di sebaliknya
Reputan radioaktif ialah proses nukleus: nukleus tak stabil memancarkan zarah alfa, zarah beta atau sinar gama dengan sendirinya. Oleh sebab pencetusnya datang dari dalam nukleus, tiada agen luar mengawalnya.
Dua ciri mentakrifkannya: ia spontan (tiada apa dari luar memulakannya) dan rawak (anda tidak boleh menyatakan nukleus mana reput seterusnya).
Bagi satu nukleus, anda hanya boleh menyatakan kebarangkalian ia reput dalam masa tertentu. Bagi sampel besar, pecahan yang tetap reput setiap saat, jadi bilangan nukleus belum reput berkurang separuh dalam selang tetap yang dipanggil setengah hayat, simbol T½.
Keaktifan diukur dalam becquerel (Bq), dengan 1 Bq = 1 reputan sesaat.
Baris kerja: satu sampel mempunyai 8.0 × 10²⁰ nukleus belum reput dengan T½ = 6 jam. Selepas 12 jam, iaitu 2 setengah hayat, maka N = 8.0 × 10²⁰ × (½)² = 2.0 × 10²⁰ nukleus.
Peristiwa individu tak boleh diramal, namun jumlahnya mengikut lengkung yang licin.
Lihat dalam kehidupan harian
Dekatkan pembilang Geiger-Muller kepada sumber radioaktif lemah dan anda mendengar bunyi klik yang tidak sekata. Klik tidak pernah tiba pada selang yang sama rata; kadangkala beberapa datang serentak, kemudian berhenti seketika.
Irama tak menentu itu ialah kerawakan yang boleh anda dengar terus, kerana setiap klik menandakan satu nukleus reput pada saat yang tiada siapa boleh jadualkan.
Kerawakan yang sama mendasari pengesan asap, yang menggunakan sumber ameresium kecil dengan pancaran purata tetap untuk memastikan pengesan sedia bertindak, dan pentarikhan karbon, yang bergantung pada setengah hayat tetap karbon-14 dalam kayu dan tulang lama. Dalam kedua-dua kes tiada siapa meramal satu reputan, namun purata perlakuan trilion nukleus cukup boleh dipercayai.
Perhatikan juga bahawa membiarkan sumber di bawah matahari, dalam peti sejuk, atau dalam rendaman kimia tidak mengubah apa-apa. Suhu, tekanan dan tindak balas kimia semuanya membiarkan kadar reputan tak tersentuh, sangat berbeza daripada pembakaran atau pengaratan, dan menunjukkan proses ini tersembunyi jauh dalam nukleus.
Bagaimana ia muncul dalam SPM
Dalam Kertas 2 Fizik SPM (4531), idea ini diuji dengan kata perintah huraikan dan terangkan: huraikan reputan radioaktif sebagai proses spontan dan rawak, serta terangkan mengapa kadar bilangan daripada tiub Geiger-Muller tak menentu sedangkan lengkung reputan bagi keseluruhan sampel adalah licin.
Anda juga diminta menyatakan maksud setengah hayat dan menentukannya daripada graf keaktifan atau bilangan nukleus melawan masa, dengan membaca separuh berturut-turut. Tugasan berstruktur lazim memberi anda bilangan awal dan setengah hayat lalu meminta anda mengira baki yang tinggal selepas nombor bulat setengah hayat.
Standard kandungan berjiran meliputi jenis sinaran (alfa, beta dan gama) dan sifatnya, kegunaan radioisotop, serta keselamatan radioaktif. Kekalkan bahasa yang tepat: katakan reputan itu spontan dan rawak, dan jangan sekali-kali mendakwa mana-mana faktor luar boleh mempercepat atau memperlahankannya.
Sumber: DSKP KSSM Physics Form 4 and 5 (Versi English) (Bahagian Pembangunan Kurikulum (BPK), KPM)