Zulkaida Akbar, M.S., Ph.D.

Video ini membahas pembuktian momen magnetik dengan model cangkang dalam fisika inti, khususnya pada topik model nuklir. Konsep magnetic moment untuk proton dan neutron dijelaskan, serta penerapan pada Deuteron dan Tritium. Penjelasan juga mencakup atom Beryllium (Be) dengan perhitungan magnetic moment yang cocok dengan eksperimen. Selain itu, terdapat pembahasan tentang shell model, kolektif model, dan super deform nukleai sebagai model tambahan untuk pemahaman kualitatif. Kesimpulannya, video ini memberikan gambaran tentang berbagai model dalam fisika inti, termasuk liquid drop model, Fermi gas model, dan shell model, yang menjelaskan berbagai fenomena nuklir.

Nah, ada yang lain lagi yang bisa diprediksi dengan akurat, yaitu Magnetic Moment.

Coba kita ingat-ingat ya, saya tulis di sini.

Magnetic Moment di video materi sebelumnya, Proton, Magnetic Momentnya itu adalah 2,79 µN.

Nah, kemudian Neutron, itu Magnetic Momentnya kira-kira minus 1,91 µN.

Nah, ini Magnetic Momentnya untuk 1 Proton dan 1 Neutron.

Sekarang, bisa enggak, kan Magnetic Moment ini kan enggak berapa Proton, berapa Neutron digabung jadi satu kan enggak mungkin, enggak segampang itu.

Karena kan pair-up, kalau pair-up dia saling meng-cancel, nah kita harus tahu yang tidak pair-up itu bagaimana gitu.

Nah, oke, kita cek yang paling basic, misalkan Deuteron, oke ya.

Deuteron, ini termasuk paling simple ya, karena Deuteron itu hanya terdiri dari 1 Proton dan 1 Neutron, oke.

Masing-masing di sini ya, 1 Proton berarti di sini, 1S ya, 1 Neutron berarti di sini, 1S, berarti apa?

Ini tidak pair-up kan, ya satu doang dia tidak pair-up dengan siapapun.

Sekali lagi, Shell model ini berlaku untuk Proton dan Neutron secara terpisah ya, jadi 1 Deuteron yang terdiri dari 1 Proton dan 1 Neutron,

1 Proton, Deuteron, 1S, 1 Neutron di Deuteron juga 1S.

Nah ini, baik Proton maupun Neutronnya tidak pair-up, karena baik Proton maupun Neutronnya tidak pair-up,

ya berarti ya Deuteron ini tinggal dijumlahkan saja kan, 1 Proton, 1 Neutron, ini tinggal dijumlahkan saja.

Berarti 2,79 µN ya, ditambah, tapi minus ya, minus 1,91 µN, itu sama dengan kira-kira 0,88 µN.

Dan ini cocok ya, ya dekat sekali dengan eksperimen lah.

Oke, tapi sekarang coba tambahin 1 lagi, bukan Deuteron, tapi Tritium.

Oke, atau yang lain lah, Tritium kegampangan ya, sekarang B ya, B itu apa, Beryllium ya, Beryllium BE, pokoknya kita coba B ya.

10B5, atom B ini, oke berarti ini atom yang Protonnya 5, oke Neutronnya 5, oke ya.

Coba, pair-up nggak ya, coba, jadi 5, 5 itu ngisi mana? Oke, jadi ini kan 2 yang pertama, 1,5 ya, terus setelah 2 yang terisi kan,

ada 3, ternyata 3-nya itu mengisi di sini, 1P 3,2 ya, jadi 5 itu, karena ini sama, saya tulis ya, berarti 1S ya, setengah, dan 1P.

1P-nya itu adalah 1P ya, dengan total 3 per 2 ya, nah ini baik Proton maupun Neutron, jadi baik Proton maupun Neutron, lapis paling luarnya adalah 1P 3 per 2, oke.

Tapi kan ada 3 di sini kan, ya nggak, ada 3, ini 2, ini 3, karena jumlah Protonnya 5, Neutronnya 5, ini ada 3, nah dari 3 ini, 3 sisanya ya, jadi dari 3 Nukleon yang ada di 1P 3 per 2, 2 di antaranya kan pair-up kan, ya nggak,

jadi 2 di antaranya pair-up, nah nyisa 1, 3, 2 pair-up, nyisa 1, nah 1-nya ini, berarti sama kayak Duteron, nyisa 1 yang tidak pair-up, baik di Proton maupun nyisa 1 yang tidak pair-up, baik di Neutron, berarti magnetic moment-nya,

basic-nya itu sama, yaitu 1 yang tidak pair-up di Proton, 2,79 µN, 1 yang tidak pair-up di Neutron, minus 1,91 µN, nah tapi ingat, masih ada 1 yang ketinggalan, apa 1 yang ketinggalan?

1 Proton yang tidak pair-up, dan 1 Neutron yang tidak pair-up, yang single ini, itu berada di orbital 1P 3 per 2, nah atau orbital 1P 3 per 2, berarti itu orbital yang L-nya itu sama dengan 1, dia punya angular momentum, nah kita kembali ke paradigma klasik ya, analogi klasik,

muatan berputar atau mengorbit, berarti dia menghasilkan arus listrik kan, nah arus listrik menghasilkan medan magnet, berarti kalau L-nya tidak 0, dia ada kontribusi medan magnet, ada kontribusi medan magnet berarti dia ada kontribusi ke magnetic moment,

jadi dari yang tidak berpasangan, 1 Proton dan 1 Neutron, karena Neutron ini dia tidak apa, tidak bermuatan, kan tadi harus arus kan, berarti kan harus bermuatan positif, nah Proton yang L-nya tidak 0 inilah, karena bermuatan positif, dia akan menghasilkan tambahan magnetic moment,

nah, jadi 1 Proton ini, tambahannya, tambahan dari Protonnya ini, seperti yang di video sebelumnya, magnetic momentnya ini adalah dari Proton Mu sama dengan Eh coret per 2MC ya, kalikan L, nah L-nya ini 1 ya, karena orbital T, L-nya 1,

nah ini kebetulan L-nya dimasukkan 1, ya kebetulannya Mu N, berarti masih ada 1 tambahan lagi, tambahan dari Proton dari orbital P ini, dari orbital P adalah plus Mu N, nah ini hasilnya 1,88 Mu N, prediksinya yang ternyata sangat dekat dengan eksperimen ya, eksperimen membuktikan 1,80 Mu N,

Oke, jadi saya rangkum, sebentar ya, jadi ini adalah shell model atau level yang dihasilkan, yang tadi kita hitung bersama-sama, bisa memprediksi cocok atau cocok dengan eksperimen adanya magic number 2, 8, 20, dan 28 ya, dan seterusnya,

yang kedua, kita mengaplikasikan shell model ini untuk 2 hal, yaitu memprediksikan total quantum number j, kita aplikasikan di karbon 13 dan karbon 12 ya, dan juga kita aplikasikan ini untuk menghitungkan magnetic moment,

kita aplikasikan untuk neutron, dan untuk atom B ya, 10B5, yang protonnya 5 dan neutronnya 5, dan ternyata hasil perhitungan magnetic moment ini sangat cocok antara model shell model dengan hasil eksperimen, oke, nah kalau di Desparbel, ya sebenarnya ada 2 model lagi ya,

yang pertama itu adalah kolektif model, dan yang kedua adalah super deform nukleai, nah ini 2 model itu sebenarnya untuk pengetahuan aja ya buat adek-adek secara kualitatif, intinya gini, kalau kita ingin going lebih detail,

itu untuk kolektif model itu berarti potensialnya itu dibuat bukan potensial yang simetrik ya, karena ternyata somehow ya di dalam nukleai ini interaksinya itu ternyata tidak rotationally simetrik, tapi somehow proton dan neutron ini interaksinya di dalam nukleai itu ibaratnya kayak bola futbol ya, jadi kayak ellipsoid,

nah jadi untuk lebih detail, kolektif model ini intinya adalah sama seperti shell model, tapi potensialnya dibuat tidak rotationally simetrik, coulomb rotationally simetrik, gravitation rotationally simetrik, ini dibuat tidak rotationally simetrik, nah hasilnya tentu lebih detail, lebih bagus lagi,

nah sedangkan super deform nukleai itu model-model yang dipakai untuk interaksi ya, jadi kayak misalkan gini, ada masa ketika misalkan menumbukan deuteron dengan deuteron, atau menumbukan, kayak di alis eksperimendisan itu misalkan PB-PB gitu ya, PB itu lead atau timbal ya,

nah itu ketika dia berinteraksi, jangan sangat dekat, itu nukleainya itu bukan hanya menjadi ellipse, tapi menjadi sangat-sangat deform gitu, bentuknya sudah sangat deform, nah ini perhitungan yang lebih detail lagi yang dipakai untuk case-case eksperimen scattering energi tinggi biasanya, tapi tidak kita bahas dengan detail ya, hanya untuk pengetahuan ade-ade saja.

Oke, jadi sekali lagi, inisial model, kita mempelajari 3, saya tutup dengan brief summary ya, jadi yang pertama kita mencoba liquid drop model, yang mencoba menjelaskan binding energy berdasarkan model fenomenologi ya, jadi teorinya ada, dicocokkan dengan eksperimen, parameternya di fitting.

Kemudian kita berbicara Fermi gas model ya, dimana asumsinya adalah proton dan neuron itu ibarat gas yang berinteraksi di dalam satu wadah nukleai ini ya.

Dan yang terakhir, shell model ya, yang inspired by atomic physics, yang ternyata cukup berhasil menjelaskan kestabilitas yang direpresentasikan oleh magic number, total angular momentum dan magnetic moment.

Oke, demikian untuk teorinya, nah di video-video berikutnya kita akan mencoba memperdalam dengan beberapa latihan soal, nah setelah itu kita jamping ke bab empat.

Sekian, Assalamualaikum warahmatullahi wabarakatuh.