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

Video ini membahas sejarah model atom Thompson dalam fisika inti, dengan fokus pada hamburan Rutherford. J.J. Thomson menemukan bahwa atom memiliki bagian bermuatan negatif yang disebut elektron. Thomson mengusulkan model atom seperti kue kismis, dengan muatan positif tersebar merata di dalamnya. Melalui eksperimen hamburan Rutherford dengan tembakan lapisan emas menggunakan sinar alfa, Rutherford menyimpulkan bahwa atom memiliki inti yang sangat masif, bukan elektron, sehingga model atom Thompson tergugur. Penemuan ini mengantarkan Rutherford meraih hadiah Nobel.

Oke, jadi let's jump into the matter ya, the matter langsung. Jadi gini,

nuklear physics itu belajar apa sih? Ya sesuai namanya, itu belajar inti atom ya.

Tapi, saya seorang eksperimentalis, jadi pendekatan saya di kuliah ini adalah

kita akan belajar secara historical chronologis ya, kita balik 100 tahun yang lalu,

kemudian bayangkan kita sebagai seorang researcher waktu itu, sebagai seorang eksperimentalis,

apa yang ingin kita ketahui, itu yang pertama, bagaimana kita mendesain eksperimennya,

dan yang ketiga, bagaimana kita melakukan perhitungan untuk memprediksi hasilnya seperti apa.

Nah, tiga pendekatan ini yang akan kita lakukan di kuliah ini.

Oke, jadi kita mulai dari seperti ini, bahwa masalah atom sebagai fundamental building block universe itu kan

udah dari jaman Yunani 2000 tahun yang lalu ya, jadi kepanjangan kalau mulainya dari jaman Aristoteles ya,

kita mulainya dari ini aja, dari Dalton lah, bahwa Dalton udah tau bahwa alam semesta ini

kalau dipotong-potong akan ada bagian yang paling kecil namanya atom kan, atomus tidak terbagi gitu lah ya.

Nah, atom ini netral, waktu itu interaksi elektromagnetika sudah dikenalkan.

Nah, oke, kemudian ada satu orang yang namanya J.J. Thomson, dia menemukan bahwa atom itu memiliki bagian

yang bermuatan negatif, yang namanya elektron.

Oke, jadi kita mulai, nah biar kita nggak mulainya dari jaman Yunani, kita mulainya dari Thomson dulu aja lah ya.

Nah, atom itu memiliki muatan negatif yang namanya elektron, loh tapi kan atom netral.

Pertanyaannya gini, kalau netral berarti ada muatan negatif, ada muatan positif dong?

Nah, pertanyaannya adalah modelnya gimana, muatan positifnya dimana?

Waktu itu, Thomson memulai dengan model yang kalau di bahasa Indonesia kan biasanya dibilang model kue kismis ya.

Nah, jadi kata Thomson itu seperti ini, model atom itu.

Ibaratnya atom, muatan negatifnya elektron ini seperti kue, seperti kismis lah ya.

Nah, muatan positifnya waktu itu, kalau netral ada negatif, ada positif dong?

Positifnya waktu itu pikirannya Thomson, itu dia tersebar merata di dalam atom itu.

Oke, nah ini modelnya, jadi seakan-akan muatan positifnya itu tersebar merata.

Oke ya, muatan ini negatifnya seperti kismis atau plum kalau bahasa Inggrisnya gitu.

Nah, sebagai seorang eksperimentalis, 100 tahun yang lalu, di Manchester tepatnya ya,

bukan Manchester United tapi, di University of Manchester, Rutherford dengan 2 orang asistenya namanya Gege dan Marcel kan,

Nah, again, tadi 3 proses tadi, seorang eksperimentalis, bener gak ya?

Maka yang pertama kali dia lakukan tentu mendesain eksperimen.

Yang kedua, dia melakukan perhitungan matematis.

Nah, bayangkan teman-teman di sini seorang ilmuwan waktu itu.

Eksperimen yang dilakukan adalah, waktu itu kayaknya 1927 kalau gak salah tahunya ya,

dia, mereka di laboratorium si Pak Rutherford ini, mereka menembak lapisan pipis emas ya,

itu ditembak dengan menggunakan sinar alfa.

Sinar alfa itu sebenarnya inti helium ya,

tapi untuk kali ini sebut saja sinar alfa yang bermuatan positif lah ya.

Nah, nanti detail-detailnya akan kita bahas pada saat materi tentang penuruhan radioaktif.

Nah, untuk tahu ekspektasinya seperti apa, si Rutherford dan asistenya ini dia menghitung.

Kalau ini ditembak, anggap saja misalkan ketembaknya elektron lah ya.

Nah, kita akan apply matematik klasikal mekanik,

apa hukum klasikal mekaniknya paling sederhana,

hukum kekakalan momentum dan hukum kekakalan energi kan?

Jadi, oke ini ada partikel namanya alfa, sebut saja M alfa ya.

Oke, kemudian ditembak, ini ada target, sebut saja masanya MT ya.

Ya enggak? Kemudian setelah itu, boncing kan?

Nah, ini setelah tumbukan ya, kemudian si targetnya kesini.

Jadi, masa partikel alfa M alfa, masa partikel target itu MT ya.

Nah, kemudian kecepatan awalnya itu V0 lah ya.

Nah, setelah tumbukan, alfanya kecepatannya menjadi V alfa,

targetnya yang awalnya diam kecepatannya menjadi V target lah ya.

Oke, nah kita sudah punya nih besaran-besaran variabelnya.

Oke, lalu kita terapkan sekarang hukum kekakalan yang paling dasar yang teman-teman pelajari waktu di SMA lah ya.

Awalnya, ini doang kan? Ini kan diam, berarti M alfa V0.

Oke, akhirnya, nah setelah tumbukan berarti M alfa V alfa.

Kalau ini berarti mungkin arahnya kesana sama kesana.

Cuma kita nggak peduli lah ya, X, Y nya berarti kita pakai notasi umum faktor aja gitu ya.

Ayo, hukum kekakalan apa lagi yang fundamental selain momentum?

Oke, nah tapi sebelum kesana ini gini dulu ya.

Berarti V0 nya sama dengan V alfa plus MT per M alfa VT.

Setengah M alfa V0 kwadrat sama dengan setelah tumbukan setengah M alfa V alfa kwadrat ditambah.

Nah, energi kinetik targetnya ini setengah MTarget VT kwadrat.

Nah, jadi kadang-kadang dalam proses kita mendesain eksperimen,

kadang-kadang kita nggak ngerti kita mau ngitung apa kok.

Yang penting kan kita tahu prosesnya seperti ini, tumbukan.

Lalu kita terapkan hukum yang kita tahu, yaitu momentum dan energi.

Nah, setelah itu yang ingin kita ketahui adalah paskanya ya.

Berarti bisa nggak saya tahu V alfa dan V target setelah ini?

Saya ingin tahu V alfa, V target, lalu kita cocokkan dengan eksperimen untuk mengetes benar nggak model si Thompson ini.

Berarti setengah, setengah, setengah saya coret.

Berarti V0 kawadrat sama dengan V alfa kawadrat ditambah MT per M alfa VT kawadrat.