Tangkapan proton

Proton ditemukan sekitar tahun 1920 ketika Ernest Rutherford memberikan nama resminya. Penemuan ini merupakan pelengkap dari penemuan elektron sebelumnya, yang menyeimbangkan muatan listrik suatu atom. Ditemukan sepuluh tahun kemudian, proton dan neutron dianggap sebagai nukleon dalam inti atom. Proton bermuatan positif, elektron bermuatan negatif, dan neutron netral.

Proton adalah terdiri dari partikel yang disebut quark. Dalam sebagian besar percobaan, sebuah proton memiliki tiga quark. Dalam model tiga kuark, sebuah proton diperkirakan terdiri dari dua kuark atas dan satu kuark bawah. Sebuah quark tidak pernah terisolasi, artinya ia tidak akan pernah dapat ditemukan sendiri (satu quark). Sebaliknya, ketika partikel bertabrakan dan quark ditemukan, partikel tersebut digambarkan sebagai ujung karet gelang yang meregang tetapi kemudian menarik quark tersebut menjadi satu. Dalam sebuah atom, sebuah proton dapat menangkap sebuah elektron untuk menjadi neutron. Proton dapat meluruh menjadi neutron dengan memancarkan positron dan neutrino.^[1]

Model struktur atom saat ini mengasumsikan bahwa atom terdiri dari inti padat kecil (berdiameter sekitar 10–12 cm) yang dikelilingi oleh awan elektron (10–8 cm). Inti atom terdiri dari proton dan neutron yang massanya masing-masing 1,67x10-27 kg. Jumlah proton dalam inti atom, disebut juga nomor atom, menentukan unsur atom dan sifat kimianya. Namun proton dan neutron di dalam inti tetap disatukan oleh “gaya nuklir kuat”. Sebaliknya, mereka terdiri dari partikel-partikel yang lebih kecil dan lebih mendasar yang disebut quark, seperti neutron. Karena mereka bukan partikel elementer, proton dapat diubah menjadi neutron melalui proses yang disebut penangkapan elektron, dan neutron dapat diubah menjadi proton melalui proses peluruhan beta. Model nuklir struktur atom memerlukan muatan positif untuk menyeimbangkan elektron yang bermuatan negatif. Muatan positif dianggap identik dengan inti atom hidrogen dan oleh karena itu disebut "elektron positif" atau partikel H; setelah tahun 1920 mereka disebut proton.^[2]

Emisi proton atau yang disebut sebagai peluruhan emisi positron atau peluruhan beta plus (peluruhan β+) adalah subtipe peluruhan radioaktif yang disebut peluruhan beta, di mana sebuah proton di dalam inti radionuklida diubah menjadi sebuah neutron saat memancarkan sebuah positron dan sebuah neutrino elektron (νe). Emisi positron dimediasi oleh gaya lemah. Positronnya adalah sejenis partikel beta (β+), partikel beta lainnya menjadi elektron (β−) yang dilepaskan dari peluruhan β− dari sebuah nukleus.

Sebuah contoh emisi positron (peluruhan β+) ditunjukkan dengan peluruhan magnesium-23 menjadi natrium-23:

23 12Mg → 23 11Na + e+ + νe

Karena emisi positron menurunkan jumlah proton relatif terhadap jumlah neutron, peluruhan positron biasanya terjadi pada radionuklida "yang kaya proton". Peluruhan positron menghasilkan transmutasi nuklir, mengubah sebuah atom dari satu unsur kimia menjadi sebuah atom dari suatu unsur dengan nomor atom yang kurang satu unit.

Emisi positron jangan disalahartikan dengan emisi elektron atau peluruhan beta minus (peluruhan β -), yang terjadi ketika sebuah neutron berubah menjadi sebuah proton dan inti memancarkan sebuah elektron dan sebuah antineutrino.

Emisi positron berbeda dengan peluruhan proton, peluruhan proton hipotetis, tidak harus terikat dengan neutron, tidak harus melalui emisi sebuah positron dan bukan sebagai bagian dari fisika nuklir, melainkan fisika partikel.^[2][3]

Peluruhan beta, salah satu dari tiga proses peluruhan radioaktif di mana beberapa inti atom yang tidak stabil secara spontan menghilangkan kelebihan energi dan mengalami perubahan satuan muatan positif tanpa perubahan nomor massa. Semua atom yang lebih berat daripada hidrogen biasa memiliki inti neutron dan proton (masing-masing partikel neutron dan partikel bermuatan positif) yang dikelilingi oleh elektron negatif; elektron orbital tersebut tidak berpartisipasi dalam emisi elektron yang terkait dengan peluruhan beta. Dalam emisi elektron, disebut juga peluruhan beta negatif (disimbolkan peluruhan β), inti yang tidak stabil memancarkan elektron yang energik (dengan massa yang relatif kecil) dan antineutrino (dengan massa diam yang kecil atau akhirnya tidak ada sama sekali), dan neutron dalam inti adalah berubah. Oleh karena itu, peluruhan beta negatif menghasilkan inti anak dengan nomor proton (nomor atom) yang sama dengan induknya, tetapi nomor massa (jumlah total neutron dan proton) sama. Energi yang hilang oleh inti dibagi antara elektron dan antineutrino, sehingga energi partikel beta (elektron) bervariasi dari nol hingga karakteristik maksimum partikel induknya yang tidak stabil. Dalam emisi positron, disebut juga peluruhan beta positif (peluruhan β ), proton inti induk meluruh menjadi neutron yang tersisa di inti anak, dan inti memancarkan neutrino dan positron, yang bernilai positif. Jadi, peluruhan beta positif menghasilkan inti anak dengan nomor atom satu lebih kecil dari nomor induknya dan nomor massa yang sama. Saat elektron ditangkap, elektron yang mengorbit inti bergabung dengan proton di dalam inti untuk membentuk neutron yang tetap berada di dalam inti dan neutrino yang dipancarkan. Paling sering, elektron terperangkap di bagian dalam atau kulit K dari elektron yang mengelilingi atom; oleh karena itu, prosesnya sering disebut penangkapan K. Seperti halnya emisi positron, muatan positif gaya nuklir dan nomor atom berkurang satu unit sementara nomor massa tetap sama. Setiap unsur kimia terdiri dari sekelompok isotop dengan jumlah proton yang sama. Isotop ringan dari semua unsur yang kekurangan neutron tetap stabil melalui emisi positron atau penangkapan elektron, sedangkan isotop kaya neutron yang lebih berat memperoleh stabilitas melalui emisi elektron.^[3] Dibandingkan dengan bentuk radioaktivitas lain, seperti peluruhan gamma atau alfa, peluruhan beta.^[4]