Berilium-8

Berilium-8, 8Be
Umum
Simbol8Be
Namaberilium-8, Be-8
Proton (Z)4
Neutron (N)4
Data nuklida
Kelimpahan alam0[a]
Waktu paruh (t1/2)(8,19±0,37)×10−17 s[2]
Produk peluruhan4He
Massa isotop8,00530510(4)[3] u
Spin0
Mode peluruhan
Mode peluruhanEnergi peluruhan (MeV)
α0,09184(4)
Isotop berilium
Tabel nuklida lengkap

Berilium-8 (8Be, Be-8) adalah sebuah radionuklida yang memiliki 4 neutron dan 4 proton. Nuklida ini merupakan resonansi tak terikat dari dua partikel alfa dan secara nominal merupakan salah satu isotop berilium. Sifat ini memiliki implikasi penting dalam nukleosintesis bintang, karena menciptakan suatu hambatan dalam pembentukan unsur kimia yang lebih berat.

Penemuan

Penemuan 8Be terjadi tidak lama setelah pembangunan pemercepat partikel pertama pada tahun 1932. Fisikawan John D. Cockcroft dan Ernest T. S. Walton melakukan eksperimen pertama mereka menggunakan pemercepat tersebut di Laboratorium Cavendish, Cambridge. Dalam percobaan itu, mereka menembakkan proton ke inti 7Li. Mereka melaporkan bahwa reaksi tersebut menghasilkan inti dengan nomor massa (A) = 8 yang hampir seketika meluruh menjadi dua partikel alfa. Aktivitas ini teramati kembali beberapa bulan kemudian dan disimpulkan berasal dari 8Be.[4]

Sifat

Proses alfa rangkap tiga

8Be tidak terikat terhadap emisi alfa sebesar 92 keV; nuklida ini merupakan suatu resonansi dengan lebar resonansi 6 eV.[5] Inti 4He sangatlah stabil karena memiliki konfigurasi ajaib ganda serta energi ikat per nukleon yang lebih besar dibandingkan dengan 8Be. Karena energi total 8Be lebih tinggi daripada energi dua partikel alfa, peluruhannya menjadi dua partikel alfa lebih menguntungkan secara energetik.[6] Sebaliknya, pembentukan 8Be dari dua inti 4He merupakan reaksi endotermik, yaitu memerlukan masukan energi. Peluruhan 8Be juga dipermudah oleh struktur intinya. Inti ini mengalami deformasi yang besar dan diyakini berbentuk seperti gugus dua partikel alfa yang menyerupai molekul sehingga sangat mudah terpisah.[7][8] Selain itu, walaupun nuklida alfa lain juga memiliki keadaan resonansi yang berumur sangat pendek, pada 8Be keadaan tersebut sudah merupakan keadaan dasar. Sistem dua partikel alfa yang tidak terikat ini memiliki sawar Coulomb berenergi rendah, sehingga tidak dapat bertahan dalam waktu yang berarti.[9] Waktu paruhnya hanya sekitar 8,2×10−17 detik.

8Be merupakan satu-satunya nuklida tak stabil yang memiliki jumlah proton dan neutron yang sama serta genap (≤ 20). Selain itu, 8Be juga merupakan salah satu dari hanya dua nuklida tak stabil (yang lainnya adalah 5He) dengan nomor massa ≤ 143 yang stabil terhadap peluruhan beta maupun peluruhan beta ganda.

8Be juga memiliki beberapa keadaan tereksitasi, yang semuanya berupa resonansi berumur sangat pendek dengan lebar hingga beberapa MeV dan memiliki berbagai nilai isospin. Keadaan-keadaan ini dengan cepat meluruh ke keadaan dasar atau menjadi dua partikel alfa.[10] Pada tahun 2015, suatu eksperimen terhadap 8Be tereksitasi mengindikasikan kemungkinan keberadaan partikel X17.

Peran dalam nukleosintesis bintang

Artikel utama: Proses alfa rangkap tiga

Dalam nukleosintesis bintang, dua inti 4He dapat bertumbukan dan berfusi membentuk satu inti 8Be. 8Be memiliki umur yang sangat singkat sebelum kembali meluruh menjadi dua inti 4He. Namun demikian, nuklida ini tetap dapat mempertahankan konsentrasi kesetimbangan yang cukup berguna. Keadaan ini, bersama dengan sifat tidak terikat dari 5He dan 5Li, menciptakan suatu hambatan dalam nukleosintesis Ledakan Besar maupun nukleosintesis bintang,[9] karena diperlukan laju reaksi yang sangat tinggi agar unsur-unsur yang lebih berat dapat terbentuk.[11] Akibatnya, pembentukan unsur berat selama nukleosintesis Ledakan Besar menjadi sangat terhambat, sedangkan pada nukleosintesis bintang jumlah unsur berat yang dihasilkan menjadi terbatas. Apabila inti 8Be bertumbukan dengan inti 4He sebelum sempat meluruh, keduanya dapat berfusi membentuk inti 12C. Reaksi ini pertama kali diprediksi secara terpisah oleh Öpik[12] dan Salpeter[13] pada awal tahun 1950-an.

Karena ketidakstabilan 8Be, proses alfa rangkap tiga merupakan satu-satunya mekanisme yang dapat menghasilkan 12C dan unsur-unsur yang lebih berat dalam jumlah yang dapat diamati. Walaupun proses alfa rangkap tiga merupakan reaksi tiga benda, reaksi tersebut dipermudah ketika produksi 8Be meningkat sehingga konsentrasinya mencapai sekitar 10−8 dibandingkan dengan 4He.[14] Kondisi ini terjadi ketika laju pembentukan 8Be lebih besar daripada laju peluruhannya.[15] Namun, keadaan tersebut saja belum cukup, karena tumbukan antara 8Be dan 4He sangat jarang menghasilkan fusi.[16] Oleh sebab itu, laju reaksi tetaplah terlalu rendah untuk menjelaskan banyaknya 12C yang diamati di alam semesta.[1] Pada tahun 1954, Fred Hoyle mengusulkan adanya suatu keadaan resonansi pada 12C dalam rentang energi yang sesuai dengan proses alfa rangkap tiga. Resonansi ini meningkatkan peluang terbentuknya 12C meskipun waktu paruh 8Be sangat singkat.[17] Keberadaan resonansi tersebut (yang kini dikenal sebagai keadaan Hoyle) segera dikonfirmasi melalui eksperimen. Penemuannya sering dijadikan dasar dalam pembahasan prinsip antropik dan hipotesis alam semesta yang disetel secara halus.[18][19]

Alam semesta hipotetis dengan 8Be stabil

Karena berilium-8 hanya tidak terikat sebesar 92 keV, secara teoretis perubahan yang sangat kecil pada potensial nuklir maupun penyetelan halus beberapa konstanta fundamental (misalnya α, konstanta struktur halus) sudah cukup untuk meningkatkan energi ikat 8Be sehingga mencegah peluruhan alfanya dan menjadikannya stabil. Hal ini mendorong berbagai penelitian mengenai skenario alam semesta hipotetis yang memiliki 8Be stabil serta spekulasi mengenai alam semesta lain dengan konstanta fundamental yang berbeda.[1] Kajian-kajian tersebut menunjukkan bahwa hilangnya hambatan[18] yang disebabkan oleh 8Be akan menghasilkan mekanisme reaksi yang sangat berbeda dalam nukleosintesis Ledakan Besar maupun proses alfa rangkap tiga. Akibatnya, kelimpahan unsur-unsur kimia berat juga akan berubah.[5] Karena nukleosintesis Ledakan Besar hanya berlangsung dalam selang waktu yang sangat singkat dengan kondisi yang sesuai, diperkirakan produksi karbon tidak akan mengalami perubahan yang signifikan meskipun 8Be stabil.[9] Namun demikian, 8Be yang stabil akan memungkinkan jalur-jalur reaksi alternatif selama pembakaran helium, misalnya 8Be + 4He dan 8Be + 8Be, yang secara keseluruhan membentuk suatu fase yang disebut "pembakaran berilium"). Fase ini berpotensi mengubah kelimpahan 12C, 16O, serta inti-inti yang lebih berat, meskipun 1H dan 4He tetap menjadi nuklida yang paling melimpah. Keberadaan 8Be yang stabil juga akan memengaruhi evolusi bintang, yaitu dengan menyebabkan pembakaran helium (dan pembakaran berilium) dimulai lebih awal serta berlangsung lebih cepat, sehingga menghasilkan deret utama yang berbeda dari alam semesta kita.[1]

Catatan

  1. ^ 8Be tidak terdapat secara alami di Bumi, tetapi unsur ini berada dalam keadaan kesetimbangan sekuler di inti bintang-bintang yang membakar helium.[1]

Referensi

  1. ^ a b c d Adams, F. C.; Grohs, E. (2017). "Stellar helium burning in other universes: A solution to the triple alpha fine-tuning problem". Astroparticle Physics. 7: 40–54. arXiv:1608.04690. Bibcode:2017APh....87...40A. doi:10.1016/j.astropartphys.2016.12.002. S2CID 119287629.
  2. ^ Kondev, F.G.; Wang, M.; Huang, W.J.; Naimi, S.; Audi, G. (2021). "The NUBASE2020 evaluation of nuclear properties" (PDF). Chinese Physics C. 45 (3): 030001. doi:10.1088/1674-1137/abddae.
  3. ^ Wang, Meng; Huang, W.J.; Kondev, F.G.; Audi, G.; Naimi, S. (2021). "The AME 2020 atomic mass evaluation (II). Tables, graphs and references*". Chinese Physics C. 45 (3): 030003. doi:10.1088/1674-1137/abddaf.
  4. ^ Thoennessen, M. (2016). The Discovery of Isotopes: A Complete Compilation. Springer. hlm. 45–48. doi:10.1007/978-3-319-31763-2. ISBN 978-3-319-31761-8. LCCN 2016935977.
  5. ^ a b Coc, A.; Olive, K. A.; Uzan, J.-P.; Vangioni, E. (2012). "Variation of fundamental constants and the role of A = 5 and A = 8 nuclei on primordial nucleosynthesis". Physical Review D. 86 (4) 043529. arXiv:1206.1139. Bibcode:2012PhRvD..86d3529C. doi:10.1103/PhysRevD.86.043529. S2CID 119230483.
  6. ^ Schatz, H.; Blaum, K. (2006). "Nuclear masses and the origin of the elements" (PDF). Europhysics News. 37 (5): 16–21. Bibcode:2006ENews..37e..16S. doi:10.1051/epn:2006502.
  7. ^ Freer, M. (2014). "Clustering in Light Nuclei; from the Stable to the Exotic" (PDF). Dalam Scheidenberger, C.; Pfützner, M. (ed.). The Euroschool on Exotic Beams: Lecture Notes in Physics. Vol. 4. Springer. hlm. 1–37. doi:10.1007/978-3-642-45141-6. ISBN 978-3-642-45140-9. ISSN 0075-8450.
  8. ^ Zhou, B.; Ren, Z. (2017). "Nonlocalized clustering in nuclei". Advances in Physics. 2 (2): 359–372. Bibcode:2017AdPhX...2..359Z. doi:10.1080/23746149.2017.1294033.
  9. ^ a b c Coc, A.; Vangioni, E. (2014). "The triple-alpha reaction and the A = 8 gap in BBN and Population III stars" (PDF). Memorie della Società Astronomica Italiana. 85: 124–129. Bibcode:2014MmSAI..85..124C.
  10. ^ Feng, J. L.; Fornal, B.; Galon, I.; et al. (2016). "Evidence for a protophobic fifth force from 8Be nuclear transitions". Physical Review Letters. 117 (7) 071803. arXiv:1604.07411. doi:10.1103/PhysRevLett.117.071803. PMID 27563952. S2CID 206279817.
  11. ^ Landsman, K. (2015). "The Fine-Tuning Argument". arΧiv:1505.05359 [physics.hist-ph]. 
  12. ^ Öpik, E. J. (1951). "Stellar Models with Variable Composition. II. Sequences of Models with Energy Generation Proportional to the Fifteenth Power of Temperature". Proceedings of the Royal Irish Academy, Section A. 54: 49–77. JSTOR 20488524.
  13. ^ Salpeter, E. E. (1952). "Nuclear Reactions in the Stars. I. Proton-Proton Chain"". Physical Review. 88 (3): 547–553. Bibcode:1952PhRv...88..547S. doi:10.1103/PhysRev.88.547.
  14. ^ Piekarewicz, J. (2014). "The Birth, Life, and Death of Stars" (PDF). Florida State University. Diakses tanggal 21 Juli 2026.
  15. ^ Sadeghi, H.; Pourimani, R.; Moghadasi, A. (2014). "Two-helium radiative capture process and the 8Be nucleus at settler energies". Astrophysics and Space Science. 350 (2): 707–712. Bibcode:2014Ap&SS.350..707S. doi:10.1007/s10509-014-1806-1. S2CID 123444620.
  16. ^ Inglis-Arkell, E. (8 Juni 2015). "This Unbelievable Coincidence Is Responsible For Life In The Universe". Gizmodo. Diakses tanggal 21 Juli 2026.
  17. ^ Hoyle, F. (1954). "On Nuclear Reactions Occurring in Very Hot STARS. I. the Synthesis of Elements from Carbon to Nickel". Astrophysical Journal Supplement. 1: 121–146, DOI:10.1086/190005
  18. ^ a b Epelbaum, E.; Krebs, H.; Lee, D.; Meißner, Ulf-G. (2011). "Ab initio calculation of the Hoyle state". Physical Review Letters. 106 (19): 192501–1–192501–4. arXiv:1101.2547. Bibcode:2011PhRvL.106s2501E. doi:10.1103/PhysRevLett.106.192501. PMID 21668146. S2CID 33827991.
  19. ^ Jenkins, David; Kirsebom, Oliver (7 Februari 2013). "The secret of life". Physics World (dalam bahasa Inggris (Britania)). Diarsipkan dari versi aslinya tanggal 13 Februari 2021. Diakses tanggal 21 Juli 2026.


Lebih ringan:
berilium-7 		Berilium-8 adalah salah satu
isotop berilium 		Lebih berat:
berilium-9
Produk peluruhan:
karbon-9 (β+, p)
boron-8 (β+)
litium-8 (β−) 		Rantai peluruhan
berilium-8 		Meluruh menjadi:
helium-4 (α)

Content Disclaimer

Informasi ini disarikan dari Wikipedia dan disajikan kembali untuk tujuan edukasi. Konten tersedia di bawah lisensi CC BY-SA 3.0. Kami tidak bertanggung jawab atas ketidakakuratan data yang bersumber dari kontribusi publik tersebut.

  1. The information displayed on this website is sourced in part or in whole from Wikipedia and has been adapted for the purpose of restating it. We strive to provide accurate and relevant information, however:
  2. There is no guarantee of absolute accuracy. Wikipedia is an open, collaborative project that can be edited by anyone, so information is subject to change.
  3. It is not intended to constitute professional advice. The content displayed is for informational and educational purposes only. For important decisions (e.g., medical, legal, or financial), please consult a professional.
  4. Content copyright. Wikipedia is licensed under the Creative Commons Attribution-ShareAlike License (CC BY-SA). This means that content may be reused with appropriate attribution and shared under a similar license.
  5. Responsible use. Any risk arising from the use of information from this website is entirely the responsibility of the user.
Kembali kehalaman sebelumnya