Kalkulator Peluruhan Nuklir
Selesaikan persamaan peluruhan radioaktif, parameter waktu paruh, konstanta peluruhan, dan jumlah isotop induk/anak yang tersisa seiring waktu. Pilih dari preset radioisotop umum atau masukkan simbol unsur, nomor massa, mode peluruhan, dan waktu berjalan khusus untuk langsung menampilkan persamaan nuklir yang setara dan grafik peluruhan eksponensial interaktif.
Compute atomic decay equations, half-life kinetic parameters, decay constants, and remaining mass or radio-activity. Plot dynamic decay curves, choose common radioisotopes, and view structured step-by-step kinetic derivations.
Load Common Radioisotopes
Decay Calculations Awaiting
Select a preset or input your isotope parameters and click "Calculate Decay" to generate equations, curves, and step-by-step kinetic breakdowns.
Nuclear Decay Physics Nomenclature
- Alpha Decay ($\alpha$): Release of a Helium-4 nucleus ($^4_2\text{He}$). Daughter isotope has $A - 4$ and $Z - 2$. Dominates in heavy unstable nuclei (e.g. Uranium, Radium).
- Beta-minus Decay ($\beta^-$): A neutron turns into a proton, emitting an electron ($^0_-1e$) and an antineutrino. Daughter isotope has $A$ and $Z + 1$. Common in neutron-rich nuclides (e.g. Carbon-14).
- Beta-plus Decay ($\beta^+$) / Positron Emission: A proton turns into a neutron, emitting a positron ($^0_1e$) and a neutrino. Daughter isotope has $A$ and $Z - 1$. Occurs in proton-rich nuclides.
- Electron Capture (EC): An inner orbital electron is captured by the nucleus, combining with a proton to form a neutron and neutrino. Has the same daughter output ($Z - 1$) as positron emission.
- Gamma Decay ($\gamma$): A metastable excited state nucleus ($^{A}_{Z}\text{X}^*$) releases excess energy as a high-frequency gamma photon without altering mass or atomic numbers.
Mengapa Menggunakan Kalkulator Peluruhan Nuklir Kami?
- Mode Peluruhan Menyeluruh: evaluasi ketujuh jalur radioaktif utama: Alfa, Beta-minus, Beta-plus (positron), Gamma, Penangkapan Elektron (EC), Emisi Proton, dan Emisi Neutron.
- Pemecah Fisika Isotop Dinamis: masukkan simbol kimia apa pun untuk mencari nomor atom secara otomatis, dan selesaikan isotop anak secara otomatis menggunakan persamaan massa/muatan yang setara.
- Plot Kurva Peluruhan Visual: langsung menampilkan grafik SVG interaktif yang memplot peluruhan eksponensial isotop induk bersama kurva akumulasi isotop anak yang sesuai.
- Privasi 100% di Sisi Klien: semua persamaan, kinetika waktu paruh, dan faktor aktivitas dihitung secara lokal di perangkat Anda. Data Anda tidak pernah diunggah ke server jarak jauh mana pun.
Kasus Penggunaan Umum Kalkulator Peluruhan Nuklir
- Arkeologi & Penanggalan Karbon: tentukan usia artefak organik dengan mengukur aktivitas karbon-14 yang tersisa dan menghitung waktu peluruhan yang berjalan.
- Kedokteran Nuklir & Perunut: hitung aktivitas tersisa radioisotop seperti teknesium-99m atau iodin-131 untuk mengoptimalkan dosis diagnostik dan terapeutik.
- Pemantauan Peluruhan Limbah: pantau penurunan limbah radioaktif jangka panjang dari PLTN (misalnya sesium-137) untuk menentukan periode penyimpanan yang aman.
- Pendidikan Fisika & Kimia: verifikasi solusi pekerjaan rumah tentang laju kinetika orde pertama, konstanta peluruhan, dan soal penyetaraan persamaan peluruhan secara instan.
- Audit Keselamatan Radiasi: evaluasi aktivitas sumber kalibrasi di laboratorium untuk memastikan catatan dan standar paparan radiasi yang benar.
- Penanggalan Isokron Geologis: analisis usia batuan dan mineral dengan membandingkan fraksi isotop induk-anak (misalnya jalur uranium-238 ke torium-234).
Apa itu Peluruhan Radioaktif?
Dalam fisika dan kimia nuklir, peluruhan radioaktif (juga dikenal sebagai peluruhan nuklir atau radioaktivitas) adalah proses ketika inti atom yang tidak stabil kehilangan energi dengan memancarkan radiasi. Bahan yang mengandung inti tidak stabil dianggap radioaktif. Atom tidak stabil asli disebut isotop induk, dan atom yang dihasilkan setelah transisi dikenal sebagai isotop anak. Proses ini sepenuhnya acak pada tingkat atom individual, tetapi untuk populasi atom yang besar, proses ini mengikuti kinetika orde pertama yang sangat dapat diprediksi.
Matematika Hukum Peluruhan Radioaktif
Laju peluruhan radioaktif berbanding lurus dengan jumlah inti radioaktif yang ada. Ini menghasilkan persamaan peluruhan eksponensial standar:
Di mana istilah-istilahnya mewakili:
- N(t): jumlah tersisa (massa, aktivitas, atau jumlah atom) radioisotop induk setelah waktu t berjalan.
- N₀: jumlah awal radioisotop induk pada waktu t = 0.
- t: durasi waktu peluruhan yang berjalan.
- T₁/₂: waktu paruh isotop - durasi yang diperlukan agar separuh atom radioaktif dalam sampel meluruh.
- λ (konstanta peluruhan): probabilitas peluruhan per inti per satuan waktu, dihitung sebagai: λ = ln(2) / T1/2 ≈ 0,69315 / T1/2
Fisika Mode Peluruhan Umum
Bergantung pada rasio neutron terhadap proton di inti induk, jalur peluruhan yang berbeda lebih disukai untuk mencapai kestabilan:
1. Peluruhan Alfa (α): memancarkan partikel alfa (inti helium-4, terdiri dari 2 proton dan 2 neutron, ⁴₂He). Ini mengurangi nomor massa A sebanyak 4 dan nomor atom Z sebanyak 2. Umum pada unsur berat seperti uranium dan radium.
2. Peluruhan Beta-minus (β⁻): neutron berubah menjadi proton, memancarkan elektron (e⁻) dan antineutrino elektron. Ini menaikkan nomor atom Z sebanyak 1, tanpa mengubah nomor massa A. Terjadi pada isotop kaya neutron (misalnya karbon-14).
3. Peluruhan Beta-plus / Positron (β⁺): proton berubah menjadi neutron, memancarkan positron (e⁺) dan neutrino. Ini menurunkan nomor atom Z sebanyak 1 sementara nomor massa A tetap.
4. Penangkapan Elektron (EC): inti menangkap elektron kulit dalam, menggabungkannya dengan proton untuk membentuk neutron. Seperti emisi positron, ini menurunkan nomor atom Z sebanyak 1.
5. Peluruhan Gamma (γ): melepaskan radiasi elektromagnetik berenergi tinggi (foton gamma) dari inti metastabil yang tereksitasi. Nomor atom dan massa tetap tidak berubah, tetapi inti turun ke konfigurasi energi yang lebih rendah dan lebih stabil.
Peluruhan Isotop Induk vs. Pertumbuhan Isotop Anak
Saat isotop induk meluruh, jumlah isotop anak bertambah seiring waktu. Dengan asumsi langkah peluruhan langsung 1-ke-1, jumlah isotop anak yang dihasilkan (D(t)) pada waktu t berjalan sesuai dengan jumlah induk yang hilang: D(t) = N₀ · (1 - e^(-λt)). Misalnya, setelah tepat satu waktu paruh (t = T₁/₂), jumlah isotop induk yang tersisa adalah 50% dan isotop anak yang terbentuk 50%. Setelah dua waktu paruh (t = 2T₁/₂), induk yang tersisa 25% dan anak 75%, sesuai dengan kurva yang ditampilkan pada grafik peluruhan interaktif kami.
Pertanyaan yang Sering Diajukan
Kalkulator peluruhan nuklir adalah alat edukasi kimia dan fisika untuk menentukan perilaku isotop radioaktif seiring waktu. Alat ini menghitung persamaan peluruhan (mengidentifikasi isotop induk dan anak), konstanta peluruhan, waktu paruh yang berjalan, serta massa atau aktivitas tersisa dari sampel radioaktif.
Peluruhan radioaktif mengikuti kinetika orde pertama. Aktivitas atau massa tersisa dihitung dengan rumus N(t) = N0 * e^(-λt), dengan N0 adalah jumlah awal, t adalah waktu berjalan, dan λ (lambda) adalah konstanta peluruhan, dihitung sebagai λ = ln(2) / T1/2 (dengan T1/2 adalah waktu paruh).
Selama peluruhan alfa, isotop induk memancarkan partikel alfa (terdiri dari 2 proton dan 2 neutron, setara inti helium-4). Akibatnya, nomor massa (A) berkurang 4 dan nomor atom (Z) berkurang 2, mengubah unsur induk menjadi unsur anak yang berbeda.
Dalam peluruhan beta-minus, sebuah neutron di inti induk berubah menjadi proton dan memancarkan elektron (partikel beta-minus) serta antineutrino, menaikkan nomor atom (Z) sebanyak 1 sementara nomor massa (A) tetap. Dalam peluruhan beta-plus (positron), sebuah proton berubah menjadi neutron, memancarkan positron dan neutrino, menurunkan nomor atom (Z) sebanyak 1 sementara nomor massa tetap.
Kalkulator menggunakan basis data tabel periodik IUPAC. Dengan menerapkan aturan mode peluruhan yang dipilih pada nomor atom (Z) dan nomor massa (A) isotop induk, alat ini menghitung Z dan A isotop anak. Lalu dilakukan pencarian untuk mengambil simbol kimia dan nama unsur isotop anak yang benar.
Ya. Kalkulator peluruhan nuklir kami berjalan sepenuhnya di sisi klien di browser web Anda. Tidak ada nama isotop, nomor massa, waktu paruh, atau jumlah awal yang dikirim ke server eksternal. Perhitungan Anda 100% privat dan aman.
Konstanta peluruhan (λ) mewakili probabilitas peluruhan satu inti per satuan waktu. Nilainya berbanding terbalik dengan waktu paruh: λ = ln(2) / T1/2. Waktu paruh yang lebih pendek berarti konstanta peluruhan yang lebih besar, menandakan peluruhan radioaktif yang cepat.
Ya, Kalkulator Peluruhan Nuklir sepenuhnya gratis digunakan online. Tidak ada biaya tersembunyi, batasan perhitungan, atau keharusan mendaftar.