SEJARAH PENEMUAN EMPAT PARTIKEL FUNDAMENTAL PENYUSUN ATOM

John Dalton (1808) mengemukakan teorinya yang berbunyi, “Atom merupakan partikel terkecil dari suatu materi yang tidak dapat dibagi lagi”.

Pada perkembangan selanjutnya, ditemukan beberapa partikel subatomik penyusun atom yang berhasil mematahkan teori ini. Atom bukanlah partikel terkecil yang tidak dapat dibagi lagi, melainkan masih tersusun atas partikel-partikel subatomik yaitu proton dan neutron di inti atom, serta elektron yang mengelilingi inti atom.

Atom

Nah, sejarah penemuan empat partikel fundamental penyusun atom di atas ditemukan dari serangkaian percobaan yang dilakukan oleh para ilmuwan. Yuk kita bahas!

1. PENEMUAN PROTON

Proton ditemukan oleh Eugen Goldstein pada tahun 1886. Penemuan Proton diawali dengan ditemukannya tabung sinar katoda (cathode ray tube/CRT) sederhana atau disebut juga tabung Crookes oleh William Crookes pada tahun 1879.

Goldstein memodifikasi tabung sinar katoda dengan melubangi lempengan katoda. Kemudian lempeng anoda (+) dan katoda (-) dalam tabung dihubungkan dengan sumber arus listrik searah bertegangan tinggi.

Pada percobaan tersebut, terbentuk sinar yang arahnya berlawanan dengan sinar katoda dan menembus lubang kanal pada lempengan katoda. Goldstein menamakan sinar itu sebagai sinar terusan (canal rays).

sinar anoda

Sinar terusan terbentuk akibat adanya pengionan gas hidrogen dalam tabung oleh sinar katoda. Ion gas hidrogen ini bergerak menuju katoda, sebagian dapat melewati celah katoda dan menumbuk dinding tabung.  Oleh karena ion/sinar terusan bergerak menuju katoda maka disimpulkan bahwa sinar terusan bermuatan positif (+).

Sinar terusan yang bermuatan itu selanjutnya dinamakan proton yang dilambangkan dengan p.

proton

2. PENEMUAN ELEKTRON

Elektron ditemukan oleh Joseph John Thomson pada tahun 1897. Penemuan elektron juga diawali dengan ditemukannya tabung sinar katoda  (W. Crookes, 1879) yang terbuat dari gelas di mana di dalamnya terdapat dua lempeng logam bermuatan positif (katoda) dan bermuatan negatif (anoda), yang kemudian dihubungkan dengan sumber tegangan tinggi.

Tekanan gas dalam tabung dibuat hampa atau sangat rendah dengan cara menyedot udara dalam tabung dengan pompa vakum. Pada waktu beda potensial yang mencukupi diberikan antara dua elektroda ternyata terjadi arus partikel dari katoda menuju ke anoda. Arus partikel ini disebut sebagai sinar katoda karena berasal dari katoda.

Thomson memperjelas penemuan sinar katoda dengan menentukan simpangan sinar katoda dalam medan listrik.

cathode

Hasil percobaan Thomson menunjukkan bahwa sinar katoda dapat dibelokkan mendekati kutub positif medan listrik. Hal ini membuktikan bahwa sinar katoda merupakan partikel yang memiliki muatan negatif.

Partikel sinar katoda selanjutnya oleh Thomson disebut dengan elektron yang dilambangkan dengan e.

elektron

3. PENEMUAN INTI ATOM

Seorang ilmuwan fisika dari Selandia Baru, Ernest Rutherford, menemukan konsep Inti atom yang dipublikasikannya pada tahun 1911.

Bersama dengan rekannya, Hans Geiger dan Ernest Marsden, Rutherford melakukan serangkaian percobaan menggunakan lempeng emas yang sangat tipis (ketebalan lempeng emas rutherford) sebagai target untuk ditembak dengan partikel sinar α berenergi tinggi.

Sinar α adalah jenis sinar radioaktif yang bermuatan +2 dan bermassa 4 sma. Partikel α meluncur dengan kecepatan kecepatan sinar alfa dari sumbernya, artinya partikel α memiliki energi kinetik yang besar. Perpaduan antara massa dan energi yang besar memungkinkan proses tumbukan antara partikel α dan lempeng emas mudah untuk diamati.

rutherford-gold-foil-experiment1-BFB2BG

Hasil percobaan tersebut sebagai berikut.

(a) Sebagian besar partikel sinar α menembus lempeng emas tanpa dibelokkan, karena melewati ruang kosong. Sehingga Rutherford berasumsi bahwa jarak inti atom dan elektron sangatlah jauh rata-rata sekitar jarak elektron ke inti.

(b) Sebagian kecil partikel α dibelokkan. Hal ini menunjukkan bahwa muatan inti atom sejenis dengan partikel α (bermuatan positif). Ketika partikel αlewat di dekat inti atom, partikel akan dibelokkan oleh gaya tolak-menolak muatan listrik sejenisnya.

(c) Sebagian kecil lagi dibandingkan (b) partikel α dipantulkan balik ke sumber partikel α. Artinya, partikel α (+2) menumbuk inti atom.

Hasil percobaan ini membuat Rutherford menyatakan hipotesisnya bahwa sebagian besar dari massa dan muatan positif atom terkonsentrasi pada bagian pusat atom yang selanjutnya disebut inti atom. Elektron beredar mengitari inti pada jarak yang relatif sangat jauh. Lintasan elektron itu disebut kulit atom.

(Baca juga Sejarah Perkembangan Sistem Periodik Unsur (SPU) Dan Penjelasannya )

4. PENEMUAN NEUTRON

Pada tahun 1919, Aston menemukan alat spektrometer untuk menentukan massa atom atau molekul. Melalui alatnya, Aston mengetahui bahwa massa atom tidak sama dengan jumlah proton dan elektron.

Para ilmuan menduga dalam inti atom masih terdapat partikel dengan muatan netral dan beratnya merupakan selisih antara massa atom dengan jumlah massa proton dan elektron.

Keberadaan dari partikel tersebut dibuktikan oleh James Chadwick, seorang ahli fisika dari Inggris, pada tahun 1932. Dalam percobaannya, Chadwick memborbardir lembaran tipis berilium dengan partikel alfa sehingga menghasilkan radiasi partikel yang memiliki daya tembus tinggi dan tidak dipengaruhi oleh medan magnet maupun medan listrik.

model-of-a-perrin-tube

Radiasi dengan daya tembus tinggi membuktikan bahwa partikel tersebut tidak bermuatan (netral) dan memiliki massa yang hampir sama dengan massa proton.

Partikel itulah yang selanjutnya disebut sebagai neutron (n).

neutron

Jadi, para ilmuwan di atas ikut andil dalam perkembangan model atom yang awalnya bola pejal menjadi model atom masa kini.

Semoga artikel SEJARAH PENEMUAN EMPAT PARTIKEL FUNDAMENTAL ini bermanfaat untuk kalian ya, terimakasih.

sumber untuk Featured Image : Pixabay

Tinggalkan Balasan

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.