Radiasi Pengion, Sekelumit Sejarah Radiasi, Bagian 1

Anda mungkin mengerenyit ketika menjumpai kata 'radiasi pengion' yang sebenarnya lumrah dalam artikel ilmiah maupun regulasi kita. Bahkan dalam ketenaganukliran digunakan kata 'radiasi' untuk menyingkat 'radiasi pengion. Nyatanya kata 'radiasi nuklir' akan lebih terlintas diingatan karena pernah dijumpai di sejumlah media massa; ingat Kontaminasi Radioaktif di Perumahan BATAN Indah? Lebih tidak lazim ditemukan kata 'radiasi atomik'.

Dibalik ketiga jargon yang terasa asing dan mengintimidasi tersebut ternyata ada peristiwa-peristiwa besar yang mendahuluinya yang menarik untuk dikemukakan. Karena merupakan cikal bakal perkembangan teknologi nuklir.

Radiasi Atomik

Sinar-x

Sayangnya untuk pasien rumah sakit Toulson Cunning di Montreal, Kanada, standar perawatannya adalah amputasi. Cunning memiliki nasib buruk telah ditembak di kaki pada Hari Natal, 1895. 

Meski telah melalui eksplorasi menyakitkan untuk memungkinkan dibedah, naas lokasi peluru tidak dapat ditentukan. Yang mungkin segera terjadi nampaknya amputasi. Tapi, seperti sudah ditakdirkan, Cunning akan menjadi penerima manfaat pertama dari penggunaan medis sinar-x. Kakinya akan luput dari pisau bedah.

Sementara Cunning menggeliat kesakitan di tempat tidurnya, Profesor Wilhelm Conrad Roentgen (1845--1923), di Würzburg, Jerman, memiliki kekhawatirannya sendiri pada malam Natal itu. Hanya beberapa hari sebelumnya, dia telah membuat apa yang akan terbukti menjadi salah satu penemuan paling penting abad itu, tetapi pada saat itu dia khawatir bahwa dia mungkin telah mengabaikan sesuatu dan salah besar. Dia menceritakan kepada salah satu rekannya di Universitas Würzburg, "Saya telah menemukan sesuatu yang menarik, tetapi saya tidak tahu apakah pengamatan saya benar atau tidak." Ternyata benar.

Roentgen telah menemukan sinar tak-kasat mata yang dapat menembus benda padat. Ini adalah klaim yang keterlaluan pada saat itu, dan kemungkinan besar Roentgen tidak akan mempercayainya sendiri jika dia tidak melihatnya dengan matanya sendiri [walau tak-kasat mata sinarnya dapat divisualkan dengan layar fluoresen secara real-time, fluoroskopi. Setiap kali eksperimen (yang menggunakan listrik), secara kebetulan Roentgen mendapati ada kilauan aneh dari layar fluoresen di sisi lain ruangan.  Ini mengonfirmasi eksistensi sinar-x yang secara mengejutkan tembus benda padat.].

Tampaknya dia dan kebanyakan orang lain tidak menyadari bahwa ilmuwan lain, Hermann von Helmholtz (1821-1894), telah meramalkan pada tahun 1893 bahwa sinar dengan panjang gelombang lebih pendek dari cahaya tampak, jika ada, akan dapat melewati materi. Seandainya Roentgen mengetahui karya teoretis von Helmholtz, dia mungkin akan lebih percaya diri tentang temuan eksperimennya.

Semua sinar yang dikenal pada saat itu (yaitu, sinar cahaya dan sinar katoda) dapat dibelokkan oleh prisma atau magnet, tetapi "sinar" misterius ini tidak terpengaruh oleh keduanya dan keduanya menembus benda padat! Itu sangat menakjubkan. 

Apa pun yang terjadi adalah sesuatu yang baru yang belum pernah dijelaskan sebelumnya. Apa sinar tak kasat mata ini, bagaimana mereka terbentuk, dan bagaimana mereka menembus objek? Dia tidak tahu. Jadi Roentgen menyebutnya sinar "x".

Terpikir oleh Roentgen mengganti layar fluoresen dengan film fotografi. Setelah dikembangkan dia dapat menghasilkan gambar permanen yang mirip dengan bayangan yang dia lihat di layar fluoresen. Dan itu foto bersejarah dari tulang tangannya sendiri. 

Ketika ditunjukkan ke istrinya ia berseru "Saya telah melihat kematian saya sendiri!" Harus diingat bahwa ini adalah masa ketika tulang-tulang kerangka hanya terlihat setelah seseorang meninggal dan dagingnya telah membusuk; gambar kerangka kemudian menjadi penggambaran universal kematian.

Sinar-x pertama (22 Desember 1895) adalah tangan kiri, lengkap dengan cincin kawin, dari Anna Bertha Roentgen. (Sumber: www.dailymail.co.uk)

Setelah itu semua bergerak cepat, Roentgen menerbitkan temuannya dengan judul "On a New Kind of Rays" yang terbit pada 28 Desember 1895. Walaupun beberapa tahun sebelumnya Hertz baru menemukan gelombang radio, penyebaran cepat artikel Roentgen seperti kebakaran liar terjadi karena kegemparan penemuan "melihat kematian sendiri" tadi. Hanya dalam 9 hari beritanya sudah ada di koran New York Sun, dan New York Times pada 12 Januari.

Perlu diketahui eksperimen Roentgen memanfaatkan temuan Crookes yang disebut tabung Crookes yakni suatu tabung vakum yang dialiri listrik pada ujung-ujungnya. Banyak peneliti mengenal tabung Crookes yang dengan gas tertentu dapat menghasilkan sekarang yang disebut lampu neon. Tak pelak lagi para peneliti yang meragukan temuan Roentgen mereplikasi eksperimennya.

Di Universitas McGill, di Montreal, Profesor John Cox, Direktur Laboratorium Fisika Macdonald, juga terpesona oleh penemuan Roentgen dan telah mereplikasi pencitraan fotografi sinar-x pada 3 Februari. Mendengar hal ini, Robert C. Kirkpatrick (1863--1897), dokter yang merawat Mr. Cunning yang malang karena luka tembaknya, membujuk Cox untuk menghasilkan gambar sinar-x dari kaki Cunning yang terluka. Profesor mewajibkan mengambil eksposur 45 menit dari kaki dengan tabung Crookes-nya. 

Bahkan dengan waktu pencahayaan yang lama, gambar kaki masih agak kurang terang. Namun demikian, pada 7 Februari 1896, peluru itu ditemukan bersarang di tulang tibia, dan para ahli bedah dengan cepat mengeluarkannya. Sebuah laporan tentang operasi yang berhasil muncul di Montreal Daily Witness pada hari berikutnya, yang hampir enam minggu setelah Roentgen membuat penemuan penting itu. Belum pernah sebelumnya atau sejak penemuan ilmiah berpindah dari lab ke sisi tempat tidur pasien begitu cepat.

1901 Roentgen dianugrahi hadiah Nobel Fisika. Dia tidak pernah mematenkan penemuannya. Bahkan, sebagai akademisi yang tidak menonjolkan diri, dia tidak pernah mematenkan penemuannya, dan dia mewariskan semua uang Hadiah Nobelnya ke Universitas Würzburg. Dia menganggap dirinya sebagai ilmuwan murni, dan aplikasi praktis karyanya untuk menjadi lingkup orang lain. Penemuan dan bisnis tidak menarik baginya.

Mengapa radiasi atomik?

Aplikasi sinar-x pertama dan kemudian banyak digunakan di bidang kedokteran, selanjutnya merambah ke industri, keamanan bandara hingga kemampuan mengungkap benda seni palsu.

Tapi bagaimana cara kerja sinar-x? Nah, pikirkan kembali kelas fisika di SMA. Ingat foton dan elektron -- atom dan molekul dan inti? Sinar-x dihasilkan ketika elektroda bermuatan negatif dipanaskan oleh listrik dan elektron dilepaskan, sehingga menghasilkan energi. Energi itu diarahkan ke pelat logam, atau anoda, dengan kecepatan tinggi dan sinar-x dihasilkan ketika energi itu bertabrakan dengan atom-atom di pelat logam.

Atom dapat dimodelkan sebagai inti atom yang terdiri atas proton dan neutron di kelilingi oleh elektron-elektron pada orbitnya masing. Semakin orbit elektron dekat ke inti semakin besar pula energinya. 

Ketika arus elektron berkecepatan tinggi dari mesin sinar-x menabrak atom-atom di pelat logam, elektron atom dekat inti yang ditabrak akan melepaskan energinya dalam bentuk radiasi elektromagnetik.  Sedangkan elektron atom tersebut mengisi orbit elektron di atasnya. Pada dasarnya cahaya merupakan radiasi elektomagnetik, demikian juga sinar-x. 

Bedanya, cahaya berada pada range panjang gelombang yang kasat mata sedangkan sinar-x karena panjang gelombang elektomagnetiknya lebih pendek tidak mampu mata kita melihatnya; mata kita hanya mampu melihat kisaran panjang gelombang yang menghasilkan warna ungu (panjang) hingga merah (pendek).

Walaupun kini jarang digunakan kata "radiasi atomik" digunakan sejak awal abad 20. Dan tetap berguna bila diperlukan untuk mengecualikan dari radiasi yang bukan berasal dari peristiwa atomik yang disebut radiasi nuklir.

Bersambung.....

BAGIAN 2

(https://www.kompasiana.com/syahrirbasir/61a9b8a506310e1f84559912/radiasi-pengion-sekelumit-sejarah-radiasi-bagian-2)

Radiasi nuklir

• Radioaktivitas

• Radiasi Partikulat dan Sinar-

• Aplikasi Teknologi nuklir

EPILOG

PUSTAKA

1. TIMOTHY J. JORGENSEN, "STRANGE GLOW, The Story of Radiation", PRINCETON UNIVERSITY PRESS, 2016
2. Syahrir, "Mengenal Radiasi", Kompasiana, 2021