Donald William Kerst, Ahli Fisika Penemu Betatron

Donald William Kerst ( 1911- 1993 ) adalah ahli fisika Amerika Serikat, penemu betatron. Betatron adalah pesawat untuk mempercepat electron. Kerst menemukan betatron di universitas lllinois pada tahun 1940.

Donald William Kerst lahir di Galena, lllinous, Amerika Serikat, pada tanggal 1 November 1991 dan meninggal pada 19 Augustus 1993. ia mengikuti kuliah di Universitas Wisconsin dan mendapat gelar doctor pada tahun 1937 pada umur 26 tahun. Tahun berikutnya ia menjadi dosen fisika di universitas lllinois. Pada tahun 1943 ia diangkat jadi guru besar dan bergabung dengan para ilmuwan yang bertugas membuat bom atom di Los Alamos, New Mexico.

Pada tahun 1932 cockcroft, ahli fisika inggris, bersama Walton menemukan generator. Mereka menggunakan generator itu untuk mengdisintegrasikan atom-atom litium dengan jalan mengebom atau menembakinya dengan proton. Jenis akselerator ini ternyata sangat berguna dalam laboratorium. mereka melanjutkan risetnya di bidang pemecahan atom-atom yang lain dan menegaskan bahwa akselerator adalah alat yang penting untuk riset nuklir. Akselerator adalah alat untuk mempercepat partikel subatom. Misalnya proton di percepat dengan kecepatan yang sangat tinggi (500 keV) R.J. Van de Graaf, ahli fisika Amerika Serikat, juga membuat akselerator.

Ada beberapa macam akselerator. Ada yang besar, ada yang kecil. Ada yang kuat, ada yang lemah. Namanya pun bermacam-macam. Ada yang diberi nama siklotron. Ada yang diberi nama sinkrotron. Ada yang diberi nama batatron dan ada pula yang bernama mikrotron. Bentuk tabung hampanya juga bermacam-macam. Ada yang lurus seperti laras senapan. Ada yang berbentuk gelang separti kue donat. Akselerator yang kecil kira-kira sebesar komputer pribadi. Akselerator yang besar mencapai ukuran beberapa ribu meter. Misalnya panjang tabung hampanya dapat mencapai 3,5 kilometer. Tabung hampa akselerator yang berbentuk gelang dapat luas sekali. Garis tengah keliling tabung hampa itu (garis tengah bentuk gelang) dapat mencapai 2 kilometer.

Kerst membuat betetron pada tahun 1939 dan menggunakannya pada tahun 1940. cara kerja betatron mirip cara kerja transformator listrik. Betatron itu mempunyai tabung hampa berbentuk gelang seperti kue donat. Tabung tersebut ditaruh diantara dua kutub electromagnet arus bolak-balik. Electron ditembakkan kedalam tabung hampa dari senapan electron. Magnet menghasilkan fluks magnetic didalam tabung hampa. Kekuatan medan magnet ditambah dan mempertinggi voltase didalam tabung. Voltase ini mempercepat gerak elektron. Elektron itu bergerak keliling didalam tabung seperti mobil balap dalam stadion berbentuk gelang. Penemuan kerst yang paling penting ialah medan magnet yang dapat mengendalikan elektron itu hingga elektron bergerak keliling dalam orbit yang tetap.

Bila elektron sudah mencapai kecepatan tertinggi, elektron tersebut ditabrakkan pada inti atom. Tabrakan ini menghasilkan sinar-X yang kuat dan sinar gamma. Didalam rumah-rumah sakit sinar-X dipakai untuk ‘melihat’ tulang yang retak, paru-paru yang sakit, atau organ-organ tubuh yang lain yang mempunyai kelainan. Didalam industri sinar-X dipakai antara lain untuk ‘melihat’ keretakan dalam baja-baja yang tebal atau bagian-bagian mesin yang rusak. Betatron yang dipakai di rumah sakit dan pabrik hanya berukuran kecil dan mudah dibawa kesana kemari. Kekuatanya hanya sekitar 22 juta elektron volt.

Pada tahun 1950 di universitas lllinois kerst membuat batatron yang berkekuatan 300.000.000 elektron volt (300 meV). Elektron bergerak di dalam tabung hampa yang bergaris tengah 4 meter. Dalam waktu kurang dari lima perseribu detik, elektron mengorbit 140.000 kali dan bergerak sejauh 1.370 kilometer. Kecepatanya hampir menyamai kecepatan cahaya. Betatron tersebut menggunakan electromagnet seberat 30 metrik ton atau 330.000 kilogram. Padahal electromagnet dalam betatron 20 MeV hanya berbobot 4 ton. Betatron memang mempunyai kelemahan. Makin kuat betatron itu makin banyak membutuhkan besi dan makin besar pula energi elektron yang terbuang. Untuk mengatasi hal itu orang membuat sinkrotron elektron.