지난 시간에는 지구의 지각에서 가장 희귀한 자연 원소 아스타틴(At, 원자번호 85번)을 소개해 드렸습니다. 오늘은 핵분열로 얻은 마지막 원소 페르뮴(Fm, 원자번호 100번)에 대한 이야기를 준비했습니다.
페르뮴(fermium)은 1952년 수소 폭탄 실험의 낙진에서 처음 발견된 방사성 원소입니다. 페르뮴은 은백색을 띠는 원소로, 반감기가 짧으며 강한 방사선을 내는 화학 반응성이 큰 원소입니다. 얻어지는 양이 매우 적고 아직 순수한 원소상태의 금속이나 고체 화합물도 얻지 못해 방사성 붕괴 성질 이외의 성질은 거의 알려져 있지 않습니다.
페르뮴은 자연계에는 더 이상 존재하지 않으며, 대부분 우라늄이나 플루토늄에 싱크로트론으로 가속한 중성자를 충돌시켜서 합성합니다. 페르뮴은 양자역학과 통계역학 분야에 기여한 이탈리아의 물리학자 엔리코 페르미를 기리는 뜻에서 이름을 지었습니다.
페르뮴은 수소폭탄 실험의 잔해에서 최초로 발견되었습니다. 1952년 태평양의 에니위톡에서 최초의 수소폭탄 실험을 통해서입니다. 수소폭탄은 수소의 동위원소인 중수소 등이 핵융합할 때 발생하는 에너지를 이용한 것인데, 이 실험 후의 잔해 속에 새로운 원소가 있음을 알게 된 것입니다.
1953년, 미국 물리학자 알버트 기오르소가 이끄는 버클리 연구팀은 원자번호 95번(아메리슘, Am)과 원자번호 98번(캘리포늄, Cf)원소를 만드는 데 사용된 같은 사이클로트론을 이용해 가속시킨 질소 이온을 우라늄에 충돌시켜 두 새로운 원소를 만들어내는 데 성공했습니다. 그 중 하나가 아인슈타이늄이며 또 다른 하나가 페르뮴입니다.
기오소 연구진은 아인슈타이늄과 마찬가지로 발견사실을 군사기밀로 부쳤다가 1955년이 되어서야 발표했습니다. 한편, 1954년 스웨덴의 노벨물리학 연구소에서도 페르뮴 합성에 성공했습니다. 앞서 말한 기오소 연구진이 먼저 페르뮴을 발견했지만 핵실험 결과를 공표한 것은 1955년이었기에 누가 먼저 발견했는지를 두고 분쟁이 일어나기도 했습니다.
페르뮴이라는 이름은 이 인공원소를 최초로 발견한 연구진이 원소 발견과 비슷한 시기에 사망한 ‘엔리코 페르미(Enrico Fermi, 1901~1954)’의 이름을 따서 지은 것입니다. 페르미는 베타 붕괴이론의 수립 및 최초의 원자로건설을 통해 원자력 시대의 문을 연 물리학자로 1938년 노벨물리학을 수상하기도 했습니다.
페르뮴은 아주 극미량만 만들어지고 또 반감기가 비교적 짧아 기초과학 연구 이외 실용적 용도는 아직 알려진 바가 없습니다. 페르뮴의 생물학적 역할은 없으며, 강한 방사선을 내기 때문에 인체에 해롭습니다.
‘페르뮴(Fm, 원자번호 100번)’은 핵분열로 얻을 수 있는 마지막 원소로 이보다 원자 번호가 높은 원소들은 가속기로 충돌시켜 만듭니다. 다음 이 시간에는 매우 짧은 반감기를 가진 산소족 원소 ‘리버모륨(Lv, 원자번호 116번)’에 대한 이야기를 들고 돌아오겠습니다.
<내용 출처> 누구나 쉽게 배우는 원소 (그림으로 배우는 118종 원소 이야기) /원소가 뭐길래 (일상 속 흥미진진한 화학 이야기) / Big Questions 118 원소 (사진으로 공감하는 원소의 모든 것)
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