아인슈타이늄 Es

발견의 역사

1952년 11월 1일 미국은 태평양 에네웨타크 환초에서 '아이비 마이크'라는 이름의 수소폭탄을 시험했다. 폭발 순간 우라늄-238 원자핵은 엄청난 밀도의 중성자 속에서 한꺼번에 15개나 되는 중성자를 흡수했고, 이어 베타 붕괴를 거듭하며 훨씬 무거운 원소로 바뀌었다.

폭발 구름 속을 비행한 항공기의 필터와 근처 산호초에서 채취한 잔해를 분석하던 앨버트 기오르소 등 버클리·아르곤·로스앨러모스 연구진은 1952년 12월 반감기 약 20일의 새로운 알파 방출체를 찾아냈다. 이것이 99번 원소, 아인슈타이늄-253이었다. 이어서 같은 잔해에서 100번 원소 페르뮴도 확인되었다.

그러나 수소폭탄 실험 자체가 군사 기밀이었기 때문에 발견 사실은 1955년에야 공개되었다. 그 사이 스웨덴 등 다른 곳의 연구진이 가속기로 99번 원소를 만들었다고 발표하려 하자, 미국 연구진은 우선권을 지키기 위해 원자로에서 따로 만든 결과를 서둘러 발표하기도 했다. 2021년에는 미국 로렌스 버클리 연구소 연구진이 약 200나노그램의 아인슈타이늄으로 화학 결합 길이를 처음 측정해 화제가 되었다.

이름의 유래

연구진은 20세기의 가장 유명한 물리학자 알베르트 아인슈타인의 이름을 붙였다. 기호는 Es다. 이름은 아인슈타인이 살아 있을 때 제안되었지만, 기밀이 풀려 공식 발표된 것은 그가 1955년 4월 세상을 떠난 뒤였다. 수소폭탄 개발 계획의 암호명이 '판다'였기 때문에 연구진 사이에서는 한때 '판데모니움'이라는 별명으로 불렸다.

주요 용도

• 초중량 원소 합성: 1955년 약 10억 개의 아인슈타이늄-253 원자로 만든 표적에 알파 입자를 쏘아 101번 원소 멘델레븀을 처음 만들었다.
• 기초 연구: 무거운 악티늄족의 전자 구조와 화학 결합을 이해하는 연구에 쓰인다. 워낙 방사능이 강해 시료가 스스로의 방사선으로 결정 구조가 망가지고, 시간이 지나면 버클륨과 캘리포늄으로 바뀌어 순수한 상태를 유지하기 어렵다.
• 산업·의료 용도는 없다.

동위원소

아인슈타이늄에는 안정 동위원소가 없다. 가장 흔히 쓰이는 아인슈타이늄-253은 반감기가 약 20.5일이다. 원자로에서 캘리포늄-253의 붕괴로 얻으며, 전 세계 생산량은 한 해 1밀리그램 정도다. 가장 오래 사는 아인슈타이늄-252는 반감기가 약 472일이지만 만들기가 매우 어려워 거의 쓰이지 않는다. 아인슈타이늄-254(약 276일)는 2021년 결합 길이 측정 연구에 쓰였다.

생활 속 원소

아인슈타이늄은 자연에 없고 일상과도 관계가 없다. 한 번에 만들 수 있는 양이 먼지보다 적어 순수한 금속을 눈으로 본 사람도 극히 드물다. 소량의 시료는 자신이 내는 방사선 때문에 어둠 속에서 빛을 내는 것으로 보고되었다. 강한 방사성 물질이므로 몸에 들어가면 뼈 등에 쌓일 수 있으며, 연구는 차폐 설비 안에서만 이뤄진다.