페르뮴 Fm

발견의 역사

1952년 11월 아이비 마이크 수소폭탄 실험 뒤, 앨버트 기오르소 등은 폭발 잔해에서 99번 원소 아인슈타이늄을 찾아낸 데 이어 약 두 달 뒤 또 다른 새 성분을 분리했다. 이 성분은 에너지가 높은 알파선을 내며 반감기가 약 하루였는데, 반감기가 이렇게 짧은 물질이 잔해 속에 남아 있으려면 더 수명이 긴 아인슈타이늄 동위원소가 베타 붕괴해 계속 만들어 줘야 했다. 연구진은 이것이 100번 원소의 동위원소 페르뮴-255(반감기 약 20시간)임을 밝혀냈다.

아인슈타이늄과 마찬가지로 이 발견도 군사 기밀이었다가 1955년에 공개되었다. 그 사이 스웨덴 노벨 연구소의 연구진은 우라늄에 산소 이온을 충돌시켜 100번 원소의 동위원소를 만들었다고 독자적으로 보고했다.

페르뮴이 발견되자 과학자들은 원자로에서 중성자를 더 흡수시키면 더 무거운 원소도 만들 수 있을지 연구했다. 그러나 페르뮴-258은 1밀리초도 되지 않아 자발 핵분열로 쪼개져 버렸다. 그래서 101번 이후의 원소는 모두 가속기로 원자핵끼리 충돌시키는 방법으로만 만들어지게 되었다.

이름의 유래

세계 최초의 원자로를 가동한 물리학자 엔리코 페르미의 이름을 땄다. 기호는 Fm이다. 이름은 페르미가 살아 있을 때 정해졌지만 기밀 해제로 공개된 것은 그가 1954년 11월 세상을 떠난 뒤였다. 아인슈타인과 페르미라는 두 거장의 이름이 99번과 100번에 나란히 붙은 셈이다.

주요 용도

• 기초 연구: 페르뮴은 원자로에서 만들 수 있는 최대 원소이기 때문에, 중성자 포획이 어디서 멈추는지, 그리고 무거운 원자핵이 왜 자발 핵분열로 무너지는지를 연구하는 대상이다.
• 핵 구조 연구: 페르뮴 동위원소들의 자발 핵분열 양상이 질량수에 따라 크게 바뀌는 현상은 핵분열 이론을 시험하는 좋은 자료가 된다.
• 한 번에 만들어지는 양이 피코그램 단위라 실용 용도는 없다.

동위원소

페르뮴에는 안정 동위원소가 없다. 가장 오래 사는 페르뮴-257은 반감기가 약 100.5일이다. 처음 발견된 페르뮴-255는 약 20시간이다. 원자로에서 페르뮴-257이 중성자를 하나 더 흡수해 생기는 페르뮴-258은 약 0.4밀리초 만에 자발 핵분열하기 때문에, 중성자 포획으로 더 무거운 원소로 건너갈 수 없다. 이 벽을 흔히 '페르뮴 간극'이라 부른다.

생활 속 원소

페르뮴은 자연에 존재하지 않고 일상과 관계가 없다. 지금까지 만들어진 페르뮴은 모두 합쳐도 눈에 보이지 않을 만큼 적으며, 순수한 금속은 한 번도 얻어진 적이 없다. 방사성 원소이므로 이론상 몸에 들어가면 해롭지만 실제로 사람이 노출될 일은 사실상 없다.