루비듐 Rb

발견의 역사

루비듐은 분광학이 찾아낸 두 번째 원소다. 1860년 독일 하이델베르크의 로베르트 분젠과 구스타프 키르히호프는 불꽃에 넣은 물질이 내는 빛을 프리즘으로 나눠 보는 분광기를 이용해 세슘을 발견했다.

이듬해인 1861년 두 사람은 광물 레피돌라이트를 같은 방법으로 조사하다가 짙은 붉은색의 새로운 스펙트럼선을 발견했고, 이를 루비듐으로 발표했다. 분젠은 이후 루비듐 화합물을 분리하고 금속에 가까운 시료도 얻었다.

20세기 후반 루비듐은 물리학의 무대에 다시 등장했다. 1995년 에릭 코넬과 칼 위먼은 루비듐-87 원자 기체를 절대영도 가까이 냉각해 최초의 보스-아인슈타인 응축을 만들었고, 이 업적으로 볼프강 케테를레와 함께 2001년 노벨 물리학상을 받았다.

이름의 유래

이름은 라틴어로 '짙은 붉은색'을 뜻하는 루비두스(rubidus)에서 왔다. 분광기에 나타난 선명한 붉은 선을 기념한 이름이다. 원소 기호는 Rb이며, 보석 루비와 어원이 같다. 한국어 이름 '루비듐'은 표기 변화 없이 쓰인다.

주요 용도

• 원자시계: 루비듐 원자의 초미세 전이 주파수를 이용한 시계는 작고 값이 비교적 싸서 통신 기지국, 방송 장비, 위성항법(GPS 등) 위성에 쓰인다.
• 기초 물리 연구: 레이저로 냉각하기 쉬워 원자 간섭계, 양자 시뮬레이션, 보스-아인슈타인 응축 실험에 가장 흔히 쓰이는 원소 가운데 하나다.
• 의료: 루비듐-82는 심장 근육의 혈류를 보는 PET 검사에 쓰인다.
• 기타: 광전관, 특수 유리, 증기 셀 자력계 등에 소량 쓰인다.

동위원소

자연계 루비듐은 안정한 루비듐-85(약 72%)와 방사성인 루비듐-87(약 28%)로 이루어진다. 루비듐-87은 반감기가 약 490억 년으로 우주 나이보다 길며, 베타 붕괴해 스트론튬-87이 된다. 이 관계를 이용한 '루비듐-스트론튬 연대측정'은 오래된 암석과 운석의 나이를 재는 대표 방법이다. 의료용 루비듐-82는 반감기가 약 75초에 불과해 스트론튬-82 발생기에서 검사 직전에 뽑아 쓴다.

생활 속 원소

루비듐은 독자 광물을 거의 만들지 않고 레피돌라이트나 폴루사이트 같은 광물에 포타슘·세슘과 함께 섞여 있으며, 리튬·세슘 생산의 부산물로 얻는다. 지각에는 생각보다 많아 구리나 아연과 비슷한 수준으로 존재한다.

우리 몸은 루비듐을 포타슘과 비슷하게 취급해 세포 안으로 받아들이며, 몸속에도 미량이 들어 있다. 필수 원소는 아니다. 금속 루비듐은 공기와 수분을 차단한 유리 앰플이나 기름 속에 보관한다. 물에 닿으면 수소가 발생하며 폭발적으로 반응하기 때문이다.