페르뮴

Fermium
악티늄족 원소의 일종으로, 원자번호는 100번. 원소기호 Fm


연구용으로 쓰이는 페르뮴-이터븀 합금.


아이비 마이크의 폭발 실험 잔해로 오염된 산호에서 처음 발견되었다.


레이저를 쪼여 빛을 흡수한 원자를 이온화시키고, 생성된 페르뮴 이온을 다른 파장의 레이저로 검출한다. 이런 식으로 페르뮴을 검출한다.

페르뮴은 1952년 미국에서 있었던 수소폭탄 실험에서 얻은 재에서 아인슈타이늄과 함께 발견된 원소이다. 아인슈타이늄과 마찬가지로 페르뮴도 군사기밀로 취급되어 1955년까지 발견이 공표되지 않았다.

원소 명칭은 물리학자 엔리코 페르미의 이름에서 유래되었다. 그는 다름아닌 핵무기제조에 관여한 물리학자로, 후에 제조에 관여한 것을 후회해 수소폭탄의 제조를 반대했다.

순수한 페르뮴은 육안으로 관측할 정도의 양이 분리되지 않았으며 전부 연구용 합금 형태로 극미량만 존재한다.
페르뮴은 전형적인 후기 악티늄족 원소들과 비슷한 화학적 성질을 가지며 산화수는 +3이며 드물게 +2가 되기도 한다.
녹는점과 밀도 결정구조 등의 몇몇 물리적 성질은 원소량의 절대적 부족으로 인하여 확실치 않다.

인공 방사성 원소로, 원자로 등에서 중성자흡수로 합성가능한 마지막 원소이다. 중성자를 다량 먹고 중간에 핵분열을 하는 동위 원소도 거치기 때문에도 있지만, 반감기가 짧아 오래 버티지 못해 다량을 얻는 것은 불가능하고 매우 소량의 페르뮴만 얻을 수 있다. 중성자를 무한정 먹어도 258Fm는 반감기가 3.2×10^-4초밖에 되지 않으며 100% 자발핵분열로 붕괴하기 때문에 결국 257Fm이 반감기 100.4일의 마지막 동위 원소라는 것이다. 다만 초신성 폭발시 일어나는 고속 중성자 포획 과정에서는 원자로와는 비교도 안될정도로 중성자가 많이 발생하기 때문에 이보다 무거운 원소도 생성될 것으로 예상된다.

반감기가 100.4일이나 되는 동위체인 257Fm이 있음에도 ㎎단위까지 분리하지 못한 이유는 핵반응의 과정에 원인이 있다. 253Es이 중성자를 흡수하면 254Es이 된다. 254Es은 열중성자로에서는 97%, 고속중성자(자원중성자)로에서는 63%가 핵분열이 되는 핵분열동위체이다. 그 다음 소량이 255Es으로 변하는데 반감기가 39.8일밖에 되지 않아 65%가 255Fm으로 붕괴하고 35%가 256Es을 거쳐 256Fm으로 붕괴되는데 255Fm도 핵분열성 동위체로 핵분열을 한다. 결국 핵분열하는 동위체를 거치기 때문에 양이 줄게 된다.

하지만 결정적인 가장 큰 이유는 255Fm과 256Fm의 반감기이다. 이들의 반감기는 각각 20.07시간, 2시간 37분 42초에 불과하기 때문에 중성자를 흡수하기도 전에 각각 99.2%, 99.9%이상이 알파붕괴를 해서 캘리포늄의 동위체로 붕괴된다는 것. 결국 페르뮴-257은 극소량이 형성되어 고성능 현미경으로나 관측할 수 있을 만큼이나 생성될 수밖에 없는 매우 어려운 조건일 수밖에 없다.