리버모륨 동위 원소
1. 개요
리버모륨의 동위 원소는 원자 번호 116인 리버모륨의 서로 다른 핵종들을 의미한다. 현재까지 288Lv, 289Lv, 290Lv, 291Lv, 292Lv, 293Lv, 293mLv, 294Lv 등 8개의 동위 원소가 확인되었으며, 이들은 모두 알파 붕괴를 통해 붕괴한다. 리버모륨 동위 원소는 핵합성, 특히 열융합 반응과 붕괴 생성물을 통해 생성되며, 다양한 이론적 계산을 통해 붕괴 특성과 핵반응 단면적을 연구한다.
| 원소 기호 | Lv |
|---|---|
| 누베이스2020 참조 | 예 |
| 질량수 | 290 |
|---|---|
| 기호 | Lv |
| 존재 비율 | 합성 |
| 반감기 | 9 밀리초 |
| 붕괴 방식 | 알파 붕괴 |
| 붕괴 생성물 | 286Fl |
| 붕괴 방식 2 | 자발적 핵분열 |
| 질량수 2 | 291 |
| 기호 2 | Lv |
| 존재 비율 2 | 합성 |
| 반감기 2 | 26 밀리초 |
| 붕괴 방식 3 | 알파 붕괴 |
| 붕괴 생성물 2 | 287Fl |
| 질량수 3 | 292 |
| 기호 3 | Lv |
| 존재 비율 3 | 합성 |
| 반감기 3 | 16 밀리초 |
| 붕괴 방식 4 | 알파 붕괴 |
| 붕괴 생성물 3 | 288Fl |
| 질량수 4 | 293 |
| 기호 4 | Lv |
| 존재 비율 4 | 합성 |
| 반감기 4 | 70 밀리초 |
| 붕괴 방식 5 | 알파 붕괴 |
| 붕괴 생성물 4 | 289Fl |
| 질량수 5 | 293m |
| 기호 5 | Lv |
| 존재 비율 5 | 합성 |
| 반감기 5 | 80 밀리초 |
| 붕괴 방식 6 | 알파 붕괴 |
| 붕괴 생성물 5 | ? |
-
원소별 동위 원소 목록 -
탄소 동위 원소
탄소 동위원소는 양성자 수는 6개로 같지만 중성자 수가 다른 탄소의 여러 형태로, 자연계에는 안정 동위원소인 탄소-12, 탄소-13과 방사성 동위원소인 탄소-14가 존재하며, 각각 원자 질량 단위 기준, 핵자기 공명 분광법, 방사성탄소연대측정법 등에 활용되고 비율 분석은 다양한 학문 분야에서 과거 환경 연구에 사용된다. -
원소별 동위 원소 목록 -
베릴륨 동위 원소
베릴륨 동위 원소는 자연계에 주로 존재하는 안정 동위원소 베릴륨-9와 방사성 동위원소로 구성되며, 베릴륨-7과 베릴륨-10은 우주선에 의해 생성되어 연구에 활용되고, 베릴륨은 안정 동위원소가 하나뿐인 특이한 원소이다.
2. 리버모륨 동위 원소
리버모륨은 현재 290Lv, 291Lv, 292Lv, 293Lv의 네 가지 동위 원소가 알려져 있으며, 모두 알파 붕괴를 통해 플레로븀 동위 원소로 붕괴한다.
2.1. 리버모륨 동위 원소 목록
| 핵종 | Z(p) | N(n) | 동위 원소 질량 (u) | 반감기 | 붕괴 방식 | 붕괴 생성물 | 핵 스핀 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 288Lv | 116 | 172 | <1 ms | α | 284Fl | 0+ | |
| 289Lv | 116 | 173 | 289.19802(54)# | α | 285Fl | ||
| 290Lv | 116 | 174 | 290.19864(71)# | 15(+26-6) ms | α | 286Fl | 0+ |
| 291Lv | 116 | 175 | 291.20101(67)# | 6.3(+116-25) ms | α | 287Fl | |
| 292Lv | 116 | 176 | 292.20197(82)# | 18.0(+16-6) ms | α | 288Fl | 0+ |
| 293Lv | 116 | 177 | 293.20458(55)# | 53(+62-19) ms | α | 289Fl | |
| 293mLv | 720(290)# keV | 80(+60-60)ms | α | ||||
| 294Lv | 116 | 178 | 54# ms | α ? | 290Fl | 0+ | |
2.2. 핵합성
리버모륨은 오가네손의 붕괴 과정에서도 관찰되었다. 2006년 10월, 캘리포늄-249에 칼슘-48 이온을 충돌시켜 오가네손 원자 3개가 검출되었으며, 이후 리버모륨으로 빠르게 붕괴되었다고 발표되었다. 딸핵종 290Lv의 관찰은 어미핵종이 294Og임을 확인하게 해주었고, 오가네손 합성을 입증했다.
1999년, 로렌스 버클리 국립 연구소의 연구진은 Physical Review Letters에 게재된 논문에서 293Og의 합성을 발표했으나, 다음 해에 다른 연구자들이 결과를 재현할 수 없어 철회되었다. 2002년 6월, 연구소장은 이 두 원소의 발견에 대한 최초 주장이 주 저자인 빅토르 니노프가 조작한 데이터에 근거했음을 발표했다.
2.2.1. 냉융합
1995년, GSI 연구진은 290Lv영어를 방사성 포획(x=0) 생성물로 합성하려는 시도를 했다. 6주간의 실험에서 어떠한 원자도 검출되지 않았고, 단면적 한계는 3 pb에 달했다.
2.2.2. 열융합
이 절에서는 소위 "핫" 핵융합 반응을 통해 리버모륨 핵을 합성하는 방법에 대해 다룬다. 이러한 과정은 높은 여기 에너지(약 40~50 MeV)에서 복합 핵을 생성하며, 이는 핵분열로부터의 생존 확률을 감소시킨다. 여기된 핵은 3~5개의 중성자를 방출하며 바닥 상태로 붕괴된다. Ca 핵을 이용한 핵융합 반응은 일반적으로 중간 여기 에너지(약 30~35 MeV)를 가진 복합 핵을 생성하며, 때로는 "웜" 핵융합 반응이라고도 한다. 이는 부분적으로 이러한 반응으로부터 비교적 높은 수율을 얻는 결과를 낳는다.
2.2.3. 붕괴 생성물
리버모륨은 오가네손의 붕괴 과정에서도 관찰되었다. 2006년 10월, 캘리포늄-249에 칼슘-48 이온을 충돌시켜 오가네손 원자 3개가 검출되었으며, 이후 리버모륨으로 빠르게 붕괴되었다고 발표되었다.
딸핵종 290Lv의 관찰은 어미핵종이 294Og임을 확인하게 해주었고, 오가네손의 합성을 입증했다.
2.2.4. 폐기된 동위 원소
1999년, 로렌스 버클리 국립 연구소의 연구진은 Physical Review Letters에 게재된 논문에서 293Og(오가네손 참조)의 합성을 발표했다. 그들이 주장한 동위 원소 289Lv는 0.64ms의 반감기를 가지며 11.63 MeV 알파 방출로 붕괴되었다. 그 다음 해에, 다른 연구자들이 결과를 재현할 수 없었기에 철회를 발표했다. 2002년 6월, 연구소장은 이 두 원소의 발견에 대한 최초 주장이 주 저자인 빅토르 니노프가 조작한 데이터에 근거했음을 발표했다.
2.3. 동위 원소 발견 연대표
3. 이론적 계산
양자 터널링 모델에 대한 이론적 계산은 293Lv영어와 292Lv영어의 합성에 관한 실험 데이터를 뒷받침한다.
다음 표는 리버모륨 동위 원소를 직접 생성하는 열핵융합 반응에 대한 단면적과 여기 에너지를 제공한다. 굵은 글씨로 표시된 데이터는 여기 함수 측정에서 파생된 최대값을 나타낸다. "+"는 관찰된 출구 채널을 나타낸다.
다음 표는 다양한 표적-발사체 조합에 대한 계산을 통해 여러 중성자 증발 채널로부터의 핵반응 단면적 수율에 대한 추정치를 제공한다. 예상 수율이 가장 높은 채널이 표시되어 있다.
DNS = 이핵 시스템; σ = 핵반응 단면적
3.1. 붕괴 특성
리버모륨 동위 원소는 모두 알파 붕괴를 통해 붕괴한다. 현재까지 알려진 리버모륨 동위 원소는 290Lv, 291Lv, 292Lv, 293Lv 네 가지이다.
양자 터널링 모델에 대한 이론적 계산은 293Lv와 292Lv의 합성에 관한 실험 데이터를 뒷받침한다.
3.2. 증발 잔류 핵반응 단면적
1995년, GSI 연구진은 290Lv영어를 방사성 포획(x=0) 생성물로 합성하려는 시도를 했다. 6주간의 실험에서 어떠한 원자도 검출되지 않았고, 단면적 한계는 3 pb에 달했다.
다음 표는 리버모륨 동위 원소를 직접 생성하는 열융합 반응에 대한 단면적과 여기 에너지를 제공한다. 굵은 글씨로 표시된 데이터는 여기 함수 측정에서 파생된 최대값을 나타낸다. "+"는 관찰된 출구 채널을 나타낸다.
다음 표는 다양한 표적-발사체 조합에 대한 계산을 통해 여러 중성자 증발 채널로부터의 핵반응 단면적 수율에 대한 추정치를 제공한다. 예상 수율이 가장 높은 채널이 표시되어 있다.
DNS = 이핵 시스템; σ = 핵반응 단면적