다름슈타튬

3. 동위원소

4. 성질

핵물리적 특성을 제외하고는, 다름슈타튬(Darmstadtium) 또는 그 화합물의 어떤 특성도 측정되지 않았다. 이는 극도로 제한적이고 비용이 많이 드는 생산 때문이며^[30] 다름슈타튬(그리고 그 모핵종)이 매우 빠르게 붕괴되기 때문이다. 다름슈타튬 금속의 특성은 여전히 알려지지 않았으며 예측값만 이용 가능하다.

무거운 원자핵은 일반적으로 질량 차이가 큰 두 개의 다른 원자핵을 핵융합 반응시켜 생성한다.^[49] 입자 가속기로 가속된 가벼운 원자핵을 무거운 원자핵 표적에 충돌시키면, 쿨롱의 법칙에 의한 반발력을 극복하고 강한 상호작용에 의해 두 핵이 합쳐질 수 있다. 이때 생성된 복합핵은 높은 여기 상태에 있으며, 안정화되기 위해 핵분열을 일으키거나 중성자 또는 감마선을 방출한다.^[52] 이 과정은 매우 짧은 시간(약 10^-16초) 안에 일어난다.^[52]

생성된 새로운 원자핵은 분리 장치를 거쳐 다른 입자들과 분리된 후^[54] 표면 장벽형 반도체 검출기로 옮겨져 충돌 위치, 에너지, 시간 등이 기록된다.^[54] 이 이동 과정에 약 10^-6초가 소요되므로, 원자핵은 검출될 때까지 이 시간 동안 붕괴하지 않고 생존해야 한다. 붕괴가 일어나면 그 위치, 에너지, 시간 또한 기록된다.^[54]

원자핵의 안정성은 강한 상호작용에 의해 유지되지만, 그 범위가 매우 짧아 원자핵이 커질수록 가장 바깥쪽 핵자(양성자와 중성자)에 미치는 영향은 작아진다. 반면, 양성자 간의 정전기적 반발력은 범위 제한 없이 작용하여 원자핵을 불안정하게 만든다. 따라서 다름슈타튬과 같은 무거운 원소의 원자핵은 주로 알파 붕괴나 자발 핵분열을 통해 붕괴하는 경향이 있다.^[55] 알파 붕괴는 방출된 알파 입자와 붕괴 생성물을 통해 원래의 핵을 비교적 쉽게 추적할 수 있다. 그러나 자발 핵분열은 다양한 원자핵을 생성물로 만들기 때문에, 딸핵만으로는 원래의 핵을 특정하기 어렵다.

물리학자들은 검출기에서 수집된 입자의 충돌 및 붕괴 정보를 분석하여 새로운 원소의 생성을 확인하려 하지만, 데이터가 불충분하거나 해석 오류의 가능성이 존재한다. 이러한 핵물리학적 특성과 실험적 어려움으로 인해 다름슈타튬의 다른 성질들은 아직 이론적인 예측에 의존하고 있다.

4. 1. 화학적 성질 (예측)

5. 실험적 화학

다름슈타튬의 화학적 특성은 아직 명확하게 밝혀지지 않았다.^[36][90] 이는 다름슈타튬 동위원소의 반감기가 짧고, 매우 적은 양으로만 연구할 수 있어 휘발성 화합물 연구가 제한적이기 때문이다.^[36][90] 소량으로 연구 가능한 몇 안 되는 다름슈타튬 화합물 중 하나는 육플루오린화 다름슈타튬(DsF₆)이다. 이는 같은 족의 더 가벼운 원소인 백금의 화합물 육플루오르화백금(PtF₆)이 60°C 이상에서 휘발성을 가지므로, 다름슈타튬의 유사 화합물 역시 충분히 휘발성을 가질 것으로 예상되기 때문이다.^[31][82] 팔플루오린화물(DsF₈) 또한 휘발성을 가질 가능성이 있다.^[70]

초악티늄 원소의 화학적 특성을 연구하려면 최소 4개의 원자를 생성해야 하며, 사용하는 동위원소의 반감기는 최소 1초 이상, 생성 속도는 주당 최소 1개 이상이어야 한다.^[31][82] 현재까지 알려진 다름슈타튬 동위원소 중 가장 안정한 ²⁸¹Ds는 반감기가 약 13~14초^[36][90]로 화학 연구에 충분히 길다.^[31][82] 하지만 낮은 생성 속도를 높여야 하고, 통계적으로 의미 있는 결과를 얻기 위해 실험을 몇 주 또는 몇 달간 지속해야 하는 어려움이 있다.^[70] 또한, 생성된 다름슈타튬 동위원소를 지속적으로 분리하고 검출하는 자동화된 시스템이 필요하며, 이는 기체상 및 용액 상태에서의 화학 실험에 필수적이다. 보륨(Bohrium)이나 하슘(Hassium) 연구에 사용된 분리 기술을 일부 활용할 수 있다.^[70] 그러나 다름슈타튬의 실험 화학은 코페르니슘(Copernicium)부터 리버모륨(Livermorium)에 이르는 더 무거운 원소들에 비해 상대적으로 주목받지 못했다.^{[36][37][70][90][91]}

중성자가 더 많은 다름슈타튬 동위원소들이 더 안정적일 것으로 예측되어 화학 연구에 더 유망할 수 있다.^{[24][76][31][70][82]} 하지만 이러한 동위원소들은 주로 더 무거운 원소의 알파 붕괴를 통해 간접적으로만 생성될 수 있으며,^{[38][39][40][92][93][94]} 이는 화학 연구에 직접 합성만큼 유리하지 않다.^[70] 예를 들어, ²⁷⁶Ds와 ²⁷⁷Ds는 토륨-232(²³²Th)와 칼슘-48(⁴⁸Ca)의 반응으로 직접 생성될 가능성이 있었으나^{[41][42][70][95][96]}, 낮은 수율이 예상되었다. 2022년, 여러 시도 끝에 ²⁷⁶Ds 원자 1개가 이 반응으로 생성되었지만, 예측대로 반감기가 밀리초보다 짧고 수율이 낮았다.^[15][97] 또한 ²⁷⁷Ds는 플레로븀(Flerovium)-285(²⁸⁵Fl)의 손녀 핵종으로 간접 합성되었으나, 반감기가 3.5밀리초(ms)로 화학 연구에는 너무 짧은 것으로 밝혀졌다.^{[16][39][98][93]} 따라서 현재로서는 화학 연구에 충분한 반감기를 가진 유일한 동위원소는 플레로븀(Flerovium)-289(²⁸⁹Fl)의 손녀 핵종으로 생성되는 ²⁸¹Ds이다.^[43][99]

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