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붕소 동위 원소

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목차

1. 개요

붕소의 동위 원소는 질량수가 6에서 21 사이이며, 핵물리학 연구에 중요한 정보를 제공한다. 붕소-10과 붕소-11은 안정적인 동위 원소이며, 붕소-10은 붕소 중성자 포획 암 치료법에 사용된다. 붕소-8은 반감기가 짧고, 태양 중성미자 연구 및 암흑 물질 직접 검출 실험의 배경으로 작용한다.

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2. 동위 원소 목록

기호Z(p)N(n)동위 원소 질량 (u)반감기붕괴 방식[16]붕괴 생성물핵 스핀전형적
동위 원소
구성비
(몰 분율)자연적
구성비
변동 범위
(몰 분율)6B516.04681(75)#7B527.02992(8)s
[1.4(2) MeV]p(−)8B538.0246072(11)770(3) msβ+22+9B549.0133288(11)s
[0.54(21) keV]p−10B5510.0129370(4)안정3+0.199(7)0.18929 – 0.2038611B5611.0093054(4)안정−0.801(7)0.79614 – 0.8107112B5712.0143521(15)20.20(2) msβ− (98.4%)1+rowspan=2|rowspan=2|β−, α (1.6%)13B5813.0177802(12)17.33(17) msβ− (99.72%)−rowspan=2|rowspan=2|β−, n (0.279%)14B5914.025404(23)12.5(5) msβ− (93.96%)2−rowspan=2|rowspan=2|β−, n (6.04%)15B51015.031103(24)9.87(7) msβ−, n (93.6%)−rowspan=3|rowspan=3|β− (6.0%)β−, 2n (0.40%)16B51116.03981(6)<190×10−12 s
[<0.1 MeV]n0−17B51217.04699(18)5.08(5) msβ−, n (63.0%)(−)rowspan=5|rowspan=5|β− (22.1%)β−, 2n (11.0%)β−, 3n (3.5%)β−, 4n (0.40%)18B51318.05560(86)#<26 nsn(4−)#19B51419.06373(43)#2.92(13) msβ−(−)#20B[15]51520.07451(59)>912.4 ysn(1-,2-)21B[15]51621.08415(60)>760 ys2n(3/2-)



붕소는 원자 번호 5번 원소로, 2개의 안정 동위 원소(10B, 11B)와 여러 방사성 동위 원소를 가진다. 각 동위 원소의 정보는 위 표와 같다.[16]

2. 1. 붕소-6

붕소-6(6B)은 양성자 5개와 중성자 1개로 구성된 붕소의 동위 원소이다. 동위체 질량은 6.04681(75)# u이며, 반감기는 알려져 있지 않다. 핵 스핀 수는 명확한 데이터가 없어 괄호 안에 표기한다.[15]

2. 2. 붕소-7

붕소-7(7B)은 양성자 5개와 중성자 2개로 구성된 붕소의 동위 원소이다. 동위체 질량은 7.02992(8) u이며, 반감기는 350(50)E-24 s [1.4(2) MeV]로 매우 짧다. 핵 스핀 수는 (3/2-)이다.[15]

2. 3. 붕소-8

붕소-8(8B)은 붕소의 동위 원소로, 의 반감기를 가지며 β+ 붕괴를 통해 베릴륨-8로 변환된다. 이는 리튬-11과 같은 중성자 헤일로 핵과는 대조적으로, 느슨하게 결합된 양성자를 가진 헤일로 핵의 가장 강력한 후보이다.[12]

태양 내 붕소-8 베타 붕괴로부터 발생하는 중성미자는 전체 태양 중성미자 플럭스의 약 80 ppm에 불과하지만, 10 MeV를 중심으로 더 높은 에너지를 가진다.[13] 이러한 특징은 암흑 물질 직접 검출 실험의 중요한 배경이 되며,[14] 암흑 물질 직접 검출 실험이 궁극적으로 마주하게 될 중성미자 플로어의 첫 번째 구성 요소이다.

붕소-8의 자세한 정보는 아래 표와 같다.

동위 원소
핵종		Z(p)N(n)동위체 질량 (u)반감기핵 스핀 수
8B538.0246072(11)770(3) ms2+


2. 4. 붕소-9

붕소-9는 붕소의 동위 원소 중 하나로 양성자 5개와 중성자 4개로 구성된다. 동위체 질량은 9.0133288(u)이며, 반감기는 800(300)E-21 s [0.54(21) keV]이다. 붕소-9의 핵 스핀은 3/2-이다.[15]

2. 5. 붕소-10

붕소-10(10B)은 양성자 5개와 중성자 5개로 구성된 붕소의 안정 동위 원소이다. 붕소-10의 동위체 질량은 10.0129370(4) u이며, 안정 동위 원소이므로 반감기는 없다. 핵 스핀 수는 3+이며, 자연에서 붕소 동위 원소 중 약 19.9%(존재비 범위는 0.18929~0.20386)를 차지한다.[15] 붕소-10은 붕소 중성자 포획 암 치료법에서 일부 뇌종양의 실험적 치료에 사용된다.

2. 6. 붕소-11

붕소-11(11B)은 붕소의 안정 동위 원소로, 자연에 존재하는 붕소의 약 80%를 차지한다.[15] 양성자 5개와 중성자 6개로 구성되어 있으며, 핵 스핀 수는 3/2-이다. 붕소-11의 동위체 질량은 11.0093054(4) u이다.

동위 원소 핵종Z(p)N(n)동위체 질량 (u)핵 스핀 수자연 존재비자연 존재비 (범위)
11B5611.0093054(4)3/2-0.801(7)0.79614-0.81071


2. 7. 붕소-12

붕소-12(12B)는 양성자 5개와 중성자 7개로 구성된 붕소의 동위 원소이다. 동위체 질량은 12.0143521(15) u이며, 반감기는 20.20(2) ms이다. 붕소-12의 핵 스핀 수는 1+이다.[15]

2. 8. 붕소-13

붕소-13(13B)은 붕소의 동위 원소 중 하나로 양성자 5개와 중성자 8개로 구성된다. 동위체 질량은 13.0177802(12) u이며, 반감기는 17.33(17) ms이다. 핵 스핀 수는 3/2-이다.[15]

붕소-13 정보
양성자 수5
중성자 수8
동위체 질량 (u)13.0177802(12)
반감기17.33(17) ms
핵 스핀 수3/2-


2. 9. 붕소-14

붕소-14는 붕소의 동위 원소 중 하나로 양성자 5개와 중성자 9개로 구성되어 있다. 동위체 질량은 14.025404(23) u이며, 반감기는 12.5(5) ms이다. 핵 스핀 수는 2-이다.[15]

2. 10. 붕소-15

붕소-15(15B)는 붕소의 동위 원소 중 하나로 양성자 5개와 중성자 10개로 구성되어 있다. 붕소-15의 동위체 질량은 15.031103(24) u이며, 반감기는 9.87(7) ms이다. 핵 스핀 수는 3/2-이다.[15]

2. 11. 붕소-16

붕소-16은 붕소 동위 원소 중 하나로, 양성자 5개와 중성자 11개로 구성된다. 동위체 질량은 16.03981(6) u이며, 반감기는 190E-12 s 미만이다. 핵 스핀 수는 0-이다.[15]

2. 12. 붕소-17

붕소-17은 양성자 5개와 중성자 12개로 구성된 붕소의 동위 원소이다. 동위체 질량은 17.04699(18) u이며, 반감기는 5.08(5) ms이다. 핵 스핀 수는 3/2-이다.[15]

2. 13. 붕소-18

붕소-18은 붕소 동위 원소 중 하나로, 양성자 5개와 중성자 13개로 구성되어 있다. 동위체 질량은 18.05560(22) u이며, 반감기는 26ns 미만으로 매우 짧다. 핵 스핀 수는 (4-)이다.[15]

2. 14. 붕소-19

붕소-19(19B)는 양성자 5개와 중성자 14개로 구성된 붕소의 동위 원소이다. 동위체 질량은 19.06417(56) u이며, 반감기는 2.92(13) ms이다. 핵 스핀 수는 (3/2-)이다.[15]

동위 원소양성자(p)중성자(n)동위체 질량(u)반감기핵 스핀 수
19B51419.06417(56)2.92(13) ms(3/2-)


2. 15. 붕소-20

붕소-20은 붕소 동위 원소 중 하나로, 양성자 5개와 중성자 15개로 구성된다. 붕소-20의 동위체 질량은 20.07451(59)이며, 912.4 ys(년) 이상의 반감기를 가지는 것으로 알려져 있다.[15] 핵 스핀은 (1-, 2-)이다.[15]

2. 16. 붕소-21

붕소-21[15]은 양성자 5개와 중성자 16개로 구성된 붕소의 동위 원소이다. 핵 스핀은 (3/2−)이며, 반감기는 760 ys보다 크다.

3. 붕소-8

Boron-8|붕소-8영어은 붕소의 동위 원소로, 반감기가 이며 β+ 붕괴를 통해 베릴륨-8로 변환된다. 이는 리튬-11과 같은 중성자 헤일로 핵과는 대조적으로, 느슨하게 결합된 양성자를 가진 헤일로 핵의 가장 강력한 후보이다.[12]

태양 내 Boron-8|붕소-8영어 베타 붕괴로부터 발생하는 중성미자는 전체 태양 중성미자 플럭스의 약 80 ppm에 불과하지만, 10 MeV를 중심으로 더 높은 에너지를 가진다.[13] 이는 암흑 물질 직접 검출 실험의 중요한 배경이 되며,[14] 암흑 물질 직접 검출 실험이 결국 마주하게 될 중성미자 플로어의 첫 번째 구성 요소이다.

4. 응용

붕소-10은 뇌종양의 실험적 치료법인 중성자 포획 치료법에 사용된다.

4. 1. 붕소-10

10B는 뇌종양의 실험 단계 치료법인 붕소 중성자 포획 암 치료법에 사용된다.

참조

[1] 문서
[2] 문서
[3] 문서
[4] 문서
[5] 문서
[6] 문서
[7] 웹사이트 Atomic Weight of Boron https://ciaaw.org/bo[...]
[8] 문서
[9] 문서
[10] 문서
[11] 논문 First observation of 20B and 21B
[12] 논문 Towards laser spectroscopy of the proton-halo candidate boron-8 2017-11
[13] 논문 Review of solar neutrino experiments
[14] 논문 Physics from solar neutrinos in dark matter direct detection experiments 2016
[15] 논문 First observation of 20B and 21B
[16] URL http://www.nucleonic[...]


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