페르뮴 동위 원소

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1. 개요
2. 페르뮴 동위 원소 목록
- 2.1. 표준 동위 원소 표
- 2.2. 동위 원소 발견 연대기
3. 페르뮴 동위 원소의 특징
4. 페르뮴의 생성
- 4.1. 핵반응
5. 페르뮴의 이용
참조

1. 개요

페르뮴 동위 원소는 원자 번호 100번인 페르뮴의 여러 핵종을 의미하며, 질량수가 241부터 260까지 다양하다. 대부분 알파 붕괴를 통해 칼리포늄 동위 원소로 붕괴하거나 자발 핵분열을 한다. 페르뮴 동위 원소는 반감기가 수 마이크로초에서 수백 일까지 다양하며, ²⁵⁷Fm이 가장 안정적이고 ²⁵⁸Fm이 가장 짧은 반감기를 가진다. 일부 동위 원소는 핵 이성질체를 갖는다.

2. 페르뮴 동위 원소 목록

페르뮴은 양성자를 100개 가진 동위 원소로, 현재까지 ²⁴¹Fm부터 ²⁶⁰Fm까지 알려져 있다. 이 중 가장 안정한 동위 원소는 ²⁵⁷Fm이며, 반감기는 100.5일이다.

페르뮴 동위 원소는 대부분 알파 붕괴를 통해 칼리포늄 동위 원소로 붕괴하거나, 자발 핵분열을 일으킨다. 일부는 β⁺ 붕괴를 통해 아인슈타이늄 동위 원소가 되기도 한다.

'표준 동위 원소 표' 하위 섹션에 각 동위 원소의 자세한 정보가 표로 정리되어 있으며, '동위 원소 발견 연대기' 하위 섹션에는 발견 연도와 핵반응식이 표 형태로 제시되어 있다.

2. 1. 표준 동위 원소 표

핵종	Z(양성자)	N(중성자)	동위 원소 질량 (u)	반감기	붕괴 방식	붕괴 생성물	핵 스핀
²⁴¹Fm	100	141	241.07421(32)#	730(60) µs	SF (>78%) α (<14%)	다양 ²³⁷Cf	5/2#+
²⁴²Fm	100	142	242.07343(43)#	0.8(2) ms	SF α (드묾)	다양 ²³⁸Cf	0+
²⁴³Fm	100	143	243.07447(23)#	231(9) ms	α (91%) SF (9%) β⁺ (드묾)	²³⁹Cf 다양 ²⁴³Es	7/2-#
²⁴⁴Fm	100	144	244.07404(22)#	3.12(8) ms	SF (99%) α (1%)	다양 ²⁴⁰Cf	0+
²⁴⁵Fm	100	145	245.07535(21)#	4.2(13) s	α (95.7%) β⁺ (4.2%) SF (0.13%)	²⁴¹Cf ²⁴⁵Es 다양	1/2+#
²⁴⁶Fm	100	146	246.075350(17)	1.54(4) s	α (85%) β⁺ (10%) β⁺, SF (10%) SF (4.5%)	²⁴²Cf ²⁴⁶Es 다양 다양	0+
²⁴⁷Fm	100	147	247.07695(12)#	31(1) s	α (>50%) β⁺ (<50%)	²⁴³Cf ²⁴⁷Es	(7/2+)
²⁴⁸Fm	100	148	248.077186(9)	35.1(8) s	α (93%) β⁺ (7%) SF (0.10%)	²⁴⁴Cf ²⁴⁸Es 다양	0+
²⁴⁹Fm	100	149	249.078928(7)	1.6(1) min	β⁺ (85%) α (15%)	²⁴⁹Es ²⁴⁵Cf	(7/2+)#
²⁵⁰Fm	100	150	250.079521(9)	30.4(15) min	α (90%) ε (10%) SF (6.9E-3%)	²⁴⁶Cf ²⁵⁰Es 다양	0+
^250mFm	1199.2(10) keV			1.92(5) s	IT	²⁵⁰Fm	(8-)
²⁵¹Fm	100	151	251.081540(16)	5.30(8) h	β⁺ (98.2%) α (1.8%)	²⁵¹Es ²⁴⁷Cf	(9/2-)
^251mFm	200.09(11) keV			21.1(16) µs			(5/2+)
²⁵²Fm	100	152	252.082467(6)	25.39(4) h	α (99.99%) SF (0.0023%) β⁺β⁺ (드묾)	²⁴⁸Cf 다양 ²⁵²Cf	0+
²⁵³Fm	100	153	253.085185(4)	3.00(12) d	ε (88%) α (12%)	²⁵³Es ²⁴⁹Cf	(1/2)+
²⁵⁴Fm	100	154	254.0868544(30)	3.240(2) h	α (99.94%) SF (0.0592%)	²⁵⁰Cf 다양	0+
²⁵⁵Fm	100	155	255.089964(5)	20.07(7) h	α SF (2.4E-5%)	²⁵¹Cf 다양	7/2+
²⁵⁶Fm	100	156	256.091774(8)	157.6(13) min	SF (91.9%) α (8.1%)	다양 ²⁵²Cf	0+
²⁵⁷Fm	100	157	257.095106(7)	100.5(2) d	α (99.79%) SF (0.21%)	²⁵³Cf 다양	(9/2+)
²⁵⁸Fm	100	158	258.09708(22)#	370(14) µs	SF	다양	0+
²⁵⁹Fm	100	159	259.1006(3)#	1.5(3) s	SF	다양	3/2+#
²⁶⁰Fm	100	160	260.10281(55)#	1# min			0+

#으로 표시된 값은 순수하게 실험값으로 산출된 것이 아니라, 일부 체계적인 경향에서 유도된 추정값을 포함하고 있다.
수치의 마지막에 괄호로 표기된 것은 해당 값의 오차를 나타낸다.
동위 원소 번호에 붙어 있는 "m"은 해당 핵 이성체를 의미한다.

2. 2. 동위 원소 발견 연대기

페르뮴 동위 원소 발견 연대기
동위 원소	발견 연도	핵반응
²⁴¹Fm	2008년	²⁰⁴Pb(⁴⁰Ar,3n)
²⁴²Fm	1975년	²⁰⁴Pb(⁴⁰Ar,2n), ²⁰⁶Pb(⁴⁰Ar,4n)
²⁴³Fm	1981년	²⁰⁶Pb(⁴⁰Ar,3n)
²⁴⁴Fm	1967년	²³³U(¹⁶O,5n)
²⁴⁵Fm	1967년	²³³U(¹⁶O,4n)
²⁴⁶Fm	1966년	²³⁵U(¹⁶O,5n)
²⁴⁷Fm	1967년	²³⁹Pu(¹²C,4n)
²⁴⁸Fm	1958년	²⁴⁰Pu(¹²C,4n)
²⁴⁹Fm	1960년	²³⁸U(¹⁶O,5n)
²⁵⁰Fm	1954년	²³⁸U(¹⁶O,4n)
²⁵¹Fm	1957년	²⁴⁹Cf(α,2n)
²⁵²Fm	1956년	²⁴⁹Cf(α,n)
²⁵³Fm	1957년	²⁵²Cf(α,3n)
²⁵⁴Fm	1954년	중성자 포획
²⁵⁵Fm	1954년	중성자 포획
²⁵⁶Fm	1955년	중성자 포획
²⁵⁷Fm	1964년	중성자 포획
²⁵⁸Fm	1971년	²⁵⁷Fm(d,p)
²⁵⁹Fm	1980년	²⁵⁷Fm(t,p)
²⁶⁰Fm	1992년?	²⁵⁴Es+¹⁸O, ²²Ne — 이동 (²⁶⁰Md의 EC)

²⁶⁰Fm은 1997년에 확인되지 않았다.

3. 페르뮴 동위 원소의 특징

페르뮴(Fm)은 원자 번호 100번의 초우라늄 원소로, 자연에는 존재하지 않으며 인공적으로 합성된 동위 원소들만 존재한다. 페르뮴 동위 원소들은 다양한 붕괴 방식과 반감기를 가진다.

페르뮴 동위 원소들은 주로 알파 붕괴와 자발 핵분열을 통해 붕괴하며, 일부는 β⁺(양전자 방출) 또는 ε을 통해 에시타이늄(Es) 동위 원소로 붕괴하기도 한다.

가장 안정한 동위 원소는 ²⁵⁷Fm으로 반감기가 100.5일이며,^[8] 가장 짧은 반감기를 갖는 동위 원소는 ²⁵⁸Fm으로 370 마이크로초이다.

몇몇 페르뮴 동위 원소는 핵 이성질체를 갖는다. 예를 들어 ^250mFm은 1199.2(10) keV의 들뜬 에너지를 가지며 1.92(5) 초의 반감기로 이성질체 전이(IT)를 통해 ²⁵⁰Fm으로 붕괴한다.^[6]^[7]

3. 1. 붕괴 방식

페르뮴 동위 원소는 주로 알파 붕괴 및 자발 핵분열을 통해 붕괴한다. 일부 동위 원소는 β⁺ (양전자 방출) 또는 ε을 통해 에시타이늄(Es) 동위 원소로 붕괴하기도 한다.

핵종	붕괴 방식	붕괴 생성물
²⁴¹Fm	SF (>78%), α (<14%)	다양, ²³⁷Cf
²⁴²Fm	SF, α (드묾)	다양, ²³⁸Cf
²⁴³Fm	α (91%), SF (9%), β⁺ (드묾)	²³⁹Cf, 다양, ²⁴³Es
²⁴⁴Fm	SF (99%), α (1%)	다양, ²⁴⁰Cf
²⁴⁵Fm	α (95.7%), β⁺ (4.2%), SF (0.13%)	²⁴¹Cf, ²⁴⁵Es, 다양
²⁴⁶Fm	α (85%), β⁺ (10%), β⁺ 및 SF (10%), SF (4.5%)	²⁴²Cf, ²⁴⁶Es, 다양, 다양
²⁴⁷Fm	α (>50%), β⁺ (<50%)	²⁴³Cf, ²⁴⁷Es
²⁴⁸Fm	α (93%), β⁺ (7%), SF (0.10%)	²⁴⁴Cf, ²⁴⁸Es, 다양
²⁴⁹Fm	β⁺ (85%), α (15%)	²⁴⁹Es, ²⁴⁵Cf
²⁵⁰Fm	α (90%), ε (10%), SF (6.9×10⁻³%)	²⁴⁶Cf, ²⁵⁰Es, 다양
^250mFm	IT	²⁵⁰Fm
²⁵¹Fm	β⁺ (98.2%), α (1.8%)	²⁵¹Es, ²⁴⁷Cf
²⁵²Fm	α (99.99%), SF (0.0023%), β⁺β⁺ (드묾)	²⁴⁸Cf, 다양, ²⁵²Cf
²⁵³Fm	ε (88%), α (12%)	²⁵³Es, ²⁴⁹Cf
²⁵⁴Fm	α (99.94%), SF (0.0592%)	²⁵⁰Cf, 다양
²⁵⁵Fm	α, SF (2.4×10⁻⁵%)	²⁵¹Cf, 다양
²⁵⁶Fm	SF (91.9%), α (8.1%)	다양, ²⁵²Cf
²⁵⁷Fm	α (99.79%), SF (0.21%)	²⁵³Cf, 다양
²⁵⁸Fm	SF	다양
²⁵⁹Fm	SF	다양
²⁶⁰Fm	SF	다양

3. 2. 반감기

페르뮴은 원자번호 100번의 초우라늄 원소로, 자연에는 존재하지 않고 인공적으로 만들어진 동위 원소들만 존재한다. 페르뮴 동위 원소들의 반감기는 매우 짧은 것부터 비교적 긴 것까지 다양하게 나타난다.

페르뮴 동위 원소의 반감기
핵종	반감기	붕괴 방식	비고
²⁴¹Fm	730(60) µs	SF (>78%), α (<14%)
²⁴²Fm	0.8(2) ms	SF
²⁴³Fm	231(9) ms	α (91%), SF (9%)
²⁴⁴Fm	3.12(8) ms	SF (99%), α (1%)
²⁴⁵Fm	4.2(13) s	α (95.7%), β⁺ (4.2%), SF (0.13%)
²⁴⁶Fm	1.54(4) s	α (85%), β⁺ (10%), β⁺ 및 SF (10%), SF (4.5%)
²⁴⁷Fm	31(1) s	α (>50%), β⁺ (<50%)
²⁴⁸Fm	35.1(8) s	α (93%), β⁺ (7%), SF (0.10%)
²⁴⁹Fm	1.6(1) min	β⁺ (85%), α (15%)
²⁵⁰Fm	30.4(15) min	α (90%), ε (10%), SF (6.9×10⁻³%)
^250mFm	1.92(5) s	IT
²⁵¹Fm	5.30(8) h	β⁺ (98.2%), α (1.8%)
^251mFm	21.1(16) µs
²⁵²Fm	25.39(4) h	α (99.99%), SF (0.0023%)
²⁵³Fm	3.00(12) d	ε (88%), α (12%)
²⁵⁴Fm	3.240(2) h	α (99.94%), SF (0.0592%)
²⁵⁵Fm	20.07(7) h	α, SF (2.4×10⁻⁵%)
²⁵⁶Fm	157.6(13) min	SF (91.9%), α (8.1%)
²⁵⁷Fm	100.5(2) d	α (99.79%), SF (0.21%)	가장 안정한 동위 원소^[8]
²⁵⁸Fm	370(14) µs	SF	가장 짧은 반감기
²⁵⁹Fm	1.5(3) s	SF
²⁶⁰Fm	1# min		^[9]^[10]

가장 안정한 동위 원소는 ²⁵⁷Fm으로, 반감기는 100.5일이다.^[8]
가장 짧은 반감기를 갖는 동위 원소는 ²⁵⁸Fm으로, 반감기는 370 마이크로초이다.
대부분의 페르뮴 동위 원소는 알파 붕괴나 자발 핵분열을 통해 붕괴한다.

3. 3. 핵 이성질체

페르뮴 동위 원소 중에서는 몇몇 핵 이성질체가 알려져 있다. 핵 이성질체란 원자핵의 들뜬 상태가 비교적 오랫동안 유지되는 현상을 말한다.

^250mFm: 들뜬 에너지는 1199.2(10) keV이며, 반감기는 1.92(5) 초이다. 이성질체 전이(IT)를 통해 ²⁵⁰Fm으로 붕괴한다. 핵 스핀은 (8-)이다.^[6]^[7]
^251mFm: 들뜬 에너지는 200.09(11) keV이며, 반감기는 21.1(16) µs이다. 핵 스핀은 (5/2+)이다.^[6]^[7]
^253mFm: 들뜬 에너지는 351(6) keV이며, 반감기는 0.56(6) µs이다. 이성질체 전이(IT)를 통해 ²⁵³Fm으로 붕괴한다. 핵 스핀은 (11/2-)이다.^[6]^[7]

4. 페르뮴의 생성

페르뮴은 자연적으로 존재하지 않으며, 인공적인 핵반응을 통해 합성된다. 다른 원소에 입자를 충돌시켜 핵반응을 일으키는 방식으로 생성할 수 있다.

4. 1. 핵반응

페르뮴은 다른 원소에 입자를 충돌시켜 핵반응을 일으켜 생성할 수 있다. 다음은 페르뮴 동위 원소를 생성하는 핵반응의 예시이다.

동위 원소	발견 연도	핵반응
²⁴¹Fm	2008년	²⁰⁴Pb(⁴⁰Ar,3n)
²⁴²Fm	1975년	²⁰⁴Pb(⁴⁰Ar,2n), ²⁰⁶Pb(⁴⁰Ar,4n)
²⁴³Fm	1981년	²⁰⁶Pb(⁴⁰Ar,3n)
²⁴⁴Fm	1967년	²³³U(¹⁶O,5n)
²⁴⁵Fm	1967년	²³³U(¹⁶O,4n)
²⁴⁶Fm	1966년	²³⁵U(¹⁶O,5n)
²⁴⁷Fm	1967년	²³⁹Pu(¹²C,4n)
²⁴⁸Fm	1958년	²⁴⁰Pu(¹²C,4n)
²⁴⁹Fm	1960년	²³⁸U(¹⁶O,5n)
²⁵⁰Fm	1954년	²³⁸U(¹⁶O,4n)
²⁵¹Fm	1957년	²⁴⁹Cf(α,2n)
²⁵²Fm	1956년	²⁴⁹Cf(α,n)
²⁵³Fm	1957년	²⁵²Cf(α,3n)
²⁵⁴Fm	1954년	중성자 포획
²⁵⁵Fm	1954년	중성자 포획
²⁵⁶Fm	1955년	중성자 포획
²⁵⁷Fm	1964년	중성자 포획
²⁵⁸Fm	1971년	²⁵⁷Fm(d,p)
²⁵⁹Fm	1980년	²⁵⁷Fm(t,p)
²⁶⁰Fm?	1992년?	²⁵⁴Es+¹⁸O, ²²Ne — 이동 (²⁶⁰Md의 EC)

²⁶⁰Fm은 1997년에 확인되지 않았다.

5. 페르뮴의 이용

페르뮴은 현재까지 실용적인 용도로 사용되지는 않지만, 기초 과학 연구에 활용된다.

참조

_[1] 논문 α decay of Fm 243 143 and Fm 245 145 , and of their daughter nuclei https://journals.aps[...] 2020-10-12
_[2] 논문 Study of the production and decay properties of neutron-deficient nobelium isotopes https://link.springe[...] 2022-03-24
_[3] 문서 Heaviest nuclide produced via neutron capture
_[4] 문서 Discovery of this isotope is unconfirmed
_[5] 문서 Not directly synthesized, occurs as decay product of ²⁶⁰Md
_[6] 웹사이트 http://www.nucleonic[...]
_[7] 문서 약자:
ε: 전자 포획
IT: 이성질핵 전이
SF: 자발 핵분열
_[8] 문서 중성자 포획을 통해 붕괴하는 가장 무거운 핵종이다.
_[9] 문서 아직 존재가 확인되지 않았다.
_[10] 문서 직접 합성되지는 않고 ²⁶⁰멘델레븀의 붕괴 생성물로 존재할 것이다.

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