랜드마크 실험, 리버모륨 생성으로 원소 120의 등장 무대를 준비합니다랜드마크 실험, 리버모륨 생성하며 원소 120의 무대를 준비

과학자들이 새로운 기술을 활용하여 리버모륨(원소 116)을 만들어냈습니다. 이로 인해 아직 미발견인 원소 120을 합성하는 가능성이 열렸으며, 이는 주기율표 상에서 가장 무거운 원소가 될 것입니다.

로렌스 버클리 국립 연구소의 연구자들은 드물게 존재하는 초무거운 원소인 리버모륨의 원자를 두 개 만들어냈습니다. 그들은 이를 통해 원소 120의 합성이 가능한 방법을 사용하였습니다. 이런 혁신적인 발견은 7월 23일에 열린 핵 구조 2024 컨퍼런스에서 발표되었습니다.

과학자들이 새로운 기법을 사용하여 리버모륨(원소 116)을 만들었습니다. 이로써 미지의 원소 120을 합성하는 가능성을 제시하게 되었는데, 이 원소가 주기율표에서 가장 무거운 원소가 될 것입니다.

로렌스 버클리 국립 연구소의 연구진들은 희귀한 초무거 원소인 리버모륨의 원자 두 개를 성공적으로 만들었습니다. 이들은 원소 120의 합성을 가능하게 하는 방법을 사용하였습니다. 이러한 돌파구는 7월 23일 핵 구조 2024 회의에서 발표되었습니다.

라이너 크뤼켄은 버클리 연구소의 핵과학 부문을 이끌고 있으며, 그는 다음과 같이 말했습니다 “116번 원소를 만드는데 걸리는 시간의 10배가 120번 원소를 만드는데 걸릴 것으로 생각합니다. 쉽지 않지만, 이제 가능해 보입니다.”

팀은 희귀 이소토프인 티타늄으로 시작하여, 이를 1650°C (약 3000°F)의 특수 오븐에서 기화시켰습니다. 그 후, 티타늄 기체는 마이크로파를 이용해 충전 빔으로 변환되어 입자 가속기에 넣어졌습니다. 이 빔이 플루토늄 타겟과 빛의 속도의 약 10% 정도의 속도로 충돌할 때, 결과적으로 두 개의 리버모륨 원자가 포착되었습니다. 빠른 붕괴에도 불구하고, 측정은 매우 정확했으며, 통계적 오류일 가능성은 1조 분의 1에 불과했습니다.

라이너 크뤼켄은 버클리 연구소의 핵과학 분야를 이끄는 연구자로, 다음과 같이 말했습니다. “116번 원소를 만드는 데 걸리는 시간의 10배가 걸려서 120번 원소를 만들 것으로 생각합니다. 쉽지 않지만, 이제 가능성이 보이는 것 같습니다.”

팀은 희귀 이소톱인 티타늄으로 시작하여, 이를 특별한 오븐에서 1650°C(약 3000°F)로 가열하여 기화시켰습니다. 그 후 티타늄 기체를 마이크로파를 이용해 충전 빔으로 변환하고 입자 가속기에 공급했습니다. 이 빔이 플루토늄 타겟과 약 빛의 속도의 10%로 충돌하였을 때, 발생한 파편에서 두 개의 리버모륨 원자가 발견되었습니다. 빠르게 붕괴하는 불구하고 측정은 매우 정확했으며, 통계적 오류일 확률은 1조 분의 1에 불과했습니다.

이 새로운 기법은 티타늄을 사용하며, 특히 중요한 이유는 티타늄이 잘 제어된 빔을 형성하는 데 어려움이 있어 이와 같은 실험에는 전혀 사용되지 않았기 때문입니다. 그럼에도 불구하고, 물리학자들은 티타늄 빔이 핵에 120개의 양성자를 포함하는, unbinilium으로도 알려진 원소 120을 만드는 데 필수적일 것으로 믿고 있습니다.

“우리가 현재 주기율표에서 알고 있는 것을 넘어서려면, 무거운 원소를 만드는 새로운 방법을 찾아야 합니다,”라고 설명합니다 Jacklyn Gates가 버클리 연구소에서 이 프로젝트를 이끌고 있습니다.

과거에는 과학자들이 초중량 원소를 만드는 데 칼슘-48의 빔을 의존하였습니다. 그러나 이 방법에는 한계가 있습니다 – 대상 원소는 점점 더 방사능을 가지게 되고, 수명이 짧아져 추가 탐사에는 비효율적이게 됩니다. 티타늄 이온은 더욱 안정적인 대상 원소를 사용할 수 있게 해주는 해결책을 제공합니다.

잭클린이 말했습니다, “새로운 원소를 만드는 것은 극히 드문 경험입니다. 이 과정의 일부가 되고 앞으로 전망이 밝아지게 된 것이 정말로 흥미롭습니다.”

이 새로운 기술은 티타늄을 활용하는데, 이는 티타늄이 잘 제어된 빔을 형성하는 데 어려움 때문에 이런 실험에 사용된 적이 없기 때문에 중요한 의미를 지닙니다. 그럼에도 불구하고, 물리학자들은 티타늄 빔이 원소 120, 즉 언비니륨을 만드는 데 결정적인 역할을 할 것이라고 믿습니다. 언비니륨은 핵에 120개의 프로톤을 포함하게 될 것입니다.

“우리가 현재 주기표에서 알고 있는 것을 초월하려면, 무거운 원소를 만드는 새로운 방법을 찾아야 합니다,”라고 버클리 연구소에서 이 프로젝트를 이끄는 잭클린 게이츠가 설명합니다.

이 새로운 방법은 원소 120을 만들어낼 수 있는 가능성을 보여주는 것뿐만 아니라, 다른 초중량 원소들을 발견할 수 있는 가능성도 열어놓고 있습니다. 이를 통해 우리는 주기율표에 대한 이해를 더욱 확장할 수 있게 됩니다.과거에는 과학자들이 초중량 원소를 만드는 데 칼슘-48의 빔을 의존했습니다. 그러나 이 방법에는 한계가 있습니다 – 대상 원소는 점점 더 방사성을 가지며 수명이 짧아져, 더욱 탐구하기에는 비현실적이게 됩니다. 타이타늄 이온은 해결책을 제공해, 과학자들이 더 안정적인 대상 원소를 사용할 수 있게 해줍니다.

잭클린이 말했습니다 “새로운 원소를 만드는 것은 극히 드문 일입니다. 이 과정에 참여하고 앞으로 유망한 방향이 보이는 것이 흥미롭습니다.”

이 새로운 방법은 원소 120을 생성하는 잠재력을 보여주는 것뿐만 아니라, 다른 초중량 원소들을 발견하는 가능성을 열어줍니다. 이로써 주기율표에 대한 우리의 이해를 더욱 확장할 수 있게 되었습니다.