페르뮴(Fermium)은 화학 원소로, 원소 기호는 Fm, 원자 번호는 100이다. 주기율표에서 악티늄족에 속하는 인공 방사성 금속 원소이며, 실온에서 고체 상태로 존재한다.
발견 및 명명
페르뮴은 1952년 미국이 마셜 제도 에니웨토크 환초에서 실시한 최초의 수소폭탄 실험(코드명: 아이비 마이크, Ivy Mike)의 폭발 잔해에서 처음 발견되었다. 캘리포니아 대학교의 앨버트 기오르소(Albert Ghiorso)와 그의 동료들이 아르곤 국립연구소 및 로스앨러모스 국립연구소의 협력을 통해 이 원소를 발견하였다. 우라늄-238이 수소폭탄 폭발 시 발생한 막대한 중성자 플럭스에 노출되어 중성자를 연속적으로 포획한 후 베타 붕괴를 거쳐 페르뮴이 생성된 것으로 확인되었다. 아인슈타이늄과 함께 발견되었으며, 군사 기밀로 취급되어 1955년까지 발견 사실이 공표되지 않았다.
원소 이름은 실험 물리학과 이론 물리학을 넘나들며 현대 물리학에 지대한 공헌을 한 이탈리아 출신의 물리학자 엔리코 페르미(Enrico Fermi, 1901~1954)의 이름에서 유래되었다. 페르미는 핵무기 개발에 관여한 인물이기도 하여, 수소폭탄 실험의 잔해에서 발견된 원소에 그의 이름이 붙여진 것은 역사적 역설로 언급되기도 한다.
물리적·화학적 성질
페르뮴은 전형적인 후기 악티늄족 원소들과 유사한 화학적 성질을 가지며, 주요 산화수는 +3이며 드물게 +2 상태를 나타내기도 한다. 녹는점은 약 1527°C, 밀도는 약 9.7 g/cm³로 추정되나, 순수한 페르뮴은 육안으로 관측 가능한 양이 분리된 적이 없어 물리적 성질(끓는점, 결정 구조 등)의 상당 부분은 아직 확정되지 않았다. 현재까지 분리된 페르뮴은 모두 연구용 합금 형태의 극미량에 불과하다.
동위 원소 및 합성
페르뮴은 모든 동위 원소가 방사성이며, 원자로에서 중성자 흡수를 통해 합성 가능한 마지막 원소로 알려져 있다. 가장 안정적인 동위 원소는 페르뮴-257(Fm-257)로, 반감기는 약 100.4일이다. 그보다 무거운 동위 원소(예: 258Fm)는 반감기가 3.2×10⁻⁴초에 불과하며 100% 자발 핵분열로 붕괴하기 때문에, 257Fm이 실질적으로 마지막 동위 원소로 간주된다.
페르뮴을 밀리그램 단위로 분리하기 어려운 이유는 합성 과정에서 중간에 생성되는 동위 원소(254Es, 255Fm, 256Fm 등)의 반감기가 매우 짧거나(각각 20.07시간, 2시간 37분 등) 핵분열성 동위 원소를 거치면서 양이 급격히 감소하기 때문이다.
용도
반감기가 짧고 극소량만 생성 가능하여 실용적 용도는 거의 없으며, 주로 과학 연구 목적으로 사용된다. 초신성 폭발이나 중성자별 충돌 시 발생하는 고속 중성자 포획 과정(R-과정)에서는 페르뮴보다 무거운 원소도 생성될 수 있을 것으로 예상된다.
