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물리학자들이 생각하는 이론.원소는 원자번호가 커질수록 더 많은 중성자가 필요하고 (전자기적 반발때문에) 더 불안정해진다. 그래서 비스무트이상에서는 다 불안정하다.[1] 하지만 어쩌면 원자번호가 더 커지면 불안정하기는 하지만 특정한 P와 P+N값에 한해 안정성이 좀더 높아질 수 있다는 생각이다.
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| 원자 안정도 그래프. 가로축이 중성자, 세로축이 양성자다. 빨간 색에 가까울수록 안정한 입자. |
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| 위의 그래프를 기반으로 그려진 '안정성의 섬' 항해도. |
안정도를 기준으로 높이를 매기고, 원자번호(양성자수) 중성자수를 좌표로 매기면 안정된 동위원소의 산이 있고, 비스무트를 넘어서 토륨정도까지 낮은 고개가 있다가 다시 낮은 산이 있다. 거기서 다시 바다가 펼쳐지는데, 다시 안정성이 높은 원자핵들이 나타난다면 마치 섬과 같은 모양을 띄기 때문에 붙여졌다.
원자핵에서 낮은 에너지는 양성자별로, 중성자별로 전자가 차듯 준위를 이루기 때문에 이게 특정한 숫자가 차면 더 안정하다. 이 숫자를 마법수라고 한다.
어쩌면 양성자와 중성자가 모두 마법수를 이루는 곳에 안정성의 섬이 있을 수도 있다. 과학자들은 원자번호 120~126번 부근에서[2] 안정한 새 원소를 찾기 위해 노력을 이어가고 있다. 이 원소들은 8주기 원소일 뿐 아니라 현재까지 자연계에서 한 번도 발견된 바 없는 g오비탈의 화학에 대한 것이기 때문에 화학자에게도 흥미로운 상태. 다만 수십년 전에는 진짜 안정한 원소가 있을 것이란 예상도 많았지만 요즘 쌓인 증거에 의하면 비교적 반감기가 길지만 모두 방사성 원소(수초 이내)일 것으로 예측되고 있어서 그 원소들을 일단 몰 단위로 모아서 반응을 시키는 게 얼마나 쉬울지는...