Изотопы гелия

---

Изото́пы ге́лия — разновидности атомов (и ядер) химического элемента гелия, имеющие разное содержание нейтронов в ядре. Всего известно на данный момент времени 9 изотопов, но только два из них стабильны. Природный гелий состоит из двух стабильных изотопов: ⁴He (изотопная распространённость — 99,99986 %) и гораздо более редкого ³He (0,00014 %; содержание гелия-3 в разных природных источниках может варьировать в довольно широких пределах)^[1][2]. Самым долгоживущим радиоизотопом является ⁶He с периодом полураспада 807 миллисекунд.

Гелий в атмосфере, почти весь состоящий из тяжёлого нуклида He⁴, является продуктом α-распада тяжёлых радиоактивных элементов (урана, радия, тория, актиния), лишь незначительная его часть является реликтовой (то есть захваченной миллиарды лет назад уплотнявшейся космической пылью, из которой образовалась Земля)^[1][2]. Скорость образования гелия ничтожна и составляет около 1,16⋅10⁻⁷ см³ на 1 г U и 2,43⋅10⁻⁸ см³ на 1 г Th в год. Одна тонна связанного в минералах урана испускает за год всего 0,12 см³ гелия. Этот процесс ежегодно накапливает в доступных изучению толщах Земли и вод (25-28)⋅10⁶ м³ газа^[1].

Содержание ³He в выделенном из атмосферы гелии ничтожно мало, отношение ³He/⁴He для воздуха равно 1,1⋅10⁻⁶, а для гелия из природных газов 1,4⋅10⁻⁷. Установлено, что ³He получается в результате β-распада тяжёлого нуклида водорода — трития, который образуется в ряде ядерных реакций в земной коре и верхних слоях атмосферы. В последних тритий возникает при обстреле азота нейтронами космического излучения^[2]:

${\displaystyle \mathrm {{}_{7}^{14}N} +\mathrm {{}_{0}^{1}n} \rightarrow \mathrm {{}_{1}^{3}T} +\mathrm {{}_{6}^{12}C} .}$

Тритий с периодом полураспада (T_1/2=12,46 лет) превращается в ³He:

---