Просмотр кода страницы Изотопы гелия

'''[[Изотопы|Изото́пы]] [[Гелий|ге́лия]]''' — разновидности [[атом]]ов (и [[Атомное ядро|ядер]]) [[химический элемент|химического элемента]] [[Гелий|гелия]], имеющие разное содержание [[нейтрон]]ов в ядре. Всего известно на данный момент времени 9 изотопов, но только два из них стабильны. Природный гелий состоит из двух стабильных [[изотоп]]ов: [[Гелий-4|<sup>4</sup>He]] ([[изотопная распространённость]] — 99,99986 %) и гораздо более редкого [[Гелий-3|<sup>3</sup>He]] (0,00014 %; содержание гелия-3 в разных природных источниках может варьировать в довольно широких пределах)<ref name="fast1">{{книга|автор= Фастовский В. Г., Ровинский А. Е., Петровский Ю. В. |часть= Глава первая. Открытие. Происхождение. Распространенность. Применение |заглавие= Инертные газы |оригинал= |ссылка= |издание= Изд. 2-е |место= М. |издательство = [[Атомиздат]] |год=1972 |том= |страницы=3—13 |страниц=352 |isbn= |тираж=2400}}</ref><ref name="finkelstein2">{{книга|автор=Финкельштейн Д. Н. |часть=Глава IV. Инертные газы на Земле и в космосе |заглавие=Инертные газы |оригинал= |ссылка=web.archive.org/web/20120905111329/publ.lib.ru/ARCHIVES/F/FINKEL'SHTEYN_David_Naumovich/_Finkel'shteyn_D.N..html |издание=Изд. 2-е |место=М. |издательство=[[Наука (издательство)|Наука]] |год=1979 |том= |страницы=76—110 |страниц=200 |серия=«Наука и технический прогресс» |isbn= |тираж=19000}}</ref>. Самым долгоживущим радиоизотопом является <sup>6</sup>He с периодом полураспада 807 миллисекунд.

== Происхождение ==

Гелий в атмосфере, почти весь состоящий из тяжёлого [[нуклид]]а He<sup>4</sup>, является продуктом [[Альфа-распад|α-распада]] тяжёлых [[Радиоактивность|радиоактивных]] элементов ([[Уран (элемент)|урана]], [[Радий|радия]], [[Торий|тория]], [[Актиний|актиния]]), лишь незначительная его часть является реликтовой (то есть захваченной миллиарды лет назад уплотнявшейся космической пылью, из которой образовалась Земля)<ref name="fast1"/><ref name="finkelstein2"/>. Скорость образования гелия ничтожна и составляет около {{nobr|1,16{{e|−7}} см³}} на {{nobr|1 г}} [[Уран (элемент)|U]] и {{nobr|2,43{{e|−8}} см³}} на {{nobr|1 г}} [[Торий|Th]] в год. Одна тонна связанного в минералах урана испускает за год всего {{nobr|0,12 см³}} гелия. Этот процесс ежегодно накапливает в доступных изучению толщах Земли и вод {{nobr|(25-28){{e|6}} м³}} газа<ref name="fast1"/>.

Содержание <sup>3</sup>He в выделенном из атмосферы гелии ничтожно мало, отношение <sup>3</sup>He/<sup>4</sup>He для воздуха равно 1,1{{e|−6}}, а для гелия из природных газов 1,4{{e|−7}}. Установлено, что <sup>3</sup>He получается в результате [[Бета-распад|β-распада]] тяжёлого нуклида водорода — [[Тритий|трития]], который образуется в ряде ядерных реакций в земной коре и верхних слоях атмосферы. В последних тритий возникает при обстреле [[азот]]а [[нейтрон]]ами космического излучения<ref name="finkelstein2"/>:

<math>\mathrm{{}^{14}_{7}N} + \mathrm{{}^{1}_{0}n} \rightarrow \mathrm{{}^{3}_{1}T}+ \mathrm{{}^{12}_{6}C}.</math>

Тритий с периодом полураспада ({{math|''T''}}<sub>1/2</sub>={{nobr|12,46 лет}}) превращается в <sup>3</sup>He:

<math>\mathrm{{}^{3}_{1}T}\rightarrow\mathrm{{}^{3}_{2}He}+ e^- + \bar{\nu}_e.</math>

Звёздный гелий (гелий [[Вселенная|Вселенной]]) — продукт [[Термоядерная реакция|термоядерной реакции]] синтеза ядер [[водород]]а, протекающей на [[Солнце]] и [[звезда]]х по [[Протон-протонный цикл|протон-протонному]] и [[Углеродно-азотный цикл|углеродно-азотному]] циклам<ref name="fast1"/>.

Известны ещё шесть радиоактивных изотопов гелия, являющихся продуктами искусственных [[Ядерная реакция|ядерных реакций]]. Так, например, нуклид <sup>6</sup>He был получен при бомбардировке [[Бериллий|бериллия]] нейтронами<ref name="fast1"/>:

<math>\mathrm{{}^{9}_{4}Be} + \mathrm{{}^{1}_{0}n} \rightarrow \mathrm{{}^{6}_{2}He}+ \mathrm{{}^{4}_{2}He}.</math>

== Таблица изотопов гелия ==
{| class="wikitable" style="font-size:95%"
! rowspan="2" | Символ <br /> [[нуклид]]а
! [[Зарядовое число|Z]]([[протон|p]])
! N([[нейтрон|n]])
! Масса изотопа<ref name="AME2020">Данные приведены по {{AME2020|1}}</ref> <br /> ([[Атомная единица  массы|а. е. м.]])
! rowspan="2" | [[Период полураспада|Период <br /> полураспада]]<ref name="Nubase2020">Данные приведены по  {{Nubase2020}}</ref><br />(T<sub>1/2</sub>)
! rowspan="2" |Канал распада
! rowspan="2" |Продукт распада
! rowspan="2" | [[Спин]] и [[Чётность (физика)|чётность]]<br /> ядра<ref name="Nubase2020"/>
! rowspan="2" | [[Изотопная распространённость|Распространённость <br /> изотопа в природе]]
! rowspan="2" | Диапазон изменения изотопной распространённости в природе
|-
! colspan="3" | Энергия возбуждения
|-
| rowspan=2|[[дипротон|{{SimpleNuclide|Гелий|2}}]]
| rowspan=2 style="text-align:right" | 2
| rowspan=2 style="text-align:right" | 0
| rowspan="2" | {{val|2.015894|(2)}}<!--not in AME2020-->
| rowspan=2 | < 10<sup>−9</sup> с<ref name="Schewe">{{cite journal |last=Schewe |first=Phil |date=2008-05-29 |title=New Form of Artificial Radioactivity |url=http://www.aip.org/pnu/2008/split/865-2.html |url-status=unfit |journal=Physics News Update |number=865&nbsp;#2 |archive-url=https://web.archive.org/web/20081014143925/http://www.aip.org/pnu/2008/split/865-2.html |archive-date=2008-10-14 }}</ref>
| [[Протонный распад|p]] (>99.99%)
| 2 '''[[Водород-1|{{SimpleNuclide|Водород|1}}]]'''
| rowspan=2 | 0+#
| rowspan=2 |
| rowspan=2 | 
|-
| [[Позитронный распад|β<sup>+</sup>]] (<0.01%)
| '''[[Дейтерий|{{SimpleNuclide|Водород|2}}]]'''
|-
| [[Гелий-3|{{SimpleNuclide|Гелий|3}}]]
| style="text-align:right" | 2
| style="text-align:right" | 1
| {{val|3.016029321967|(60)}}
| colspan=3 align=center|'''стабилен'''
| 1/2+
| {{val|0.000002|(2)}}<ref name="Atomic Weight of Helium">{{Cite web|title=Atomic Weight of Helium|url=https://ciaaw.org/helium.htm|url-status=live|access-date=2021-10-06|website=CIAAW|archive-date=2021-10-25|archive-url=https://web.archive.org/web/20211025073837/https://www.ciaaw.org/helium.htm|deadlink=no}}</ref>
|-
| [[Гелий-4|{{SimpleNuclide|Гелий|4}}]]
| style="text-align:right" | 2
| style="text-align:right" | 2
| {{val|4.002603254130|(158)}}
| colspan=3 align=center|'''стабилен'''
| 0+
| {{val|0.999998|(2)}}<ref name="Atomic Weight of Helium"/>
|-
| {{SimpleNuclide|Гелий|5

}}
| style="text-align:right" | 2
| style="text-align:right" | 3
| {{val|5.012057|(21)}}
| {{val|602|(22)|e=-24|u=с}}<br/>[{{val|759|(28)|u=кэВ}}]
| [[Нейтронный распад|n]]
| '''[[Гелий-4|{{SimpleNuclide|Гелий|4}}]]'''
| 3/2−
|
|
|-
| rowspan=2|{{SimpleNuclide|Гелий|6}}
| rowspan=2 style="text-align:right" | 2
| rowspan=2 style="text-align:right" | 4
| rowspan=2|{{val|6.01888589|(6)}}
| rowspan=2|{{val|806.92|(24)|u=мс}}
| [[Бета-распад|β<sup>−</sup>]] ({{val|99.999722|(18)}}%)
| '''{{SimpleNuclide|Литий|6}}'''
| rowspan=2|0+
|rowspan=2|
|rowspan=2|
|-
| β<sup>−</sup>, деление ({{val|0.000278|(18)}}%)
| '''{{SimpleNuclide|Гелий|4}}''', '''[[deuterium|{{SimpleNuclide|Водород|2}}]]'''
|-
| {{SimpleNuclide|Гелий|7}}
| style="text-align:right" | 2
| style="text-align:right" | 5
| {{val|7.027991|(8)}}
| {{val|2.51|(7)|e=-21|u=с}}<br/>[{{val|181.9|(5.1)|u=кэВ}}]
| n
| {{SimpleNuclide|Гелий|6}}
| (3/2)−
|
|
|-
| rowspan=3|{{SimpleNuclide|Гелий|8}}
| rowspan=3 style="text-align:right" | 2
| rowspan=3 style="text-align:right" | 6
| rowspan=3|{{val|8.03393439|(10)}}
| rowspan=3|{{val|119.5|(1.5)|u=мс}}
| β<sup>−</sup> ({{val|83.1|(1.0)}}%)
| {{SimpleNuclide|Литий|8}}
| rowspan=3|0+
| rowspan=3|
| rowspan=3|
|-
| β<sup>−</sup>,n ({{val|16|(1)}}%)
| '''{{SimpleNuclide|Литий|7}}'''
|-
| β<sup>−</sup>, деление ({{val|0.9|(1)}}%)
| {{SimpleNuclide|Гелий|5}}, [[тритий|{{SimpleNuclide|Водород|3}}]]
|-
| {{SimpleNuclide|Гелий|9}}
| style="text-align:right" | 2
| style="text-align:right" | 7
| {{val|9.043950|(50)}}
| {{val|2.5|(2.3)|e=-21|u=с}}
| n
| {{SimpleNuclide|Гелий|8}}
| 1/2(+)
|
|
|-
| {{SimpleNuclide|Гелий|10}}
| style="text-align:right" | 2
| style="text-align:right" | 8
| {{val|10.05282|(10)}}
| {{val|260|(40)|e=-24|u=с}}<br/>[{{val|1.8|(3)|u=МэВ}}]
| 2n
| {{SimpleNuclide|Гелий|8}}
| 0+
|
|

|}
{{примечания |group="n"}}

=== Пояснения к таблице ===
* Распространённость изотопов приведена для земной атмосферы. Для других источников значения могут сильно отличаться.

* Символами, выделенными '''жирным шрифтом''', обозначены стабильные продукты распада.

* Значения, помеченные решёткой (#), получены не из одних лишь экспериментальных данных, а (хотя бы частично) оценены из систематических [[тренд]]ов у соседних нуклидов (с такими же соотношениями {{math|''Z''}} и {{math|''N''}}). Неуверенно определённые значения спина и/или чётности заключены в скобки.

* [[Погрешность]] приводится в виде числа в скобках, выраженного в единицах последней значащей цифры, означает одно [[стандартное отклонение]] (за исключением [[изотопная распространённость|распространённости]] и стандартной атомной массы изотопа по данным [[ИЮПАК]], для которых используется более сложное определение погрешности). Примеры: 29770,6(5) означает 29770,6 ± 0,5; 21,48(15) означает 21,48 ± 0,15; −2200,2(18) означает −2200,2 ± 1,8.

== Примечания ==
{{примечания}}

{{Изотопы гелия}}
{{Список изотопов|водорода|лития}}

[[Категория:Изотопы гелия|Изотопы гелия]]

{{спам-ссылки|1=
* https://web.archive.org/web/20120905111329/http://publ.lib.ru/ARCHIVES/F/FINKEL'SHTEYN_David_Naumovich/_Finkel'shteyn_D.N..html
}}