Ізотопи гелію

Відомо дев'ять ізотопів гелію (₂He) (стандартна атомна маса: 4,002602(2)), але стабільними є лише гелій-3 (³He) і гелій-4 (⁴He). Усі радіоізотопи короткоживучі; найдовший період напіврозпаду має ⁶He — 806,92(24) мілісекунди. Найменш стабільним є ¹⁰He з періодом напіврозпаду 260(40) йоктосекунд (2,6(4) · 10⁻²² с), хоча не виключено, що ²He (^[de]) може мати ще коротший період напіврозпаду.

Співвідношення ³He до ⁴He в атмосфері Землі становить 1,343(13) · 10⁻⁶, проте ізотопний склад гелію сильно варіюється залежно від його походження. У Місцевій міжзоряній хмарі відношення ³He до ⁴He становить 1,62(29) · 10⁻⁴, що в 121(22) раз перевищує це відношення для атмосферного гелію. У гірських породах земної кори співвідношення ізотопів може змінюватися в десятки разів; ця особливість використовується в геології для дослідження походження гірських порід і складу мантії Землі. Різні процеси утворення двох стабільних ізотопів гелію зумовлюють різний вміст його ізотопів у земній корі.

Рівномірна суміш рідких ізотопів ³He і ⁴He при температурі нижче 0,8 K розділяються на дві незмішувані фази через відмінності у квантовій статистиці: атоми ⁴He є бозонами, а атоми ³He — ферміонами. У рефрижераторах розчинення незмішуваність цих двох ізотопів використовується для досягнення температур у кілька мілікельвінів.

Таблиця ізотопів гелію

Символ нукліда	Z(p)	N(n)	Масса ізотопу (а. о. м.)	Період напіврозпаду (T1/2)	Шлях розпаду	Продукт розпаду	Спін і парність ядра	Поширеність ізотопу в природі	Діапазон зміни ізотопної поширеності в природі
	Енергія збудження
^2He	2	0	2,015894 ± (2)	< 10^−9 с	p (>99,99 %)	2 1 H	0+#
					β^+ (<0,01 %)	2 H
^3He	2	1	3,016029321967 ± (60)	Стабільний			1/2+	0,000002 ± (2)	[4,6·10^−10, 0,000041]
^4He	2	2	4,002603254130 ± (158)	Стабільний			0+	0,999998 ± (2)	[0,999959, 1,000000]
^5He	2	3	5,012057 ± (21)	(602 ± (22))·10^−24 с [759 ± (28) кэВ]	n	^4He	3/2−
^6He	2	4	6,01888589 ± (6)	806,92 ± (24) мс	β^− (99,999722 ± (18)%)	6Li	0+
					β^−, ділення (0,000278 ± (18)%)	^4He, ^2H
^7He	2	5	7,027991 ± (8)	(2,51 ± (7))·10^−21 с [181,9 ± (5,1) кэВ]	n	^6He	(3/2)−
^8He	2	6	8,03393439 ± (10)	119,5 ± (1,5) мс	β^− (83,1 ± (1,0)%)	8Li	0+
					β^−n (16 ± (1)%)	7Li
					β^−t, ділення (0,9 ± (1)%)	^5He, ^3H
^9He	2	7	9,043950 ± (50)	(2,5 ± (2,3))·10^−21 с	n	^8He	1/2(+)
^10He	2	8	10,05282 ± (10)	(260 ± (40))·10^−24 с [1,8 ± (3) МэВ]	2n	^8He	0+

Пояснення до таблиці

• Похибка (1σ) наведена у вигляді числа в дужках, вираженого в одиницях останньої значущої цифри, що означає одне стандартне відхилення (за винятком поширеності та стандартної атомної маси ізотопу за даними IUPAC, для яких використовується складніше визначення похибки). Приклади: 29770,6 (5) означає 29770,6 ± 0,5; 21,48 (15) означає 21,48 ± 0,15; −2200,2 (18) означає -2200,2 ± 1,8.
• Шлях розпаду:
  p — протонний розпад
  n — нейтронний розпад
  β+ — позитронний розпад
  β⁻ — бета-розпад (випромінювання електрона)
  t — випромінювання ядра тритію.
• Жирним позначено стабільні продукти розпаду.
• Значення, позначені решіткою (#), отримані не лише з експериментальних даних, а й принаймні частково з трендів сусідніх нуклідів (TNN).

Примітки

1. Helium-3 | chemical isotope | Britannica. www.britannica.com (англ.). Процитовано 2 березня 2024.
2. Sano, Yuji; Wakita, Hiroshi; Sheng, Xu (1988). Atmospheric helium isotope ratio. Geochemical Journal. Т. 22, № 4. с. 177—181. doi:10.2343/geochemj.22.177. Процитовано 2 березня 2024.
3. Busemann, H.; Bühler, F.; Grimberg, A.; Heber, V. S.; Agafonov, Y. N.; Baur, H.; Bochsler, P.; Eismont, N. A.; Wieler, R. (1 березня 2006). Interstellar Helium Trapped with the COLLISA Experiment on the MiR Space Station—Improved Isotope Analysis by In Vacuo Etching. The Astrophysical Journal (англ.). Т. 639, № 1. с. 246. doi:10.1086/499223. ISSN 0004-637X. Процитовано 2 березня 2024.
4. . web.archive.org. Архів оригіналу за 5 вересня 2012. Процитовано 2 березня 2024.
5. Helium Fundamentals. www.mantleplumes.org. Процитовано 2 березня 2024.
6. The Encyclopedia of the Chemical Elements. p. 264.
7. Wang, Meng; Huang, W.J.; Kondev, F.G.; Audi, G.; Naimi, S. (1 березня 2021). The AME 2020 atomic mass evaluation (II). Tables, graphs and references*. Chinese Physics C. Т. 45, № 3. с. 030003. doi:10.1088/1674-1137/abddaf. ISSN 1674-1137. Процитовано 2 березня 2024.
8. Kondev, F.G.; Wang, M.; Huang, W.J.; Naimi, S.; Audi, G. (1 березня 2021). The NUBASE2020 evaluation of nuclear physics properties *. Chinese Physics C. Т. 45, № 3. с. 030001. doi:10.1088/1674-1137/abddae. ISSN 1674-1137. Процитовано 2 березня 2024.
9. . web.archive.org. 14 жовтня 2008. Архів оригіналу за 14 жовтня 2008. Процитовано 2 березня 2024.
10. Atomic Weight of Helium | Commission on Isotopic Abundances and Atomic Weights. ciaaw.org. Процитовано 2 березня 2024.
11. Meija, Juris; Coplen, Tyler B.; Berglund, Michael; Brand, Willi A.; Bièvre, Paul De; Gröning, Manfred; Holden, Norman E.; Irrgeher, Johanna; Loss, Robert D. (1 березня 2016). Isotopic compositions of the elements 2013 (IUPAC Technical Report). Pure and Applied Chemistry (англ.). Т. 88, № 3. с. 293—306. doi:10.1515/pac-2015-0503. ISSN 1365-3075. Процитовано 2 березня 2024.

Ізотопи водню	Ізотопи гелію	Ізотопи літію
Таблиця ізотопів

H

He

Li

Be

B

C

N

O

Ne

Si

Sc

Ti

Fe

Ge

*

Pb

Ra

**

*

**

Th

U

Pu

Cf

Es

Fm

Md

No