Helio-4

Helio-4 (4
Él
) es un isótopo estable del elemento helio . Es, con mucho, el más abundante de los dos isótopos naturales del helio, y constituye aproximadamente el 99,99986% del helio en la Tierra. Su núcleo es idéntico a una partícula alfa y consta de dos protones y dos neutrones .

La desintegración alfa de los elementos pesados ​​en la corteza terrestre es la fuente de la mayor parte del helio-4 que se produce naturalmente en la Tierra, producido después de que el planeta se enfrió y solidificó. Si bien también se produce por fusión nuclear en las estrellas , se cree que la mayor parte del helio-4 en el Sol y en el universo fue producido por el Big Bang , y se lo conoce como " helio primordial ". Sin embargo, el helio-4 primordial está en gran parte ausente de la Tierra, habiendo escapado durante la fase de alta temperatura de la formación de la Tierra.

El helio-4 constituye aproximadamente una cuarta parte de la materia ordinaria del universo en masa, y casi todo el resto es hidrógeno .

Cuando el helio-4 líquido se enfría por debajo de 2,17 kelvin (-271,17 ° C), se convierte en un superfluido , con propiedades muy diferentes a las de un líquido ordinario. Por ejemplo, si el superfluido helio-4 se mantiene en un recipiente abierto, una película delgada trepará por los lados del recipiente y se desbordará. En este estado y situación, se denomina " película de Rollin ". Este extraño comportamiento es el resultado de la relación Clausius-Clapeyron y no puede ser explicado por el modelo actual de mecánica clásica , ni por modelos nucleares o eléctricos , solo puede entenderse como un fenómeno mecánico-cuántico.. El giro total del núcleo de helio-4 es un número entero (cero) y, por lo tanto, es un bosón (al igual que los átomos neutros del helio-4). Ahora se entiende que el comportamiento de los superfluidos es una manifestación de la condensación de Bose-Einstein , que ocurre solo con colecciones de bosones.

Se teoriza que a 0,2 K y 50 atm, el helio-4 sólido puede ser un supervidrio (un sólido amorfo que exhibe superfluidez ). [1] [2] [3]

El helio-4 también existe en la Luna y, como en la Tierra, es el isótopo de helio más abundante. [ cita requerida ]

Imagen de una esfera gris difusa con densidad de escala de grises decreciente desde el centro. Escala de longitud de aproximadamente 1 Angstrom. Un recuadro describe la estructura del núcleo, con dos átomos rojos y dos azules en la escala de longitud de 1 femtómetro.
El átomo de helio. Se muestran el núcleo (rosa) y la distribución de la nube de electrones (negro). El núcleo (arriba a la derecha) del helio-4 es en realidad esféricamente simétrico y se parece mucho a la nube de electrones, aunque no siempre es así en el caso de núcleos más complicados.
Energía de unión por nucleón de isótopos comunes. La energía de enlace por partícula de helio-4 es significativamente mayor que la de todos los nucleidos cercanos.