[{"@context":"http:\/\/schema.org\/","@type":"BlogPosting","@id":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki32\/2021\/11\/03\/heliumisotope-wikipedia\/#BlogPosting","mainEntityOfPage":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki32\/2021\/11\/03\/heliumisotope-wikipedia\/","headline":"Heliumisotope \u2013 Wikipedia","name":"Heliumisotope \u2013 Wikipedia","description":"Obwohl neun Heliumisotope bekannt sind (2He) (Standard-Atomgewicht: 4.002602(2)), nur Helium-3 (3Er) und Helium-4 (4Er) sind stabil. 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Alle Radioisotope sind kurzlebig, das langlebigste Wesen 6Er  mit einer Halbwertszeit von 806.92\u00b10,24 Millisekunden.  Am wenigsten stabil ist 10Er, mit einer Halbwertszeit von 260\u00b140 Yoktosekunden ((2.6\u00b10,4)\u00d710\u221222 S), obwohl es m\u00f6glich ist, dass 2Er  kann eine noch k\u00fcrzere Halbwertszeit haben.  In der Erdatmosph\u00e4re ist das Verh\u00e4ltnis von 3Er  zu 4Er  ist (1.343\u00b10,013)\u00d710-6.[3]  Die Isotopenh\u00e4ufigkeit von Helium variiert jedoch stark in Abh\u00e4ngigkeit von seiner Herkunft.  In der Local Interstellar Cloud ist der Anteil von 3Er  zu 4Er  ist (1,62\u00b10,29)\u00d710-4,[4]  welches ist 121\u00b122 mal h\u00f6her als die von atmosph\u00e4rischem Helium.  Gesteine \u200b\u200baus der Erdkruste haben Isotopenverh\u00e4ltnisse, die um den Faktor zehn variieren;  In der Geologie wird damit die Entstehung von Gesteinen und die Zusammensetzung des Erdmantels untersucht.[5]  Die unterschiedlichen Bildungsprozesse der beiden stabilen Heliumisotope erzeugen die unterschiedlichen Isotopenh\u00e4ufigkeiten.Gleiche Mischungen von Fl\u00fcssigkeit 3Er  und 4Er  unter 0,8 K trennen sich aufgrund ihrer Un\u00e4hnlichkeit in zwei nicht mischbare Phasen (sie folgen unterschiedlichen Quantenstatistiken: 4Er  Atome sind Bosonen, w\u00e4hrend 3Er  Atome sind Fermionen).[6]Verd\u00fcnnungsk\u00fchlschr\u00e4nke nutzen die Unmischbarkeit dieser beiden Isotope, um Temperaturen von einigen Millikelvin zu erreichen.Table of Contents  Liste der Isotope[edit]Helium-2 (Diproton)[edit]Helium-3[edit]Helium-4[edit]Schwerere Heliumisotope[edit]Externe Links[edit]Verweise[edit]Liste der Isotope[edit]^ ( ) \u2013 Unsicherheit (1\u03c3) wird in knapper Form in Klammern nach den entsprechenden letzten Ziffern angegeben.^ Verfallsarten:^ Fettgedrucktes Symbol als Tochter \u2013 Tochterprodukt ist stabil.^ ( ) Spin-Wert \u2013 Zeigt Spin mit schwachen Zuweisungsargumenten an.^ # \u2013 Mit # gekennzeichnete Werte sind nicht rein aus experimentellen Daten abgeleitet, sondern zumindest teilweise aus Trends benachbarter Nuklide (TNN).^ Zwischenprodukt der Proton-Proton-Kettenreaktion^ ein B Produziert w\u00e4hrend der Urknall-Nukleosynthese^ Das und 1H sind die einzigen stabilen Nuklide mit mehr Protonen als Neutronen^ Hat 2 Halo-Neutronen^ Hat 4 Halo-NeutronenHelium-2 (Diproton)[edit]Helium-2 oder 2Er  ist ein extrem instabiles Heliumisotop.  Sein Kern, a Diproton, besteht aus zwei Protonen ohne Neutronen.  Nach theoretischen Berechnungen w\u00e4re es viel stabiler gewesen (obwohl es noch \u03b2+ Zerfall zu Deuterium), wenn die starke Kraft um 2% gr\u00f6\u00dfer gewesen w\u00e4re.[11]  Seine Instabilit\u00e4t ist auf Spin-Spin-Wechselwirkungen in der Kernkraft und das Pauli-Ausschlussprinzip zur\u00fcckzuf\u00fchren, das die beiden Protonen zu anti-ausgerichteten Spins zwingt und dem Diproton eine negative Bindungsenergie verleiht.[12]M\u00f6glicherweise gab es Beobachtungen von 2Er.  Im Jahr 2000 beobachteten Physiker erstmals eine neue Art des radioaktiven Zerfalls, bei dem ein Kern zwei Protonen gleichzeitig emittiert \u2013 vielleicht ein 2Er  Kern.[13][14]  Das Team unter der Leitung von Alfredo Galindo-Uribarri vom Oak Ridge National Laboratory gab bekannt, dass die Entdeckung Wissenschaftlern helfen wird, die starke Kernkraft zu verstehen und neue Einblicke in die Entstehung von Elementen in Sternen zu geben.  Galindo-Uribarri und Mitarbeiter w\u00e4hlten ein Neon-Isotop mit einer Energiestruktur, die verhindert, dass Protonen einzeln emittiert werden.  Das bedeutet, dass die beiden Protonen gleichzeitig ausgesto\u00dfen werden.  Das Team feuerte einen Strahl von Fluorionen auf ein protonenreiches Ziel ab, um 18Ne, die dann in Sauerstoff und zwei Protonen zerfiel.  Alle vom Target selbst ausgesto\u00dfenen Protonen wurden anhand ihrer charakteristischen Energien identifiziert.  Es gibt zwei Wege, auf denen die Zwei-Protonen-Emission ablaufen kann.  Der Neonkern k\u00f6nnte ein “Diproton” aussto\u00dfen – ein Paar von Protonen, die als a . geb\u00fcndelt sind 2Er  Kern, der dann in einzelne Protonen zerf\u00e4llt.  Alternativ k\u00f6nnen die Protonen getrennt aber gleichzeitig emittiert werden \u2013 sogenannter \u201edemokratischer Zerfall\u201c.  Das Experiment war nicht empfindlich genug, um festzustellen, welcher dieser beiden Prozesse ablief.Mehr Beweise f\u00fcr 2Er  wurde 2008 im Istituto Nazionale di Fisica Nucleare in Italien gefunden.[9][15]  Ein Strahl von 20Ne  Ionen wurde auf ein Ziel aus Berylliumfolie gerichtet.  Diese Kollision verwandelte einige der schwereren Neonkerne im Strahl in 18Ne  Kerne.  Diese Kerne kollidierten dann mit einer Bleifolie.  Die zweite Kollision hatte die Wirkung, die 18Ne  Kern in einen sehr instabilen Zustand.  Wie bei dem fr\u00fcheren Experiment in Oak Ridge wurde die 18Ne  Kern zerfiel in ein 16\u00d6  Kern, plus zwei nachgewiesene Protonen, die aus der gleichen Richtung austreten.  Das neue Experiment zeigte, dass die beiden Protonen zun\u00e4chst zusammen ausgesto\u00dfen wurden, korreliert in einem quasi gebundenen 1S-Konfiguration, bevor sie viel weniger als eine Nanosekunde sp\u00e4ter in einzelne Protonen zerf\u00e4llt.Weitere Beweise stammen von RIKEN in Japan[citation needed]  und JINR in Dubna, Russland,[citation needed]  wo Balken von 6Er  Kerne wurden auf ein kryogenes Wasserstoff-Target gerichtet, um 5Er.  Es wurde festgestellt, dass die 6Er  Kern kann alle vier seiner Neutronen an den Wasserstoff abgeben.[citation needed]  Die beiden verbleibenden Protonen k\u00f6nnten gleichzeitig als a . aus dem Target geschleudert werden 2Er  Kern, der schnell in zwei Protonen zerfiel.  Eine \u00e4hnliche Reaktion wurde auch bei beobachtet 8Er  Kerne, die mit Wasserstoff kollidieren.[16]  2Er  ist ein Zwischenprodukt im ersten Schritt der Proton-Proton-Kettenreaktion.  Der erste Schritt der Proton-Proton-Kettenreaktion ist ein zweistufiger Prozess;  Zuerst verschmelzen zwei Protonen zu einem Diproton:11h  + 11h  + 1,25 MeV \u2192 22Er,gefolgt vom sofortigen Beta-Plus-Zerfall des Diprotons zu Deuterium:22Er  \u2192 21D  + e+  + \u03bde  + 1,67 MeV,mit der Gesamtformel11h  + 11h  \u2192 21D  + e+  + \u03bde  + 0,42 MeV.Der hypothetische Effekt der Bindung des Diprotons auf den Urknall und die stellare Nukleosynthese wurde untersucht.[11]  Einige Modelle legen nahe, dass Variationen der starken Kraft, die die Existenz eines gebundenen Diprotons erm\u00f6glicht, die Umwandlung des gesamten urspr\u00fcnglichen Wasserstoffs in Helium im Urknall mit katastrophalen Folgen f\u00fcr die Entwicklung von Sternen und Leben erm\u00f6glichen w\u00fcrden.  Dieser Satz wird als Beispiel f\u00fcr das anthropische Prinzip verwendet.  Eine Studie aus dem Jahr 2009 legt jedoch nahe, dass eine solche Schlussfolgerung nicht gezogen werden kann, da die gebildeten Diprotonen immer noch zu Deuterium zerfallen w\u00fcrden, dessen Bindungsenergie ebenfalls zunehmen w\u00fcrde.  In einigen Szenarien wird postuliert, dass Wasserstoff (in Form von Deuterium) noch in relativ gro\u00dfen Mengen \u00fcberleben k\u00f6nnte, was Argumente widerlegt, dass die starke Kraft innerhalb einer genauen anthropischen Grenze eingestellt ist.[17]Helium-3[edit]  Ein Helium-3-Atom enth\u00e4lt zwei Protonen, ein Neutron und zwei Elektronen3Er  ist stabil und ist das einzige stabile Isotop au\u00dfer 1h  mit mehr Protonen als Neutronen.  (Es gibt viele solcher instabilen Isotope, das leichteste Wesen 7Sei  und 8B.) Es gibt nur eine Spurenmenge (0.000002(2))[10]  von 3Er  auf der Erde, haupts\u00e4chlich seit der Entstehung der Erde vorhanden, obwohl einige im kosmischen Staub gefangen auf die Erde fallen.[5]  Spurenmengen werden auch durch den Beta-Zerfall von Tritium produziert.[18]  In Sternen jedoch 3Er  ist h\u00e4ufiger, ein Produkt der Kernfusion.  Extraplanetares Material wie Mond- und Asteroidenregolith enth\u00e4lt Spuren von 3Er  durch Sonnenwindbeschuss.Damit Helium-3 eine Suprafl\u00fcssigkeit bilden kann, muss es auf eine Temperatur von 0,0025 K oder fast tausendmal niedriger als Helium-4 (2,17 K) abgek\u00fchlt werden.  Dieser Unterschied wird durch Quantenstatistik erkl\u00e4rt, da Helium-3-Atome Fermionen sind, w\u00e4hrend Helium-4-Atome Bosonen sind, die leichter zu einer Suprafl\u00fcssigkeit kondensieren.Helium-4[edit]  Ein Helium-4-Atom enth\u00e4lt zwei Protonen, zwei Neutronen und zwei ElektronenDas h\u00e4ufigste Isotop, 4Er, wird auf der Erde durch Alpha-Zerfall schwerer radioaktiver Elemente erzeugt;  die austretenden Alphateilchen sind vollst\u00e4ndig ionisiert 4Er  Kerne. 4Er  ist ein ungew\u00f6hnlich stabiler Kern, weil seine Nukleonen zu vollst\u00e4ndigen Schalen angeordnet sind.  Es wurde auch w\u00e4hrend der Urknall-Nukleosynthese in enormen Mengen gebildet.Terrestrisches Helium besteht fast ausschlie\u00dflich (0,999998(2))[10]  dieses Isotops.  Der Siedepunkt von Helium-4 ist mit 4,2 K der zweitniedrigste aller bekannten Stoffe, nur nach Helium-3.  Bei weiterer Abk\u00fchlung auf 2,17 K geht es in einen einzigartigen suprafluiden Zustand mit Nullviskosit\u00e4t \u00fcber.  Es erstarrt erst bei Dr\u00fccken \u00fcber 25 Atmosph\u00e4ren, wo sein Schmelzpunkt 0,95 K betr\u00e4gt.Schwerere Heliumisotope[edit]Obwohl alle schwereren Heliumisotope mit einer Halbwertszeit von weniger als einer Sekunde zerfallen, haben Forscher mit Teilchenbeschleunigerkollisionen ungew\u00f6hnliche Atomkerne f\u00fcr Elemente wie Helium, Lithium und Stickstoff erzeugt.  Die ungew\u00f6hnlichen Kernstrukturen solcher Isotope k\u00f6nnen Aufschluss \u00fcber die isolierten Eigenschaften von Neutronen geben.[citation needed]Das kurzlebigste Isotop ist Helium-10 mit einer Halbwertszeit von 260\u00b140 Yoktosekunden.  Helium-6 zerf\u00e4llt durch Emission eines Beta-Teilchens und hat eine Halbwertszeit von 806.92\u00b10,24 Millisekunden.  Das am h\u00e4ufigsten untersuchte schwere Heliumisotop ist Helium-8.  Es wird angenommen, dass dieses Isotop, ebenso wie Helium-6, aus einem normalen Helium-4-Kern besteht, der von einem Neutronen-“Halo” umgeben ist (der zwei Neutronen in enth\u00e4lt). 6Er  und vier Neutronen in 8Er).  Halo-Kerne sind zu einem Gebiet intensiver Forschung geworden.  Isotope bis Helium-10 mit zwei Protonen und acht Neutronen wurden best\u00e4tigt. 10Er, obwohl es ein doppelt magisches Isotop ist, hat eine sehr kurze Halbwertszeit;  es ist nicht teilchengebunden und tropft fast augenblicklich zwei Neutronen heraus.[19]Externe Links[edit]Verweise[edit]^ “Standard-Atomgewichte: Helium”.  CIAAW.  1983.^ Meija, Juris;  et al.  (2016). “Atomgewichte der Elemente 2013 (IUPAC Technical Report)”. Reine und Angewandte Chemie. 88 (3): 265\u201391.  mach:10.1515\/pac-2015-0305.^ Sano, Yuji;  Wakita, Hiroshi;  Sheng, Xu (1988). “Atmosph\u00e4risches Heliumisotopenverh\u00e4ltnis”. 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