هيليوم-4

رسم تمثيلي يوضح نواة هيليوم-4 في المنتصف والسحابة الإلكترونية حولها.

هيليوم-4 ⁴He تعبير عن النظير المستقر الأكثر وفرة لعنصر الهيليوم حيث يشكل 99.99986% من الوفرة الطبيعية للهيليوم على الأرض، والقسم الضئيل المتبقي تعبير عن هيليوم-3. تتألف نواة هيليوم-4 من بروتونين ونيوترونين اثنين، وهي مماثلة لهجريب جسيم ألفا.

إن مصدر هيليوم-4 في الكرة الأرضية يعود إلى اضمحلال ألفا للعناصر الثقيلة في القشرة الأرضية. يعد الهيليوم-4 من أكثر النويدات انتشاراً في الكون الملاحظ بعد البروتيوم ¹H، حيث ينتج من الاندماج النووي في النجوم، مشكّلاً ما يعادل ربع كمية المادة الملاحظة في الكون.

الخصائص

عندما يبرّد الهيليوم-4 دون 2.17 كلفن، ما يعادل –271.17 °س، فإنه يصبح سائل فائق الميوعة ذوخواص لا تشبه السوائل في الحالة العادية. على سبيل المثال، طالما وضع الهيليوم-4 وهوبحالة الميوعة الفائقة ضمن إناء مفتوح فإن طبقة رقيقة من السائل تتسلق على جدران الإناء وتطوف. تدعى هذه الظاهرة رقاقة رولن Rollin film. إذا هذه الظاهرة هي نتيجة معادلة كلاوزيوس-كلابيرون حيث أنها لا تفسر بالنموذج التقليدي من الميكانيكا كلاسيكية إنما فقط عبر ميكانيكا الكم. يمكن فهم هذه الظاهرة عبر تكاثف بوز-أينشتاين والذي يحدث عند تجمع بوزونات مع بعضها البعض.

إن اللف المغزلي لنواة الهيليوم-4 تعبير عن عدد سليم (مقداره الصفر) وليس كسراً، بالتالي فهويعد بوزون.