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氦原子核
放射性物質(zhì)衰變時放射出的粒子
基本信息
| 中文名 | 氦原子核 |
| 外文名 | Helium nuclei |
| 原子序數(shù) | 2 |
| 原子質(zhì)量 | 4.002602 |
| 化學符號 | He2+ |
氦原子
氦（Helium），原子序數(shù)2，原子量4.002602，為稀有氣體的一種。元素名來源于希臘文，原意是“太陽”。1868年有人利用分光鏡觀察太陽表面，發(fā)現(xiàn)一條新的黃色譜線，并認為是屬于太陽上的某個未知元素，故名氦。后有人用無機酸處理瀝青鈾礦時得到一種不活潑氣體，1895年英國科學家拉姆賽用光譜證明就是氦。以后又陸續(xù)從其他礦石、空氣和天然氣中發(fā)現(xiàn)了氦。氦在地殼中的含量極少，在整個宇宙中按質(zhì)量計占23%，僅次于氫。氦在空氣中的含量為0.0005%。氦有兩種天然同位素：氦3、氦4，自然界中存在的氦基本上是氦4。
氦在通常情況下為無色、無味的氣體；熔點-272.2°C(25個大氣壓)，沸點-268.9°C；密度0.1785克/升，臨界溫度-267.8°C，臨界壓力2.26大氣壓；水中溶解度8.61厘米3/千克水。氦是唯一不能在標準大氣壓下固化的物質(zhì)。液態(tài)氦在溫度下降至2.18K時，性質(zhì)發(fā)生突變，成為一種超流體，能沿容器壁向上流動，熱傳導性為銅的800倍，并變成超導體；其比熱容、表面張力、壓縮性都是反常的。
元素名稱：氦
氦原子
原子序數(shù):2
元素原子量：4.0026
外圍電子排布:1s2
核外電子排布:2
元素類型：非金屬
發(fā)現(xiàn)過程：
1868年，法國的楊森，最初從日冕光譜內(nèi)發(fā)現(xiàn)太陽中有新元素，即氦。
元素描述
元素輔助資料
1868年8月18日，法國天文學家詹森赴印度觀察日全食，利用分光鏡觀察日珥，從黑色月盤背面如出的紅色火焰，看見有彩色的彩條，是太陽噴射出來的幟熱其他的光譜。他發(fā)現(xiàn)一條黃色譜線，接近鈉光譜總的D1和D2線。日蝕后，他同樣在太陽光譜中觀察到這條黃線，稱為D3線。1868年10月20日，英國天文學家洛克耶也發(fā)現(xiàn)了這樣的一條黃線。
經(jīng)過進一步研究，認識到是一條不屬于任何已知元素的新線，是因一種新的元素產(chǎn)生的，把這個新元素命名為 helium，來自希臘文helios（太陽），元素符號定為He。這是第一個在地球以外，在宇宙中發(fā)現(xiàn)的元素。為了紀念這件事，當時鑄造一塊金質(zhì)紀念牌，一面雕刻著駕著四匹馬戰(zhàn)車的傳說中的太陽神阿波羅（Apollo）像，另一面雕刻著詹森和洛克耶的頭像，下面寫著：1868年8月18日太陽突出物分析。
過了20多年后，萊姆塞在研究釔鈾礦時發(fā)現(xiàn)了一種神秘的氣體。由于他研究了這種氣體的光譜，發(fā)現(xiàn)可能是詹森和洛克耶發(fā)現(xiàn)的那條黃線D3線。但由于他沒有儀器測定譜線在光譜中的位置，他只有求助于當時最優(yōu)秀的光譜學家之一的倫敦物理學家克魯克斯?？唆斂怂棺C明了，這種氣體就是氦。這樣氦在地球上也被發(fā)現(xiàn)了。
液態(tài)氦
在上世紀初的幾十年里，世界各國都在尋找氦氣資源，在當時主要是為了充飛艇。但是到了今天，氦不僅用在飛行上，尖端科學研究，現(xiàn)代化工業(yè)技術，都離不開氦，而且用的常常是液態(tài)的氦，而不是氣態(tài)的氦。液態(tài)氦把人們引到一個新的領域——低溫世界。
要冷到什么程度，氦才會變成液體呢？
前面已說過，英國物理學家杜瓦在1898年首先得到了液態(tài)氫。就在同一年，荷蘭的物理學家卡美林·奧涅斯也得到了液態(tài)氫。液態(tài)氫的沸點是零下253攝氏度，在這樣低的溫度下，其他各種氣體不僅變成液體，而且都變成了固體。只有氦是最后一個不肯變成液體的氣體?？懒帧W涅斯決心把氦氣也變成液體。
要得到液態(tài)氫，必須先把氫氣壓縮并且冷卻到液態(tài)空氣的溫度，然后讓它膨脹，使溫度進一步下降，氫氣就變成了液體。
要得到液態(tài)氦，必須先把氦氣壓縮并且冷卻到液態(tài)氫的溫度，然后讓它膨脹，使溫度進一步下降，氦氣才能變成液體。
液態(tài)氦是透明的容易流動的液體，就像打開了瓶塞的汽水一樣，不斷飛濺著小氣泡。
液態(tài)氦是一種與眾不同的液體，它在零下269攝氏度就沸騰了。在這樣低的溫度下，氫也變成了固體，千萬不要使液態(tài)氦和空氣接觸，因為空氣會立刻在液態(tài)氦的表面上凍結(jié)成一層堅硬的蓋子。
多少年來，全世界只有荷蘭卡美林·奧涅斯的實驗室能制造液態(tài)氦。直到1934年，在英國盧瑟福那里學習的前蘇聯(lián)科學家卡比查發(fā)明了新型的液氦機，每小時可以制造4升液態(tài)氦。以后，液態(tài)氦才在各國的實驗室中得到廣泛的研究和應用。
在今天，液態(tài)氦在現(xiàn)代技術上得到了重要的應用。例如要接收宇宙飛船發(fā)來的傳真照片或接收衛(wèi)星轉(zhuǎn)播的電視信號，就必須用液態(tài)氦。接收天線末端的參量放大器要保持在液氦的低溫下，否則就不能收到圖像。
然而，液態(tài)氦的奇妙之處還不在于低溫。
卡美林·奧涅斯是第一個得到液氦的科學家。他并不滿足，還想使溫度進一步降低，以得到固態(tài)氦。他沒有成功（固態(tài)氦是1926年基索姆用降低溫度和增大壓力的方法首先得到的），卻得到了一個沒有預料到的結(jié)果。
對于一般液體來說，隨著溫度降低，密度會逐漸增加。卡美林·奧涅斯使液態(tài)氦的溫度下降，果然，液氦的密度增大了。但是，當溫度下降到零下271攝氏度的時候，怪事出現(xiàn)了，液態(tài)氦突然停止起泡，變成像水晶一樣的透明，一動也不動，好像一潭死水，而密度突然又減小了。
把一個小玻璃杯按在氦Ⅱ中。玻璃杯本是空的，但是過了一會，杯底出現(xiàn)了液態(tài)氦，慢慢地漲到跟杯子外面的液態(tài)氦一樣平為止。
把這個盛著液態(tài)氦的小玻璃杯提出來，掛在半空?？?，玻璃杯底下出現(xiàn)了液氦，一滴，兩滴，三滴……不一會，杯中的液態(tài)氦就“漏”光了。是玻璃杯漏了嗎？不，玻璃杯一點也不漏。這是怎么回事呢？
原來氦Ⅱ是能夠倒流的，它會沿著玻璃杯的壁爬進去又爬出來。這是在我們?nèi)粘Ｉ钪袥]有碰到過的現(xiàn)象，只有在低溫世界才會發(fā)生。這種現(xiàn)象叫做“超流動性”，具有“超流動性”的氦Ⅱ叫做超流體。
后來，許多科學家研究了這種怪現(xiàn)象，又有了許多新的發(fā)現(xiàn)。其中最有趣的是1938年阿蘭等人發(fā)現(xiàn)的氦刀噴泉。
氦Ⅱ噴泉也是超流體的特殊性質(zhì)。在這個實驗中，光能直接變成了機械能。
大家還記得拉姆賽把各種物質(zhì)放到液態(tài)空氣中的各種奇妙的實驗吧！各種物質(zhì)放在液態(tài)氦里，情況就更奇妙了。
看！在液氦的溫度下，一個鉛環(huán)，環(huán)上有一個鉛球。鉛球好像失去了重量，會飄浮在環(huán)上，與環(huán)保持一定距離。
再看！在液氦的溫度下，一個金屬盤子，把細鏈子系著磁鐵，慢慢放到盤子里去。當磁鐵快要碰到盤子的時候，鏈子松了，磁鐵浮在盤子上，怎樣也不肯落下去。
真像是到了魔術世界！這一切，只能在液態(tài)氦的溫度下發(fā)生。溫度一升高，魔術就不靈了，鉛球落在鉛環(huán)上，磁鐵也落在金屬盤子里了。
這是低溫下的超導現(xiàn)象。
原來，有些金屬，在液態(tài)氦的溫度下，電阻會消失；在金屬環(huán)和金屬盤中，電流會不停地流動而產(chǎn)生磁場。這時候，磁場的斥力托住了鉛球和磁鐵，使它們浮在半空中。
在低溫下，出現(xiàn)了許多奇妙的物理現(xiàn)象。許多重要的物理實驗，都要在低溫下進行。
目前，世界各國的物理學家還在研究液態(tài)氦，希望通過液態(tài)氦達到更低的溫度，研究各種物質(zhì)在低溫下會發(fā)生什么奇妙的變化，會有什么我們目前還不知道的性質(zhì)。這就產(chǎn)生了物理學的一個新的分支——低溫物理學。
氦，這個奇妙的物質(zhì)，一直在引起科學家們的注意?？茖W家們繼續(xù)研究氦，通過科學實驗，不斷地為氦寫下一頁又一頁新的歷史。
物理學家不僅僅得到了液態(tài)氦，還得到了固態(tài)氦，他們正在向絕對零度進軍（物理學把零下273.16攝氏度叫做絕對零度。這個溫度標叫做絕對溫標，用K表示。OK就是-273.16℃，而273.16K就是0℃）。從理論上講，絕對零度是達不到的，但是可以不斷接近它。液態(tài)氫的沸點是絕對溫標20.2度，液態(tài)氦的沸點是絕對溫標4.2度。在絕對溫標2.19度的時候，氦Ⅰ變?yōu)楹あ颉?935年，利用“絕熱去磁”法，使液態(tài)氦冷到絕對溫標0.0034度；1957年，達到絕對溫標0.00002度；目前已達到跟絕對零度只相差0.000001度了。
天文學家也繼續(xù)研究著太陽元素。太陽上的氫“燃燒”變成了氦，以后的命運又如何呢？他們發(fā)現(xiàn)宇宙間有一些比太陽更熾熱的恒星，中心溫度達到幾億度。在這些恒星的核心，氫原子核已經(jīng)都變成了氦原子核，氦原子核又相互碰撞，正在生成著碳原子核和氧原子核，同時放出大量的能。這類恒星橡心臟一樣，一會兒膨脹，一會兒收縮，很有規(guī)律。為什么會這樣？這也是因為氦在起作用。
天文學家還研究了銀河系內(nèi)氫的含量和氦的含量的比值。根據(jù)這個比值，有人估算了銀河系的年齡有一二百億年。
氦的歷史并沒有完，人類認識氦的歷史也沒有完，而我們這本講氦的故事的小冊子，卻不得不結(jié)束了。
要問在發(fā)現(xiàn)氦和研究氦的歷史上誰的功勞最大呢？是天文學家詹森和羅克耶嗎？是化學家拉姆賽和物理學家克魯克斯嗎？是發(fā)明分光鏡的本生與基爾霍夫嗎？當然還要考慮把空氣、氫氣以及氦氣液化的漢普松、卡美林·奧涅斯等人的功勞。
很難說。在人類認識氦的歷史上，他們都有著自己的貢獻。氦僅僅是一種元素，但是發(fā)現(xiàn)它和認識它，是許多門科學——物理學、天文學、化學、地質(zhì)學等的共同勝利，決不是某一個人的力量能夠完成的。
科學是沒有平坦的道路可走的，只有不畏艱險不怕困難的人才能攀登科學的高峰。通過氦的發(fā)現(xiàn)的歷史，我們看到許多科學家們正是這樣勇于實踐的人。他們有嚴謹?shù)目茖W態(tài)度，對于實驗中的一點細微現(xiàn)象——一個小氣泡，第三位小數(shù)的細微差異，也不放過。他們不但愛問為什么，而且千方百計地去尋找答案。他們埋頭苦干，幾個月、一年、幾年堅持不懈，終于由紛亂的謎團中找出頭緒，得到了解答。他們永遠不滿足已有的成績，而是深人一步、再深入一步地鉆研。人們對氦的認識就是這樣逐步深人的。到現(xiàn)在為止，誰也不敢這樣說：“氦，我們已經(jīng)完全認識清楚了?！?/span>
產(chǎn)生危害
2017年10月27日，世界衛(wèi)生組織國際癌癥研究機構公布的致癌物清單初步整理參考，α粒子放射在一類致癌物清單中。α粒子釋放出的放射性同位素在人體外部不構成危險，但是釋放α粒子的物質(zhì)（鐳、鈾等等）一旦被吸入或注入，那將會十分危險，能直接破壞內(nèi)臟的細胞。
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尚可名片
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作者
