هيليوم-3
عودة للموسوعةهيليوم-3 (3He) تعبير عن نظير غير مشع للهيليوم، له نواة تتألف من بروتونين اثنين ونيوترون واحد. تدعى نواة النظير هيليوم-3 باسم هيليون.
التاريخ
قبل حتى يكتشف افترض وجود الهيليون، نواة النظير هيليوم-3، وذلك عام 1934 من قبل عالم الفيزياء النووية مارك أوليفانت عندما كان يعمل في مختبرات كافندش في جامعة كامبريدج، وذلك أثناء قيامه بتجارب قذف الديوتيريوم بنوى ديوتيريوم مسرّعة.
اعتقد في البداية حتى هيليوم-3 تعبير عن نظير مشع حتى جرى اكتشافه ضمن عينات الهيليوم الطبيعي المأخوذة من الغلاف الجوي الأرضي ومن آبار الغاز الطبيعي وذلك من قبل لويس ألفاريز Luis Walter Alvarez وروبرت كورنوغ Robert Cornog في تجاربهما على المسرع الدوراني في مختبرات لورنس بيركلي الوطنية في كاليفورنيا عام 1939.
الوفرة
يعد هذا النظير نادر الوجود على الأرض حيث حتى الوفرة الطبيعية له تعادل 0.000137% من الهيليوم، إذ حتى الهيليوم يوجد غالباً على الشكل هيليوم-4.
يعتقد حتى وفرة هذا النظير في الكون تفوق نسبياً ما هي على الأرض، على سبيل المثال، إذا الحطام الصخري على سطح القمر يحوي كميات من الهيليوم-3 تشكلت بعد الانفجار العظيم وحملتها الرياح الشمسية عبر بلايين السنين. رغم ذلك، فإن كمية النظير هيليوم-3 تظل أقل منها من النظير هيليوم-4 (28 جزء من المليون في الحطام الصخري للقمر لقاء 1-50 جزء من البليون بالنسبة للهيليوم-3). على العموم، تظل هذه الكمية أقل منها ما هي في باقي أجرام النظام الشمسي مثل العماليق الغازية.
الخصائص الفيزيائية
يغلي الهيليوم-3 عند 3.19 كلفن مقارنة مع 4.23 كلفن للهيليوم-4، والنقطة الحرجة له أقل من 3.35 كلفن مقارنة مع 5.2 للهيليوم-4. للهيليوم-3 كثافة أقل من نصف كثافة الهيليوم-4 عند نقطة الغليان، 59 غرام على الليتر مقارنة مع 125 غرام على الليتر عند ضغط مقداره 1 جو. بشكل مماثل فإن حرارة التبخر الكامنة للهيليوم-3 أقل بشكل كبير من نظيرتها للهيليوم-4، 0.026 كيلوجول لكل مول و0.0829 كيلوجول لكل مول على الترتيب.
إن مزيج من كميتين متساويين من 3He و4He السائل تحت 0.8 كلفن سينفصل إلى طبقتين غير مزوجتين وذلك نتيجة لتباين الإحصاءات الكمومية quantum statistics لهما، حيث حتى 4He تعبير عن بوزون في حين حتى 3He فرميون. يستفاد من خاصة عدم امتزاج هذين النظيرين في ثلاجة التمديد (Dilution refrigerator) حيث يمكن استعمال هذا التطبيق للحصول على درجات حرارة بحدود بضعة ميلي كلفن.
الاستخدامات
يستخدم الهيليوم-3 في تجهيز كاشف النيوترون حيث حتى مبتره العرضي للامتصاص مرتفع لحزمة النيوترونات. يحول النيوترون من خلال التفاعل النووي إلى التريتيوم والبروتيوم:
- n + 3He → 3H + 1H + 0.764 MeV
المراجع
- ^ Oliphant, M. L. E. (1934). "Transmutation Effects Observed with Heavy Hydrogen". Proceedings of the Royal Society A. 144 (853): 692–703. Bibcode:1934RSPSA.144..692O. doi:10.1098/rspa.1934.0077. JSTOR 2935553.
- ^ "Lawrence and His Laboratory: Episode: A Productive Error". Newsmagazine Publication. 1981. مؤرشف من الأصل فيعشرة مايو2017. اطلع عليه بتاريخ 01 سبتمبر 2009.
- ^ Fa WenZhe & Jin YaQiu (December 2010). "Global inventory of Helium-3 in lunar regoliths estimated by a multi-channel microwave radiometer on the Chang-E 1 lunar satellite". مؤرشف من الأصل في 11 أكتوبر 2017. صيانة CS1: يستخدم وسيط المؤلفون (link)
- ^ Cocks, F. H. (2010). "3He in permanently shadowed lunar polar surfaces". Icarus. 206 (2): 778–779. Bibcode:2010Icar..206..778C. doi:10.1016/j.icarus.2009.12.032.
- ^ Teragon's Summary of Cryogen Properties Teragon Research, 2005 نسخة محفوظة 09 أغسطس 2017 على مسقط واي باك مشين.
- ^ The Encyclopedia of the Chemical Elements. صفحة 264.
- ^ Dilution Refrigeration. cern.ch نسخة محفوظة 22 مارس 2020 على مسقط واي باك مشين.
التصنيفات: نظائر الهيليوم, صيانة CS1: يستخدم وسيط المؤلفون, قالب أرشيف الإنترنت بوصلات واي باك, صفحات تستخدم خاصية P227, صفحات تستخدم خاصية P662, صفحات بها بيانات ويكي بيانات, صفحات تستخدم خاصية P683, صفحات تستخدم خاصية P2566, صفحات تستخدم خاصية P661, صفحات تستخدم خاصية P232, صفحات تستخدم خاصية P1578, صفحات تستخدم خاصية P231, صفحات تستخدم خاصية P652, معرفات مركب كيميائي, بوابة كيمياء فيزيائية/مقالات متعلقة, بوابة الكيمياء/مقالات متعلقة, بوابة الفيزياء/مقالات متعلقة, جميع المقالات التي تستخدم شريط بوابات
