ヘリウム 2 He

　朝方、雪が降った。辺りが薄っすら白くなったが、その後の雨で解けてしまった。でも山は暫く白かった。昼前に雨は止み、午後からは、薄日が差して来た。雲は段々塊 になり、風に流され、切れ間ができ、結構 陽が差して来た。　　　　　　　　　

　　　　　　ヘリウム　　He (Helium)　 原子番号 2 　原子量 4.002602

ヘリウムとは２つの陽子と２つの電子で構成されている原子。
核の中に陽子２つと中性子が１つのヘリウム原子 ２He３ (軽ヘリウム 0.000134％) と、
　　　　　　　　 ２つの中性子を持つヘリウム原子 ２He４ (重ヘリウム 99.999866％)の、同位体と、
３つの中性子を持つヘリウム原子 ２He５ ( 中性子放出→２He４, 半減期 761.833ヨクト秒)と、
４β- の中性子を持つヘリウム原子 ２He６ ( β崩壊→３Li６, 半減期 806.7ミリ秒)と、
５つの中性子を持つヘリウム原子 ２He７ ( 中性子放出→２He６, 半減期 2.85688ゼプト秒)と、
６β- の中性子を持つヘリウム原子 ２He８ ( β崩壊→３Li８, 半減期 119.0ミリ秒)と、
７つの中性子を持つヘリウム原子 ２He９ ( 中性子放出→２He８, 半減期 7.03231ゼプト秒)と、
８つの中性子を持つヘリウム原子 ２He１０(超重ヘリウム　中性子×２ 放出→２He８,
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　半減期 2.68882ゼプト秒)の、放射性同位体がある。

　ヘリウムは、第１８族・０族・不活性ガス・稀ガスで、原子価はなく、単原子分子で、無色、無臭の気体。　比重　　0.18。　稀ガス [ヘリウム (He)、ネオン (Ne)、アルゴン (Ar)、クリプトン (Kr)、キセノン (Xe)、ラドン (Rn)、ウンウンオクチウム（Uuo）]の中で一番軽い。

　稀ガスは、原子における最外殻電子が閉殻となっているため、化学的に非常に不活性である（不活性ガス)。ヘリウムを除いた稀ガスは、常圧かつ凝固点以下で弱いファンデルワールス結合による結晶（単原子分子による分子性結晶）を形成する。クリプトン, キセノン, ラドン は、 酸素, フッ素 と少しだけ化学反応する。　稀ガスは、放電管中で放電を行うと稀ガスにより色々な色の光のネオンサインとなる。　ヘリウム - 白,黄色　　ネオン - 赤,橙色　　アルゴン - 青紫　　クリプトン - 黄緑　　　キセノン - 青緑

宇宙では、水素に次いで存在量が多いが、地球の大気中には、0.000524％ 5.24ppm と微量なので、稀ガスに分類されるが、鉱物やミネラルウォーターの中に沢山溶け込んでいて、豊富に産出し、気球や小型飛行船の浮揚用ガスとして用いられる。

　２He４ は、－268.934℃ (4.216[K]) で、一次の相転移を起こし常流動状態になる。　λ点　－270.824℃ (2.176[K]) で、二次の相転移を起こし超流動状態になる。超流動状態では非常に高い熱の伝導性を示す。　超流動状態で ２He４は、粘性が 0 の状態（He II相）になっており、 壁を這い上がったり、 原子一個が通れる隙間があれば漏れ出す。(普通の液体としての性質を示す常流動ヘリウム：He I相,　　粘性ゼロの超流動ヘリウム：He II相）　　　
　　　　　　　　　　　　　☆噴水効果　
　超流動状態の液体ヘリウム中に、微粉末を入れた先を細くしたガラス管を沈める。電球の光を当てるとヘリウムは温められ、その一部が常流動状態になる。常流動ヘリウムは粘性があり、微粉末中を動けないため、超流動ヘリウムがガラス管の底から勢いよく入り込み、その勢いで噴水となる.　
　超流動２He４は、プロトン(p)-2 ニュートロン(n)-2　エレクトロン(-e)-2 の整数スピンのボース粒子である ２He４ がボース凝縮している。
　２He３ は ２He４ と異なり　超低温では、(p)-2　(n)-1　(-e)-2　の半整数スピンの フェルミ粒子 である。フェルミ粒子の２He３は、そのままでは凝縮状態にならないため、 λ点は、1[mK] と２He４と比べて非常に低い。２He３ は超伝導の場合と同様に、2個の ２He３ が原子同士の振動の波(フォノン, スピンのゆらぎ)による弱い磁気相互作用でクーパーペアを作り、5+5=10 の整数スピン {スピン三重項p波(L=1, S=1)}で、 ボース粒子の様に振る舞い、BEC(ボース・アインシュタイン凝縮)して超流動状態になる。{通常の超伝導は、電子対がスピン一重項s波（L=0, S=0)}

　２He４は、0[K] でも液体のままであるが、0.95[K] で 25気圧 か 15[K] で 1000気圧(100MPa) で、凍上現象を起こし、単純六方の結晶構造の 霜柱 になる。つまり　☆ 固体 ☆ になる。
　２He３は、2.7[mK] で 34気圧 で固体になる。

　　　　融点　　－272.2℃(0.95[K])　(25気圧下で),　15[K] 1000気圧(100MPa)下で
　　　　沸点　　－268.934℃(4.216[K])　実験に仕方により温度に 差があるが、全元素の中で一番低い。

　とても寒い一日でした。