低溫物理研究中氦氣的用途有哪些
氦氣是一種制冷效果極好的惰性極強(qiáng)的稀有元素，也是唯一一個(gè)能在絕對零度時(shí)保持液體狀態(tài)的物質(zhì)（也可稱為超流體）。氦氣的同位素有許多種，最常見的是氦3和氦4。氦4是我們平常最常用的氦氣同位素，一般來源與某些特殊的天然氣井的開采，而氦3則來自于放射性元素衰變的產(chǎn)物。實(shí)際上想要人工合成氦3非常困難，但是氦3卻是低溫物理學(xué)中離不開的“氧氣”，離開氦3許多低溫物理研究將會(huì)直接停擺，而許多基于液氦制冷的科學(xué)、醫(yī)療實(shí)驗(yàn)儀器也將停擺。那么低溫物理研究中氦氣的用途有哪些呢？為何氦3顯得如此珍貴？
低溫物理研究中氦氣的用途
其實(shí)低溫物理研究中氦氣的用途很簡單，就是制冷！氦氣是已知沸點(diǎn)最低的物質(zhì)，液態(tài)氦是一種與眾不同的液體，它在零下269℃就沸騰了，利用這個(gè)特性就可以滿足許多物理實(shí)驗(yàn)中需要的低溫條件。實(shí)際上低溫物理研究中氦氣的用途之一就是填充大型中子散放裝置。比如在日本東海新建成的日本質(zhì)子加速器研究園區(qū)，這個(gè)項(xiàng)目每年需要消耗的氦-3數(shù)量超過10萬升，而質(zhì)子加速器研究也離不開液氦。除此之外，美國也是消耗氦3資源的大戶，低溫物理研究中氦氣的用途就有以氦-3填充的中子探測器（利用中子與摻入探測器中的某些原子核作用，包括核反應(yīng)、核裂變或核反沖 ，所產(chǎn)生的次級粒子進(jìn)行測量。這種技術(shù)能夠幫助美國杜絕放射性核原料自私，如钚和鈾等等！而低溫物理學(xué)家Van Sciver正在對液氦中的顆粒物質(zhì)行為進(jìn)行研究。他表示氦冷卻到更低的溫度，就會(huì)變成“超流體”，超流態(tài)的氦具有很多的奇異性質(zhì)，他希望借助液氦最終能夠促使一個(gè)分離顆粒物質(zhì)的新的低溫技術(shù)的產(chǎn)生。 其實(shí)氦-3在醫(yī)學(xué)成像中也有重要作用。當(dāng)患者吸入這種氣體后，研究人員就可通過核磁共振成像儀對其肺部成像。氦氣的用途真的很廣泛??！
低溫物理研究中氦氣的用途很多時(shí)候都需要利用到氦的同位素，那么氦的同位素大家都了解么？看看下面的表格大家大概就清楚了！
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符號
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Z(p)
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N(n)
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同位素質(zhì)量(u)
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半衰期
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原子核自旋
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He2
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2
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0
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2,02946,#
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非常不穩(wěn)定(假想粒子),#
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0+,#（推測）
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He3
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2
|
1
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3,0160293191(26)
|
穩(wěn)定
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1/2+
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He4
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2
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2
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4,002,603,254,15(6)
|
穩(wěn)定
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0+
|
|
He5
|
2
|
3
|
5,01222(5)
|
700(30)E-24,s,[0,60(2),MeV]
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3/2-
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He6
|
2
|
4
|
6,0188891(8)
|
806,7(15),ms
|
0+
|
|
He7
|
2
|
5
|
7,028021(18)
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2,9(5)E-21,s,[159(28),keV]
|
(3/2)-
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He8
|
2
|
6
|
8,033922(7)
|
119,0(15),ms
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0+
|
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He9
|
2
|
7
|
9,04395(3)
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7(4)E-21,s,[100(60),keV]
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1/2(-#)
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He10
|
2
|
8
|
10,05240(8)
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2,7(18)E-21,s,[0,17(11),MeV]
|
0+
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