Jelaskan Isotop dari Helium

Terdapat setidaknya delapan isotop helium yang diketahui, namun hanya helium-3 dan helium-4 yang stabil. Di atmosfer Bumi, hanya terdapat satu atom 3He untuk setiap satu juta atom 4He. Tidak seperti unsur lainnya, keberlimpahan isotop helium bervariasi tergantung pada asal usulnya karena proses pembentukan yang berbeda-beda. Isotop yang paling banyak adalah helium-4 dan dibentuk di Bumi melalui peluruhan alfa unsur-unsur radioaktif yang lebih berat. Partikel alfa yang muncul dari peluruhan ini berbentuk inti helium-4 yang terionisasi penih. Helium-4 memiliki stabilitas inti yang tidak lazim karena nukleonnya tersusun secara penuh. Helium-4 juga terbentuk dalam jumlah yang sangat banyak semasa nukleosintesis Ledakan Dahsyat.

Helium-3 terdapat di Bumi hanya dalam jumlah sekelumit; kebanyakan sudah ada saat pembentukan Bumi, walaupun beberapa jatuh ke Bumi terperangkap dalam debu kosmik. Sekelumit helium-3 juga terbentuk melalui peluruhan beta tritium. Batu-batuan yang berasal dari kerak Bumi memiliki rasio isotop helium yang bervariasi, dan rasio-rasio ini digunakan untuk menginvestigasi asal usul batuan dan komposisi mantel Bumi. 3He lebih berlimpah di bintang sebagai produk fusi nuklir. Oleh sebab itu, dalam medium antarbintang, proporsi 3He terhadap 4He adalah sekitar 100 kali lebih tinggi daripada proporsinya di Bumi. Materi-materi yang berasal dari luar planet seperti bulan dan asteroid memiliki sekelumit helium-3 yang berasal dari penumbukan badai matahari. Permukaan bulan mengandung helium-3 dalam konsentrasi tingkat besaran 0,01 ppm. Jumlah ini lebih tinggi daripada yang ditemukan di atmosfer Bumi sekitar 5 ppt (bagian per triliun).

Helium-4 cair dapat didinginkan sampai dengan temperatur sekitar 1 K menggunakan pendinginan evaporatif. Menggunakan proses pendinginan yang sama, helium-3 dapat mencapai temperatur sekitar 0,2 K. Pada temperatur lebih rendah daripada 0,8 K, campuran cairan 3He dan 4He dalam jumlah yang sama akan memisah dengan sendirinya menjadi dua fase yang tak taercampurkan. Hal ini disebabkan oleh ketidakserupaan kedua isotop tersebut, yakni secara kuantum atom helium-4 termasuk boson, sedangkan atom helium-3 termasuk fermion.

Isotop-isotop helium eksotik lainnya dapat pula terbentuk, namun semuanya akan dengan cepat meluruh menjadi unsur lainnya. Isotop helium yang berparuh waktu tersingkat adalah helium-5 dengan waktu paruh 7,6 × 10−22 detik. Helium-6 meluruh dengan mengemisi partikel beta dan berwaktu paruh 0,8 detik. Helum-7 juga mengemisi partikel beta selain sinar gama. Helium-7 dan helium-8 terbentuk dalam reaksi nuklir tertentu. Helium-6 dan helium-8 dikenal baik memperlihatkan halo nuklir.