Helium-4

Helium-4 (⁴He) adalah isotop stabil dari unsur helium. Ini jauh lebih melimpah dari dua isotop helium yang terjadi secara alami, membentuk sekitar 99,99986% helium di Bumi. Intinya identik dengan partikel alfa, dan terdiri dari dua proton dan dua neutron. Peluruhan alfa unsur-unsur berat di kerak bumi adalah sumber helium-4 paling alami di Bumi, yang dihasilkan setelah planet mendingin dan mengeras. Meskipun juga dihasilkan oleh fusi nuklir di bintang, sebagian besar helium-4 di Matahari dan di alam semesta diperkirakan diproduksi oleh Big Bang, dan disebut sebagai "helium primordial". Namun, helium-4 primordial sebagian besar tidak ada di Bumi, setelah melarikan diri selama fase suhu tinggi pembentukan Bumi. Helium-4 menyusun sekitar seperempat materi biasa di alam semesta berdasarkan massa, dengan hampir semua sisanya adalah hidrogen. Ketika helium-4 cair didinginkan hingga di bawah 2,17 kelvin, ia menjadi superfluida, dengan sifat yang sangat berbeda dengan cairan biasa. Misalnya, jika superfluida helium-4 disimpan dalam bejana terbuka, film tipis akan naik ke sisi bejana dan meluap. Dalam keadaan dan situasi ini, itu disebut "Rollin film". Perilaku aneh ini adalah hasil dari hubungan Clausius-Clapeyron dan tidak dapat dijelaskan oleh model mekanika klasik saat ini, atau dengan model nuklir atau listrik - ini hanya dapat dipahami sebagai fenomena mekanika kuantum. Putaran total dari inti helium-4 adalah bilangan bulat (nol), dan oleh karena itu merupakan boson. Perilaku superfluida sekarang dipahami sebagai manifestasi kondensasi Bose-Einstein, yang hanya terjadi dengan kumpulan boson. Diteorikan bahwa pada 0,2 K dan 50 atm, helium-4 padat dapat berupa superglass.