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氦气是一种惰性气体,由法国天文学家朱尔斯·让森(Jules Janssen)在1868年8月18日的全日食期间发现。当时人们尚未在地球上发现过这种元素,因此让森用太阳(helios)为其命名,称其为氦(helium)。自此之后,科学家围绕氦取得了许多重要进步,如医学和天体物理学等领域使用的现代分析工具、我们日常使用的手机等等,这些物品的生产过程都离不开氦气。氦气的独特物理特性还帮助全世界的科学家做出了许多重大发现,对国际社会助益良多。
氦早在宇宙形成之初、宇宙大爆炸须臾之后便已经诞生,至今已有数十亿年的历史。它是宇宙中第二轻、也是第二常见的元素,仅次于氢气。但地球上的氦并不多,含量仅为百万分之几。问题在于,氦原子核太轻,不足以被地球引力所牵制。一旦氦气进入大气,就会逃逸到宇宙中,在太阳风的“吹拂”下随风而去。
虽然地球上的氦一直在减少,但直到不久之前,氦储量都非常充足。大多数氦都是在宇宙大爆炸时形成的。铀和钍等放射性元素可衰变成更小的碎片或粒子,其中也包括α粒子。这些粒子便是失去电子后的高能氦原子。在这种衰变过程中,放射性元素分裂成若干碎片,同时释放出能量,因此名为裂变。
放射性元素的衰变可以弥补通过大气损失的氦。裂变生成的氦主要储存于多种矿石中,在天然形成的大型蓄气池中大量聚积,如位于美国德克萨斯州的国家氦气池。但这种天然过程需经历成千上万年,产出的氦气量才能达到商业提取价值。