科学者たちは、宇宙で最も豊富な元素が水素やヘリウムのような単純なガスであることを以前から理解してきました。これらは、その観測可能な質量の大部分を占めており、組み合わされたすべてのより重い元素を小さくします（そして広いマージンで）。そして、2つの間で、ヘリウムは2番目に軽く、2番目に豊富な元素であり、観測可能な宇宙の元素質量の約24％に存在します。
私たちはヘリウムをあなたの声に奇妙なことをし、風船を浮かせる陽気なガスと考える傾向がありますが、それは実際には私たちの存在の重要な部分です。ヘリウムは星の重要な構成要素であることに加えて、ガス巨人の主要な構成要素でもあります。これは、その非常に高い核結合エネルギーに加えて、核融合と放射性崩壊の両方によって生成されるという事実に一部起因しています。それでも、科学者は19世紀後半からその存在に気づいていました。
発見と命名：
ヘリウムの最初の証拠は、1868年8月18日にフランスの天文学者ジュールヤンセンによって得られました。インドのグントゥールにいる間、ヤンセンはプリズムを通して日食を観察しました。そこで彼は太陽の彩層から発する明るい黄色のスペクトル線（587.49ナノメートル）に気づきました。当時、彼はそれがD1とD2に近接していたので、それがナトリウムであると信じていました フラウンホーファー線 。
フラウンホーファー線は、さまざまな化学元素に対応するスペクトルの暗い吸収線です。クレジット：eventbrite.com
その同じ年の10月20日、英国の天文学者ノーマンロッキャーは、太陽スペクトルに黄色い線を観測しました（彼はこれをDと名付けました）。3彼が結論付けたフラウンホーファー線）は、太陽の未知の元素によって引き起こされたと結論付けました。 Lockyerと英国の化学者EdwardFranklandが元素に名前を付けましたヘリオス、太陽のギリシャ語の後。
特徴：
ヘリウムは、その原子モデルに関しては、水素に次いで2番目に単純な原子です。これは、2つの陽子と中性子の核と、原子軌道にある2つの電子で構成されています。最も一般的な形態は、ビッグバン元素合成の産物であると考えられているヘリウム4です。ビッグバン後10秒から20分続いたこのイベントは、水素の最も軽い同位体以外の核（つまり、単一の陽子と原子核を持つ水素-1）の生成によって特徴づけられました。
このイベントは、少量の水素、ヘリウム、リチウムの同位体とともに、ヘリウム4の大部分を生成したと考えられています。他のすべての重い元素は、恒星内元素合成の結果として、はるかに後に作成されました。この同じプロセスを通じて、大量の新しいヘリウムが常に生成されています。このプロセスでは、星の中心部の熱と圧力によって水素原子が融合します。
ヘリウム原子の原子構造の描写。クレジット：ウィキペディアコモンズ
ヘリウム4原子の原子核は、アルファ粒子、2つの結合した陽子、およびアルファ崩壊（要素が崩壊し、質量を放出して別のものになる）の過程で生成される中性子と同一です。ヘリウムの不活性は、その電子雲状態の安定性と低エネルギーによるものです。この状態では、すべての電子がペアで1s軌道を完全に占有し、角運動量を持たず、それぞれが他方の固有のスピンを打ち消します。
この安定性は、ヘリウム原子の相互作用の欠如も説明します。これにより、すべての元素の中で最も低い融点と沸点の1つになります。
使用履歴：
しばらくの間、ヘリウムは太陽にのみ存在すると信じられていました。しかし、1882年、イタリアの物理学者ルイージパルミエリは、その年に噴火したベスビオ山の溶岩を分析したときに、地球上でヘリウムを検出しました。そして1895年、アルゴンを探している間、スコットランドの化学者ウィリアム・ラムゼー卿は、クレーベ石のサンプルを鉱酸で処理することにより、ヘリウムを分離することに成功しました。元素を硫酸で処理した後、彼は同じD3吸収線に気づきました。
ラムジーはガスのサンプルをウィリアム・クルックス卿とノーマン・ロッキャー卿に送り、ヘリウムであることを確認しました。同年、スウェーデンのウプサラにいる化学者Per TeodorCleveとAbrahamLangletによって、クレーベ石から独立して分離されました。彼らは、その原子量を正確に測定することができました。次の数年の間に、同様の実験で同じ結果が得られました。
ヘリウム原子の3D概略図。クレジット：ウィキペディアコモンズ/ブルースブラウス
その後の数年間で、ヘリウムのいくつかの興味深い特性が発見されました。 1907年、アーネストラザフォードとトーマスロイズは、アルファ粒子が実際にはヘリウム原子核であることを示しました。 1908年、ヘリウムはオランダの物理学者Heike Kamerlingh Onnesによって、ガスを1ケルビン未満に冷却することによって最初に液化されました。要素は最終的に1926年に彼の学生ウィレムヘンドリックキーソムによって固化されました。彼は要素を25気圧の圧力にさらしました。
ヘリウムは、超流動性を持っていることがわかった最初の元素の1つでした。 1938年、ロシアの物理学者Pyotr Leonidovich Kapitsaは、ヘリウム4が絶対零度（超流動）に近い温度ではほとんど粘度がないことを発見しました。 1972年に、同じ現象がアメリカの物理学者ダグラスD.オシェロフ、デビッドM.リー、ロバートC.リチャードソンによってヘリウム3で観察されました。
現代の用途：
今日、ヘリウムガスは、産業、商業、娯楽の幅広い用途で使用されています。最もよく知られているのはおそらく飛行であり、ヘリウムガス（空気よりも軽い）が飛行船や気球に自然に浮力を提供します。飛行船でも使用されていた水素と比較して、ヘリウムには不燃性で難燃性であるという追加の利点があります。
低沸点、低密度、低溶解性、高熱伝導率、不活性などの独自の特性により、ヘリウムは幅広い科学および医療用途に使用されています。最大の用途は、液体ヘリウムがMRIスキャナーや分光計の超伝導磁石の冷却剤として機能する極低温アプリケーションです。
CERNの大型ハドロン衝突型加速器。クレジット：CERN / LHC
別の用途はロケットであり、ヘリウムは貯蔵タンク内の燃料と酸化剤を置き換えるための緩衝剤として使用されます。また、水素と酸素をロケット燃料に凝縮し、宇宙船の液体水素を予冷するためにも使用されます。 NS 大型ハドロン衝突型加速器 CERNでは、液体ヘリウムを使用して1.9ケルビンの一定温度を維持しています。
屈折率が非常に低く、温度変化の歪みの影響を低減する方法のおかげで、ヘリウムは太陽望遠鏡、ガスクロマトグラフィー、および「ヘリウム年代測定」、つまり放射性物質を含む岩石の年代を決定する際にも使用されます（ウランとトリウム）。その不活性、熱特性、音速、および熱容量比の高い値に加えて、それは超音速風洞および空力試験施設でも使用されます。また、アーク溶接や産業用リーク検出にも使用されます。
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天文学キャストにもこのテーマに関する良いエピソードがあります– 139話：エネルギー準位とスペクトル 。
