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氦是150年前发现的。这就是为什么它如此重要

充满氦的气球懒洋洋地飘向天空。magicinfoto/Shutterstock)

这篇文章最初是在对话中发表的。这篇文章发表在《生命科学》的专家之声:评论版和洞察版上。

观看氦气气球升空是一件很有趣的事,如果气球是一个小孩放过的话,也许是一个悲剧。还有,谁不喝气球里的氦气然后像唐老鸭一样颤抖呢?尽管如此,这并不是最明智的做法,因为氦可以取代我们肺部的空气,或引起其他呼吸问题。

除了气球和使我们的声音吱吱作响,氦还有什么用?我们是否应该关心我们是否用完了气体物质?氦是一种气体。听到氦和人类几乎没有任何共同点也许并不奇怪,但我们仍然需要彼此。我们21世纪的经济依赖于氦,氦需要我们找出更好的保护策略,以免我们用完这些东西。

如果没有氦冷却的磁铁,这种高分辨率的大脑磁共振图像是不可能的。由MriMan/shutterstock(MriMan/shutterstock)

在150年前,1868年8月18日,法国天文学家Jules Janssen在日全食期间首次发现了氦。他以发现的源头太阳或太阳神命名氦,因为当时地球上还没有发现氦。从那时起,氦在科学上已经取得了无数的进步;从医学到天体物理学等学科中使用的现代分析工具,更不用说我们随身携带的手机,如果没有制造过程中使用的氦,就不可能实现。

我是科罗拉多州的一名研究科学家州立大学位于落基山脉的山脚下,也是公羊的故乡,我的研究依赖于充足的廉价氦供应。多亏了氦,我和我的同事们,以及全世界的同行们,正在做出丰富我们全球社区的科学发现——所有这些都依赖于氦所提供的独特物理性质。

地球上的氦供应是有限的

克利夫塞德气田的天然氦富集装置,联邦氦计划,德克萨斯州阿马里洛郊外。(美国土地管理局通过Wikimedia Commons发布)

你可能还记得几年前氦短缺的报道,以及包括今年在内的全球供应紧张的定期报告。那么,这场危机是否值得全国关注?”

氦从一开始就在周围徘徊,在数十亿年前的大爆炸后不久形成。它是仅次于氢气的第二轻元素,也是宇宙中第二常见的元素。然而,在地球上并没有多少氦:只有百万分之几。问题是氦原子核太轻,以至于地球的引力无法承受它。氦一旦进入我们的大气层,就会进入太空的真空,从地球上消失,并随着太阳风的吹扫而消失。带有惰性气体的

管在高压下会发出不同颜色和强度的光。从左到右:氦、氖、氩、氪和氙。(Kim Christensen/Shutterstock)

尽管地球上的氦不断流失,但直到最近,氦的储量还是相当丰富的。地球上大部分的氦储量是以不同的方式形成的,与大爆炸的起源不同。放射性元素,如铀和钍衰变成更小的碎片或粒子,包括非常小的α粒子。这些粒子是从电子中剥离出来的氦原子,光秃秃的,高能的,充满电的。我们称这种放射性元素的衰变为裂变,因为元素分裂成新的子成分,能量被释放出来。

这些放射性元素的衰变补充氦,即平小型,便携式,高能电池,可能最终减少我们对碳燃料的依赖。反过来,核磁共振需要大量的氦才能起作用。这是不可能很快改变的。

幸运的是,我们正在成为我们剩余储量的更好的管理者,我们一直在寻找新的储量,我们正在学习如何在氦气体消失在太空之前进行再循环,我们也开始了解如何制造新的材料,使其在更高的温度下具有超导体,更易接近的温度。所有这些发展都需要时间和大量资金。不幸的是,回收操作需要大量的能源和燃烧煤炭。

同时,我们还需要继续寻找更多的这种宝贵资源的来源,并制定更好的回收策略。我们可以减少购买派对气球,朝着这个方向迈出一小步。另一方面,这实际上是我们消耗的氦的一小部分,我认为,他们提供的纯粹的快乐是一个很小的代价。下一次当你观看一个派对气球将它的氦有效载荷驶入大宇宙时,需要考虑一下。

克里斯托弗·里特纳,科罗拉多州立大学CIF主任

这篇文章最初是在对话中发表的。阅读原文。关注Facebook、Twitter和Google+上的所有专家声音问题和辩论,并成为讨论的一部分。所表达的观点是作者的,并不一定反映出版商的观点。这个版本的文章最初发表在Live Science上

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