- i když je to běžně používá, aby se balónky float, helium je ve skutečnosti vzácný non-obnovitelné zdroje.
- bez helia nelze provádět velké množství vědeckého výzkumu a technologie jako MRI stroje nebudou fungovat.
- poptávka po heliu je obrovská a roste; neexistuje způsob, jak vytvořit umělé helium ekonomicky a žádný způsob, jak zásoby helia na Zemi udržet poptávku.
Helium je druhým nejčastějším prvkem ve vesmíru, což představuje 23 procent všech normální záležitost. Ale přesto, že je extrémně běžný v celém vesmíru, je na Zemi mimořádně vzácný. Na každý milion částic vzduchu v naší atmosféře je pouze asi 5, 2 z nich helium.
kdykoli se na narozeninové oslavě dítěte uvolní heliové balónky, unikne hélium do horní atmosféry. Hélium je výjimečně lehký prvek, takže stoupá až na samý vrchol atmosféry, kde je nejméně hustý. Člověk by si mohl myslet, že by zde uvízl lehký plyn, jako je helium, tlačený hustším vzduchem pod ním a tlačený dolů zemskou gravitací. Ale helium molekuly takhle vysoko v atmosféře, mohou být snadno vystaveny slunečního větru — proudy vysoce energetických částic od našeho slunce, které neodvolatelně fouká helium pryč do vesmíru.
Toto je osud 6,2 miliardy kubických stop helia, které použijeme za rok. Jednoduše řečeno, hélium je konečný zdroj na Zemi a vyčerpání z něj znamená vzdát se mnohem víc než balónků a pískavých hlasů.
co je tak zvláštního na heliu?
Helium má některé jedinečné vlastnosti, které z něj činí kritickou látku pro mnoho vědců a vědců. A co je nejdůležitější, žádný jiný prvek nemůže být tak chladný jako helium bez zmrazení. Ve skutečnosti helium vůbec nezmrazuje. Jakmile se hélium ochladí na asi 4 Kelviny, stává se kapalinou. Kelvinova stupnice je absolutní míra teploty založená na stupni pohybu v molekulách, takže 0 Kelvinů je co nejchladnější. Pro nějaký pohled na to, jak studený 4 Kelvin je, to funguje být -452.47 Fahrenheita-nebo -269.15 Celsia.
to záleží na dalším objevu, který vědci učinili: některé materiály při dostatečném ochlazení ztrácejí všechny elektrické odpory. Nazývají se supravodiče a používají se v široké škále high-tech zařízení-urychlovače částic, určité jaderné reaktory, hmotnostní spektrometry a MRI stroje. Bez kapalného helia nejsou tyto technologie možné a neexistuje žádná životaschopná náhradní látka.
odkud získáváme helium?
mapa hlavních plynových polí v USA ukazující ta, která obsahují ekonomicky životaschopnou koncentraci helia, a ta, která ne. Zdroj obrázku: Americká fyzikální společnost, Společnost pro výzkum materiálů, Americká chemická společnost
helium, které najdeme na Zemi, je ve skutečnosti produktem radioaktivního rozpadu. Radioaktivní minerály vyrobené z uranu a thoria emitují alfa částice, což jsou částice složené ze dvou protonů a dvou neutronů. Tyto alfa částice rychle přitahují elektrony a přeměňují je na atomy helia. Tímto způsobem se ročně vytvoří odhadem 3 000 tun helia. To však sotva dělá díru v naší roční spotřebě. To 6,2 miliardy kubických stop helia, které konzumujeme v roce uvedeno výše převádí na asi 32 000 tun (za předpokladu, že kubických stop jsou měřeny při 70°F a pod zemí je normální atmosféra). Drtivá většina rezerv hélia, na které se spoléháme na podporu tohoto zvyku, je výsledkem milionů let postupné akumulace.
ne všechna helia generovaná na Zemi jsou snadno přístupná, a dokonce i když je snadno přístupná, často není ekonomicky proveditelné sbírat. Poté, co je hélium vytvořeno radioaktivními prvky hluboko pod zemí, plyn najde cestu ke stejným ložiskům jako zemní plyn. Výsledkem je, že většina helia je shromažďována společnostmi zabývajícími se zemním plynem jako vedlejší přínos. Bohužel, hranice současné technologie znamená, že pouze za plyn společnosti čas, aby sbírat helium pokud je vyšší než 0,3% koncentraci. V důsledku toho je poměrně významné množství helia jednoduše odvětráno.
pokud je helium tak důležité, proč je tak levné?
Když se vzducholodě a další vzducholodě na bázi helia zdály být životně důležité pro národní obranu, americká vláda shromáždila tolik helia, kolik mohla. Toto helium bylo uloženo v Amarille v Texasu ve Federální rezervě Helia (FHR). Dnes je asi 40 procent národního helia dodáváno FHR. Nicméně, USA. vláda schválila zákony nařizující, že Federální zásoby Hélia prodat své rezervy a blízko v roce 2021, ve snaze kompenzovat dluhy rezervy vznikly a privatizovat trhu.
výsledkem je, že ceny helia zůstaly poměrně nízké – dostatečně nízké, že se necítíme příliš špatně, když necháme tyto vzácné věci plýtvat v balóncích na narozeninové oslavy.
navzdory tomu však helium není ve skutečnosti tak levné, zvláště ne pro vědce, kteří se na něj spoléhají při provádění experimentů. Podle zprávy z roku 2016 se ceny helia v předchozích pěti letech zvýšily o 250 procent. Ve skutečnosti někteří vědci museli utratit více než čtvrtinu svých grantových prostředků na nákup tekutého helia.
nedostatek helia neublíží jen vědcům; nedostatek helia pro použití v high-tech aplikacích znesnadní život všem. V rozhovoru pro USA Today, Profesor severozápadní fyziky William Halperin řekl: „nedostatek helia, který je nyní přítomen — a který můžeme očekávat, že se zvýší-ovlivní obecně všechny.“