Το στοιχείο ήλιο ανιχνεύθηκε για πρώτη φορά ως μια άγνωστη, κίτρινη φασματική γραμμή στο ηλιακό φως κατά τη διάρκεια μιας ηλιακής έκλειψης το 1868. Ο Joseph Norman Lockyer πρότεινε ότι η γραμμή οφειλόταν σε ένα νέο στοιχείο, το οποίο ονόμασε … ήλιο. Η τυπική ανακάλυψη του στοιχείου ηλίου έγινε το 1895, όταν οι επιστήμονες ανίχνευσαν ήλιο σε ορυκτό του ουρανίου.
Μετά την ανακάλυψη του νετρονίου από τον James Chadwick το 1932, οι φυσικοί κατάλαβαν ότι ο πυρήνας του ηλίου δεν περιέχει μόνο δύο πρωτόνια, αλλά και δύο νετρόνια. Κι έτσι άρχισαν να υποψιάζονται ότι θα μπορούσε να υπάρχει κι άλλο ισότοπο του οποίου ο πυρήνας περιέχει 2 πρωτόνια και ένα νετρόνιο. Επρόκειτο για το ελαφρύτερο και πολύ πιο σπάνιο ισότοπο του στοιχείου ηλίου, το 3Ηe. Η ύπαρξή του προτάθηκε θεωρητικά στα μέσα της δεκαετίας του 1930 από τον Αυστραλό φυσικό Mark Oliphant. Ήταν ο πρώτος που παρήγαγε εργαστηριακά, ως προϊόν πυρηνικών αντιδράσεων το 3He, αν και δεν το απομόνωσε (και ο πρώτος που πραγματοποίησε πειραματικά πυρηνική αντίδραση σύντηξης).
Την ίδια εποχή, οι φυσικοί προβληματίζονταν για το τι συνέβαινε στο εσωτερικό του Ήλιου. Πρωτοπόροι στο ζήτημα αυτό ήταν οι Γερμανοί φυσικοί Hans Bethe και Carl Friedrich von Weizsäcker. Και οι δύο κατέληξαν στην σωστή αλυσίδα πυρηνικών αντιδράσεων σύντηξης στο εσωτερικό του Ήλιου, αλλά και άλλων μεγαλύτερων άστρων: τον κύκλο p–p (πρωτονίου-πρωτονίου) και τον κύκλο CNO. Όμως, τα αποτελέσματα του Weizsäcker που παρήχθησαν στην χιτλερική Γερμανία έγιναν γνωστά μετά τον δεύτερο παγκόσμιο πόλεμο.
Ο Hans Bethe έχασε την θέση του στο Πανεπιστήμιο του Tübingen όταν η ναζιστική κυβέρνηση απέλυσε όλους τους δημοσίους υπαλλήλους εβραϊκής καταγωγής. Έτσι μετακόμισε στην Αγγλία και αργότερα στις ΗΠΑ. Κατά τη διάρκεια του Β’ Παγκοσμίου Πολέμου, ο Bethe ήταν επικεφαλής του Θεωρητικού Τμήματος στο μυστικό Εθνικό Εργαστήριο του Los Alamos που ανέπτυξε τις πρώτες ατομικές βόμβες.
Αντίθετα, ο Carl Friedrich von Weizsäcker, είχε άρια καταγωγή. Συνέχισε την έρευνά του στην Γερμανία και επιπλέον συμμετείχε στο πρόγραμμα του Χίτλερ για την κατασκευή της γερμανικής ατομικής βόμβας – μαζί με τον Heisenberg. Ο πατέρας του ήταν ο Ernst von Weizsäcker, διπλωμάτης και πολιτικός που συμμετείχε στην ναζιστική κυβέρνηση. Μετά τον πόλεμο δικάστηκε ως εγκληματίας πολέμου, κρίθηκε ένοχος και καταδικάστηκε σε 7 χρόνια φυλάκισης. Δικηγόρος υπεράσπισης στην δίκη ήταν ο γιός του, και αδερφός του πυρηνικού φυσικού, ο Richard von Weizsäcker. Ο Richard von Weizsäcker διετέλεσε πρόεδρος της Γερμανίας την περίοδο 1984-1994 (υπενθυμίζεται ότι η επανένωση Ανατολικής και Δυτικής Γερμανίας έγινε το 1990).
Το 3Ηe εμφανίζεται ενδιάμεσα στον κύκλο p–p, σύμφωνα με τον οποίο το υδρογόνο συντήκεται προς 4He. Ο κύκλος p–p μας εξηγεί την παραγωγή ενέργειας από τον Ήλιο, αλλά και την παραγωγή των ισοτόπων του ηλίου από την «καύση» του υδρογόνου.
Το ισότοπο 3Ηe, εκτός του ότι χρησιμεύει σε συστήματα υπερψύξης, ιατρικές απεικονίσεις κ.λπ., στο μέλλον θα είναι πολύ σημαντικό για την παραγωγή ενέργειας διαμέσου «καθαρής» πυρηνικής σύντηξης από την αντίδραση: 2Η+3Ηe –> 4He + 1H + ενέργεια.
Το γεγονός ότι σ’ αυτή την πυρηνική αντίδραση δεν παράγονται νετρόνια, σημαίνει λιγότερα ραδιενεργά απόβλητα και λιγότερες φθορές στα υλικά των αντιδραστήρων. Κι ενώ το 3Ηe είναι πολύ σπάνιο στη Γη, οι διαστημικές αποστολές στην Σελήνη διαπίστωσαν ότι εκεί η αφθονία του είναι 100-1000 φορές μεγαλύτερη από εκείνη της Γης.
Πώς βρέθηκε αυτή η ποσότητα του ηλίου-3 στη Σελήνη;
Ήρθε από τον Ήλιο, με τον ηλιακό άνεμο. Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, το 3He παράγεται ως ενδιάμεσο προϊόν στις αντιδράσεις πυρηνικής σύντηξης στο εσωτερικό του Ήλιου. Η Σελήνη που δεν διαθέτει ατμόσφαιρα, ούτε μαγνητόσφαιρα, είναι εκτεθειμένη στον ηλιακό άνεμο που αποτελείται από 95% πρωτόνια, 4% 4He και ελάχιστες ποσότητες ελαφρών στοιχείων, όπως για παράδειγμα περίπου 0,0015% 3He. Παρότι το 3He είναι πολύ σπάνιο στον ηλιακό άνεμο, το γεγονός ότι η Σελήνη είναι εκτεθειμένη σ’ αυτόν εδώ και δισεκατομμύρια χρόνια, η συσσώρευση 3He στα επιφανειακά πετρώματα της Σελήνης είναι πολύ μεγαλύτερη σε σχέση με τη Γη. Το ήλιο-3 που μεταφέρει ο ηλιακός άνεμος διεισδύει σε πετρώματα του σεληνιακού εδάφους σε βάθος μερικών μικρομέτρων.
Το 3He που υπάρχει στη Σελήνη θεωρείται πολύτιμο και άρχισε ήδη να γίνεται αντικείμενο εμπορικών συναλλαγών. Έτσι, εμφανίστηκε η εμπορική διαστημική εταιρεία η Interlune που θα συλλέγει φυσικούς πόρους από το διάστημα – μεταξύ των οποίων και το ισότοπο ήλιο-3 από την επιφάνεια της Σελήνης. Παρότι φαίνεται να πουλάει «φύκια για μεταξωτές κορδέλλες», την εμπιστεύθηκε η φινλανδική εταιρεία Bluefors που κατασκευάζει συστήματα υπερψύξης για κβαντικούς υπολογιστές. Πώς; Προ-αγοράζοντας δεκάδες χιλιάδες λίτρα ηλίου-3, που θα εξορυχθούν στο μακρινό μέλλον, πληρώνοντας πάνω από 300 εκατομμύρια δολάρια! Μπορείτε να βρείτε περισσότερες λεπτομέρειες της περίεργης αυτής συναλλαγής ΕΔΩ: www.ot.gr.
Κατηγορίες:ΑΣΤΡΟΦΥΣΙΚΗ, ΙΣΤΟΡΙΑ, ΠΥΡΗΝΙΚΗ ΑΣΤΡΟΦΥΣΙΚΗ, ΠΥΡΗΝΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ
physicsgg 
Σχολιάστε