گاز هلیوم

گاز هلیوم ۱۵۰ سال بعد از کشف

نوشته « کاترین مِیِرز » :

امروز، ما به گاز هلیوم، نجیب‌ترین گازها، افتخار می‌کنیم که ۱۵۰ سال پیش کشف شد. شاید دومین عنصر جدول تناوبی شما را به یاد باد کردن بادکنک‌ یا نازک‌ شدن صدا (مثل سنجاب‌های کارتونی) بیاندازد، اما همه چیز برای این گاز بدون رنگ و بو، شادی و شوخی نیست. هلیوم در صنایع تکنولوژی و دانش حرف اول را می‌زند. وظایف مختلفی را به هلیوم واگذار کرده‌اند ؛ از خنک‌ کردن آهن‌رباهای ابررسانا در دستگاه‌های MRI گرفته تا تراشه‌های نیمه‌رسانا و پیدا کردن سوراخ‌ در بدنه کشتی‌ها را به کمک هلیوم انجام می‌دهند. کمبود جهانی هلیوم که به تازگی رخ داد، باعث سربه‌فلک کشیدن قیمت آن و تلخ شدن کام دانشمندان شد.

اما برخلاف مزایا و استفاده‌های زمینی که از هلیوم می‌شود، اسم آن از زمین نیامده و از یکی از خدایان در افسانه‌های باستانی یونانی که در خورشید زندگی می‌کرد، به نام « هلیوس »، گرفته شده است. در طی یک خورشیدگرفتگی در ۱۸ آگوست ۱۸۶۸ در هند، دانشمند فرانسوی « جولز جَنسِن » اتمسفر خورشید را به کمک دستگاهی بررسی کرد و رنگ‌های مختلف را از طیف اصلی جدا ساخت. او بعداً متوجه شد که بدون خورشید‌گرفتگی هم می‌توان این پدیده را مشاهده کرد و متوجه خط زرد رنگ مرموزی در میان داده‌ها شد. چند ماه بعد، دانشمند انگلیسی « نورمن لاکیر » که جداگانه تحقیقات خود را انجام می‌داد، این خط زرد را نیز مشاهده کرد. او پیشنهاد داد که خط زرد مرموز یک عنصر جدید است که به همراه شیمی‌دانی به نام « ادوارد فرنک‌لند » آن را هلیوم نامیدند.

۲۷ سال دیگر لازم بود تا هلیوم بر روی زمین و در داخل یک کانی به اسم « کلویت » کشف شود. اکتشاف‌های این‌گونه که در دنیای علم و دانش کم هم نیستند، تقریبا همزمان توسط افراد دیگری نیز ثبت شد که می‌توان به شیمی‌دان اسکاتلندی « ویلیام رمسی » و شیمی‌دان‌های سوئدی « پِر تئودور کلیو » و « نیل آبراهام لنگلت » اشاره کرد.

طی ۱۲۳ سال بعد از کشف هلیوم، دانشمندان و علاقه‌مندان ویژگی‌ها و خواص منحصر به فرد این گاز نجیب را کشف کردند.

نوشته « یوئِن یی‌یو » :

تبدیل هلیوم به مایع

مایع ابر سرد به دانش روحی تازه می‌بخشد

در سال ۱۹۰۸، فیزیکدان هلندی به نام « کَمِرلینگ اُنِس » موفق شد که برای اولین بار، هلیوم گازی را به مایع تبدیل کند. با نقطه‌جوشی نزدیک به ۴ درجه کلوین (۱۵/۲۶۹- سلسیوس)، هلیوم مایع در خنک کردن همه چیز، از مواد جدید آزمایشگاهی گرفته تا آهن‌رباهای ابررسانا در دستگاه‌های MRI، به کار رفته‌ است. در واقع، خنک‌سازی یکی از ویژگی‌های پرمصرف هلیوم است که تقریباً یک چهارم تولیدات آن به همین بخش اختصاص پیدا می‌کند.

هلیوم همچنین اولین ابرشاره کشف شده در دنیاست. زمانی که تا دمای ۲٫۱۷ کلوین (۹۸/۲۷۰- سلسیوس) سرد شود، ویسکوزیته آن (معیاری برای سنجش غلظت یک مایع) صفر می‌شود. این موضوع به هلیوم خواص ابرشارگی فوق‌العاده‌ای می‌دهد ؛ مانند توان در گردش نگه‌داشتن یک گرداب برای همیشه یا بالا خزیدن از سطوح کناری یک ظرف و بیرون ریختن از آن !

آقای « اُنِس » بعد از برنده شدن جایزه نوبل فیزیک سال ۱۹۱۳ و در سخنرانی خود گفت : « دیدن هلیوم در این شکل و فرم، آن هم برای اولین بار، بی‌نظیر بود. زمانی که به داخل ظرف نفوذ کرد، قابل شناسایی نبود. نمی‌توانستیم حضور آن را تایید کنیم تا زمانی که دیگر ظرف را پر کرده بود. سطح آن مانند لبه یک چاقوی تیز، به بدنه ظرف چسبیده بود »

نوشته « یوئِن یی‌یو » و « جنیفر لِمَن » :

هلیوم ۳، بلیط طلایی به نمایشی در صفر مطلق

فرم سبک‌تر این عنصر حتی سردتر و باارزش‌تر است.

تمام اتم‌های هلیوم، منهای دو ده‌هزارم موجود در ذخایر طبیعی هلیوم زمین، از مدل هلیوم ۴ هستند. آن‌ها ۲ پروتون و ۲ نوترون دارند. اما بقیه دو ده‌هزارم از نوع هلیوم ۳ هستند. این نمونه نادر فقط یک نوترون دارند. هلیوم ۳، دما را بسیار بیشتر از توان و محدودیت هلیوم ۴ پایین می‌آورد و به دانشمندان اجازه می‌دهد که خواص بنیادی مواد را، حتی تا چند ده‌هزارم یک کلوین (بالای صفر مطلق) مطالعه کنند.

همچنین، از گاز هلیوم ۳ برای شناسایی نوترون‌ها از مسافت دور استفاده می‌گردد. این ویژگی برای دستگیری قاچاقچی‌هایی که مواد رادیواکتیو جابجا می‌کنند، بسیار مفید است. به علاوه، در نوعی عکاسی پزشکی از شش‌ها نیز به کار می‌رود و به عنوان سوخت جایگزین برای راکتورهای اتمی نیز پیشنهاد شده است.

اکثر گاز هلیوم ۳ مصرفی امروز، در راکتورهای اتمی تولید می‌شود. ارزان نیست. تنها نزدیک به ۶ هزار لیتر یا کمی بیشتر از ۱٫۵ پوند (۷۰۰ گرم) این ماده، هر ساله در ایالات متحده تولید می‌شود. قیمت آن نزدیک به ۲۰۰۰ دلار برای هر لیتر است که ۴۰۰ برابر قیمت طلای امروز در بازار جهانی قیمت دارد. این عنصر به قدری گران‌بهاست که دانشمندان پیشنهاد داده‌اند که آن را از سطح ماه استخراج کنند ؛ جایی که بادهای خورشیدی برای میلیاردها سال ذخایر هلیوم را با خود آورده‌اند. استخراج هلیوم از ماه حتی در قالب یک سناریو و فیلم هالیوودی به اسم « ماه » در سال ۲۰۰۹ به نمایش درآمد که در آن فضانورد و زمین‌شناس به نام « هریسون شمیت » پیشنهاد استخراج ذخایر هلیوم ۳ سطح ماه را داده است. محققان و اندیشمندان دیگر به زحل، مشتری و شهاب‌سنگ‌های دور نیز به عنوان منابع احتمالی هلیوم ۳ اشاره کرده‌اند.

کشورهای متعددی مانند چین و هند نیز برنامه‌هایی در دست توسعه دارند تا فضاپیماهایی به ماه بفرستند و شرایط استخراج هلیوم ۳ را بررسی کنند اما برای کشور ایالات متحده، استخراج هلیوم ۳ اولویت چندانی ندارد. آقای « نواه پترو »، زمین‌شناس ماه و دانشمند و محقق در مرکز پرواز فضایی « گادارد » در شهر « گرین‌بلت، مریلند » می‌گوید که : « ناسا علاقه‌مند است که به سطح ماه برگردد اما تا به الان استخراج هلیوم ۳ یکی از اهداف اصلی ما برای بازگشت به ما نبوده است »

نوشته « جنیفر لِمَن » :

پیدا کردن هلیوم بر روی زمین

هلیوم در بعضی از سنگ‌ها نیز جمع می‌شود اما در اولین فرصت از دستان ما در می‌رود

همه چیز با یک ایمیل شروع شد.

در اوج کمبود هلیوم در سال ۲۰۱۰، پروفسور « جان گلویاس »، زمین‌شناس و استاد دانشگاه « دورهام » انگلستان، ایمیلی از تامین‌کنندگان گاز هلیوم دانشگاه دریافت کرد. آن‌ها به او گفتند که محموله جدید گاز هلیوم تا سال دیگر نمی‌رسد و ذخایر دانشگاه هم بسیار کم هستند. هلیوم راحت به دست نمی‌آمد اما به او الهام شده بود که باید مقدار بیشتری در طبیعت وجود داشته باشد.

در سال ۲۰۱۶ او به همراه تیمی از همکاران از دانشگاه آکسفورد انگلیس چندین منبع بزرگ و غنی هلیوم را در تانزانیا کشف کردند. او گفت : « ما بر این باور هستیم که به اندازه‌ای هلیوم در این جا وجود دارد که بازار جهانی هلیوم را دگرگون کند ». ذخایر دیگری از این گاز نجیب هم در آمریکا، روسیه و قطر پیدا شده‌اند. به طور معمول، گاز هلیوم در زمان استخراج « متان » فیلتر شده و در غلظت کمتر از ۱% به دست می‌آید. اما در سنگ‌های پیدا شده در تانزانیا نزدیک به ۱۰% گاز هلیوم وجود داشتند.

با از بین رفتن عنصرهای « اورانیوم » و « توریم » در سنگ‌های زیرزمینی، ذرات آلفا از آن‌ها ساطع می‌شوند. پروفسور « گلویاس » اضافه کرد : « یک ذره آلفا، یک هسته هلیوم خام است. این ذرات الکترون‌ها را شکل می‌دهند و هلیوم را می‌سازند. » اما به منظور آزادسازی ذخیره هلیوم از بافت سنگ‌های که در آن جمع‌ شده است، این سنگ‌ها باید بین ۵۰ تا ۱۰۰ میلیون سال گذشته حرارت داده می‌شدند. در تانزانیا، فعالیت‌های آتش‌فشانی در کنار کافت آفریقای شرقی این سنگ‌ها را حسابی پخته است.

اما این هلیوم مشکلاتی در انبار کردن نیز ایجاد می‌کند و بازیافت آن به شدت پرهزینه است. به دلیل وزن بسیار کم آن، هلیوم به راحتی از اتمسفر زمین خارج می‌شود. در حال حاضر، پروفسور گلویاس و تیمش با Helium One (شرکت استخراج هلیوم) کار می‌کنند تا راهکاری برای استخراج و انتقال آسان‌تر این ماده پیدا کنند.

نوشته « جیسون ساکریتز باردی » :

صندلی تاشو « لَری »

هلیوم باعث شد که یکی از جسورانه‌ترین بدل‌کاری‌های قرن ۲۰ میلاد رخ بدهد، یعنی زمانی که یک مرد از ایالت کالیفرنیا، سوار بر یک صندلی تاشو، بر فراز شهر ساحلی « لانگ بیچ » پرواز کرد

کل قوانین فیزیکی به وقف مراد او پیش رفتند، اگرچه آب‌وهوا با او سر دوستی نداشت. در سال ۱۹۸۲، یک راننده کامیون اهل کالیفرنیای جنوبی به اسم « لَری والترز » تقریباً ۴۸ عدد بالن خرید، آن‌ها را بر روی سقف خانه دوست‌دخترش در شهر « سن پدرو » در کالیفرنیا جمع کرد، با گاز هلیوم آن‌ها را باد کرد و آن‌ها را به یک صندلی تاشو متصل به گالن‌های آبی وصل کرد، بر روی صندلی نشست و با آزاد کردن آن از سقف، تا ارتفاع ۱۶ هزار فیتی (۵ کیلومتری) بالا رفت.

او فقط با خودش یک تفنگ بادی، یک رادیو باند شهروندی، چند عدد ساندویچ، ۲ لیتر نوشابه و یک آرزوی ابدی برای پرواز کردن را داشت ؛ کاری که بالاخره موفق به انجام آن شد. بلند شده تا ارتفاع ۵ کیلومتری از زمین، او نشسته بر صندلی تاشو خود و به لطف هلیوم ساعت‌ها پرواز کرد و اسم این جسارت را « الهام ۱ » گذاشت.

لَری بعدها به روزنامه « لس‌آنجلس تایمز » گفت که : « این کاری بود که باید انجام می‌دادم. ۲۰ سال بود که آرزویش را در سر داشتم و اگر این کار را نمی‌کردم، خودم را به تیمارستان می‌رساندم »

اما در عوض تیمارستان، او به منطقه « لانگ بیچ » رسید. گزارش‌های هواشناسی اشتباه از آب درآمدند و به جای پرواز کردن به شرق و بر روی صحرا، به گونه‌ای که برنامه‌ریزی کرده بود، او به حوزه خطوط هوایی فرودگاه LAX رسید. او قبل از این که چند بالن خود را بترکاند، به خلبان‌هایی که در نزدیکی او پرواز می‌کردند، اخطار داد اما در یک منطقه مسکونی فرود آمد ؛ کابل‌های برق و برق منطقه را با فرود خود قطع کرد، خودش هم به زحمت جان سالم به در برد، دستگیر شد و بسیاری از اولین مصاحبه‌های خود با رسانه‌ها را در حال که دست‌بند بر روی دست‌هایش داشت، انجام داد. این پرواز جسورانه برای او، بلیط صندلی داغ برنامه‌های تاک‌شو با مجری‌های مشهوری مانند « جانی کارسون » و « دیوید لِتِرمن » را به همراه داشت و همچنین، اسم او به لیست سیاه اداره هوانوردی فدرال (ملی) آمریکا اضافه شد. به علاوه، یک جایگاه دائمی در لیست به‌یادماندنی‌ترین بدل‌کاری‌های جسورانه (و دیوانه‌وار) نیز به دست آورد. مدتی بعد، در سایت « جایزه داروین » از او به عنوان « برنده افتخاری » این جایزه تقدیر شد (باید در نظر داشته باشید که اگر می‌خواهید در این مسابقه برنده شوید، باید حداقل عقیم شوید یا بمیرید)

ترجمه : دایان گاز

ارسال دیدگاه

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *