El gas que hace que los globos floten también es vital para los experimentos científicos. En estos experimentos, el helio natural (He) se purifica, pero contiene una pequeña forma de helio ligeramente diferente, conocido como el isótopo ³ Él. Una muestra puede contener solo una ³ Él en cada millón de átomos de helio. Eso es demasiado para muchos experimentos. Muchos experimentos requieren helio ultrapuro, con un ³ El componente al menos otro millón de veces más pequeño, o uno en un billón de átomos de He. Aunque se cree que las técnicas producen helio ultrapuro, Hasta hace poco, ningún método experimental ha confirmado que la cantidad de ³ El presente en una muestra es de hecho así de pequeño. Ahora, Los científicos de las instalaciones de ATLAS en el Laboratorio Nacional de Argonne han utilizado espectrometría de masas con acelerador (AMS) para medir con precisión las concentraciones muy pequeñas de ³ Él presente.

Los científicos necesitan helio ultrapuro para una amplia gama de experimentos. Por ejemplo, utilizan helio ultrapuro para estudiar la longevidad y otras propiedades de un neutrón libre. Los neutrones libres pueden proporcionar información sobre la formación del universo y la física más allá del modelo estándar, si se mide con precisión. Para determinar la pureza del helio para este estudio, el equipo demostró un enfoque que alcanza un nivel de precisión de varios órdenes de magnitud superior al de cualquier otra técnica. El equipo también descubrió que medir la cantidad de problemas ³ Él, en muestras de helio purificado destinadas a estudios de neutrones, sugiere la necesidad de correcciones experimentales significativas, debido a la absorción de neutrones por el residuo ³ Él presente.

Responder a preguntas científicas difíciles sobre la naturaleza del universo requiere helio purificado isotópicamente ( ⁴ Él). El isótopo ³ Puede contaminar el helio. Medir con precisión la cantidad de ³ Requiere determinar el ³ Él/ ⁴ Relación de He a valores muy por debajo de los que se pueden lograr con técnicas estándar de espectroscopía de masas. La espectrometría de masas con acelerador proporciona la única forma de medir directamente la ³ Contenido en muestras de helio purificado al nivel de sensibilidad requerido para el experimento de vida útil de los neutrones, que busca determinar cuánto tiempo sobrevive un neutrón libre. Los científicos utilizaron la instalación de ATLAS para demostrar las mediciones de ³ Él/ ⁴ Proporciona tan solo 10 ⁻¹⁴ , o 1 de cada 100, 000, 000, 000, 000. En este trabajo, los científicos sintonizaron el acelerador ATLAS, que sirve como un filtro de masa ultrapreciso, con iones de carbono especializados. Escalaron los componentes del acelerador a ³ Él +. Para reducir atmosférico ³ Él contaminación el equipo produjo el ³ Iones He + en una nueva fuente de descarga de helio de radiofrecuencia que redujo las fuentes de fondo de origen natural de ³ Él. Monitorearon la melodía final del acelerador cambiando regularmente a H ³⁺ iones de hidrógeno de alta pureza. Eliminaron los iones H3 + y los iones formados por pares de átomos de deuterio e hidrógeno por disociación en una lámina de oro. después de la aceleración a 8 MeV. Después de quitar el segundo electrón del ³ Él + ion, dispersaron los iones en un espectrógrafo magnético y contaron el ³ Él ²⁺ iones. El equipo anticipa que estas observaciones también guiarán el diseño de futuros experimentos de neutrones. Basado en mejoras conocidas, una máxima sensibilidad a ³ Él/ ⁴ Proporciona tan solo 10 ⁻¹⁵ parece ser factible.