Відомо дев'ять ізотопів гелію (2He) (стандартна атомна маса: 4,002602(2)), але стабільними є лише гелій-3 (3He) і гелій-4 (4He). Усі радіоізотопи короткоживучі; найдовший період напіврозпаду має 6He — 806,92(24) мілісекунди. Найменш стабільним є 10He з періодом напіврозпаду 260(40) йоктосекунд (2,6(4) · 10−22 с), хоча не виключено, що 2He () може мати ще коротший період напіврозпаду.
Співвідношення 3He до 4He в атмосфері Землі становить 1,343(13) · 10−6, проте ізотопний склад гелію сильно варіюється залежно від його походження. У Місцевій міжзоряній хмарі відношення 3He до 4He становить 1,62(29) · 10−4, що в 121(22) раз перевищує це відношення для атмосферного гелію. У гірських породах земної кори співвідношення ізотопів може змінюватися в десятки разів ; ця особливість використовується в геології для дослідження походження гірських порід і складу мантії Землі. Різні процеси утворення двох стабільних ізотопів гелію зумовлюють різний вміст його ізотопів у земній корі.
Рівномірна суміш рідких ізотопів 3He і 4He при температурі нижче 0,8 K розділяються на дві незмішувані фази через відмінності у квантовій статистиці: атоми 4He є бозонами, а атоми 3He — ферміонамиThe Encyclopedia of the Chemical Elements. p. 264.. У рефрижераторах розчинення незмішуваність цих двох ізотопів використовується для досягнення температур у кілька мілікельвінів.
Таблиця ізотопів гелію СимволнуклідаZ(p)N(n)Масса ізотопу(а. о. м.)Періоднапіврозпаду(T1/2)Шлях розпадуПродуктрозпадуСпін і парність ядраПоширеність ізотопув природіДіапазон зміниізотопної поширеностів природіЕнергія збудження2He202,015894 ± (2)< 10−9 сp (>99,99 %)2 0+#β+ (<0,01 %)3He213,016029321967 ± (60)Стабільний1/2+0,000002 ± (2)[4,6·10−10, 0,000041]4He224,002603254130 ± (158)Стабільний0+0,999998 ± (2)[0,999959, 1,000000]5He235,012057 ± (21)(602 ± (22))·10−24 с [759 ± (28) кэВ]n4He3/2−6He246,01888589 ± (6)806,92 ± (24) мсβ− (99,999722 ± (18)%)0+β−, ділення (0,000278 ± (18)%)4He, 2H7He257,027991 ± (8)(2,51 ± (7))·10−21 с [181,9 ± (5,1) кэВ]n6He(3/2)−8He268,03393439 ± (10)119,5 ± (1,5) мсβ− (83,1 ± (1,0)%)0+β−n (16 ± (1)%)β−t, ділення (0,9 ± (1)%)5He, 3H9He279,043950 ± (50)(2,5 ± (2,3))·10−21 сn8He1/2(+)10He2810,05282 ± (10)(260 ± (40))·10−24 с [1,8 ± (3) МэВ]2n8He0+
Пояснення до таблиці Похибка (1σ) наведена у вигляді числа в дужках, вираженого в одиницях останньої значущої цифри, що означає одне стандартне відхилення (за винятком поширеності та стандартної атомної маси ізотопу за даними IUPAC, для яких використовується складніше визначення похибки). Приклади: 29770,6 (5) означає 29770,6 ± 0,5; 21,48 (15) означає 21,48 ± 0,15; −2200,2 (18) означає -2200,2 ± 1,8. Шлях розпаду:p — протонний розпадn — нейтронний розпадβ+ — позитронний розпадβ− — бета-розпад (випромінювання електрона)t — випромінювання ядра тритію. Жирним позначено стабільні продукти розпаду. Значення, позначені решіткою (#), отримані не лише з експериментальних даних, а й принаймні частково з трендів сусідніх нуклідів (TNN).
Примітки