ニューヨーク市で毎年開催されるメイシーズ・サンクスギビング・デー・パレードでは、象徴的な巨大バルーンを膨らませるために、合計約40万立方フィートのヘリウムガスが使用されます。ヘリウムは空気より軽く不燃性であるためバルーンに適しており、超伝導材料の冷却剤としても非常に有用です。MRI装置や大型ハドロン衝突型加速器（LHC）のような粒子加速器など、多くの科学・医療分野に不可欠な存在となっています。では、膨らませたスヌーピーやピカチュウは、どれほどの科学研究に活用できるのでしょうか？
ヘリウムは宇宙で最も軽く、最も豊富な元素の一つですが、地球上では供給量が限られています。このガスは主に採掘作業の副産物として採取されます。最近、ヘリウム不足について耳にしたことがあるかもしれません。ヘリウム市場の専門家であるフィル・コーンブルース氏によると、パンデミックによってヘリウム需要が大幅に減少したとのことです。2020年6月、Physics Today誌は、数年前とは異なり、「研究者たちは現在、必要なヘリウムの入手に問題はないと報告している」と報じました。
コーンブルース氏によると、世界的な需要はパンデミック中に落ち込んだ後、現在は回復しているという。ただし、カタールとロシア東部での採掘プロジェクトにより、今後6ヶ月は世界的に「ヘリウム供給の長期的な転換点」となり、供給量は恒久的に増加すると予想される。そのため、メイシーズがこの貴重なガスを年に一度しか使用していないことを非難する必要はない。「メイシーズはほんの一握りのほんの一部に過ぎません」とコーンブルース氏は述べた。
バルーンの容量はバルーンごとに異なるが (メイシーズの星は幅と高さが25フィート、ドラゴンボールZの悟空は長さ70フィート、高さ56フィート)、平均すると各バルーンには約12,000立方フィートのヘリウムが充填されているようで、これは広く引用されている数字だ (15,000立方フィートも広く引用されている。メイシーズはGizmodoの具体的な数字の問い合わせには応じなかった)。標準的なパーティー用バルーンには約0.4立方フィートのヘリウムが入っているので、メイシーズのバルーン1個に使われるヘリウムの量に近づくには約30,000個のバルーンが必要になる。
おそらくヘリウムの最も重要な科学的用途は医療技術です。液体ヘリウムはMRI装置の磁石を超伝導状態にするほど低温であるため、装置は体内の軟組織の非侵襲的で高品質な画像を撮影できます。新しい技術では、このガスを（地球の大気中で蒸発させる代わりに）再利用できます。しかし、従来のMRI装置は約1,500～1,700リットルの液体ヘリウムを使用し、定期的に補充する必要があります。ヘリウムは状態によって体積が異なり、ある産業用ガス供給業者によると、液体ヘリウム1リットルは1気圧で26.63立方フィートのガスに相当します。これは、ごく大まかに言えば、メイシーズのキャラクター風船3つでMRI装置1台分のヘリウムを供給できることを意味します。
しかし、このガスは医療以外にも利用されています。スイスの欧州原子核研究機構（CERN）にある巨大な物理実験施設、大型ハドロン衝突型加速器（LHC）を考えてみましょう。この加速器の8つの湾曲部分はすべて液体ヘリウムで冷却されています。物質を加速・衝突させることで、物理学者は2012年のヒッグス粒子のような新粒子を発見することができます。2014年には、加速器全体を冷却するのに130トンの液体ヘリウムが必要でした。Symmetry誌によると、ヘリウムは毎週トラックに積み込まれて運ばれてきたそうです。
ヘリウムは天体物理学でも使われている。メイシーズ同様、NASAもヘリウムを使って気球を浮かせているが、NASAの気球ははるかに高い高度まで上昇する。これらの気球は天文学、地球の大気の研究、宇宙からの高エネルギー放射線の検出に使われている。SpaceNewsによると、NASAは2009年に5650万ドルで1250万リットルの液体ヘリウムと2億1200万立方フィートの気体ヘリウムを購入する5年契約を結んだ。NASAは独自の測定法で、年間最大1億立方フィートのヘリウムを使用できる。ヘリウムは水素システムのパージガスとしても使われており、ロケットの打ち上げに必要だ。実際、NASAは世界最大のヘリウム消費国の一つで、ヘリウムがなければNASAの多くのプロジェクトは文字通り軌道に乗らない。
メイシーズがパレードに風船を使い始めて以来、風船には常にヘリウムガスが充填されています。ただし、1958年にヘリウム不足のため、クレーンで吊り下げた空気入りの風船を使用するという例外がありました。現代のヘリウムガス不足がこれほど深刻にならないことを願います。
続き：ヘリウムを含むことが知られている最初の太陽系外惑星は、まさに異星の世界です
訂正：この記事の以前のバージョンでは、ヘリウムは超伝導体であると記載されていましたが、実際には金属を超伝導温度まで冷却するために使用されます。この点を指摘してくださったコメント投稿者のJimEmery氏に感謝します。
