Helium (altgr. ἥλιος hélios „Sonne“) ist ein chemisches Element mit dem Elementsymbol He und der Ordnungszahl 2. Im Periodensystem steht es in der 18. Gruppe (früher 8. Hauptgruppe) und zählt damit zu den Edelgasen. Es ist ein farbloses, geruchloses, geschmacksneutrales, ungiftiges Gas.
Helium bleibt bis zu sehr tiefen Temperaturen gasförmig, erst nahe dem absoluten Nullpunkt wird es flüssig. Es ist die einzige Substanz, die bei Normaldruck selbst am absoluten Nullpunkt (0 K bzw. −273,15 °C) nicht fest wird. Helium ist die Substanz mit der größten bekannten chemischen Reaktionsträgheit. Auch unter Extrembedingungen konnten bis jetzt keine Verbindungen des Heliums nachgewiesen werden, die nicht sofort nach der Bildung zerfallen. Soweit bekannt, kommt Helium nur atomar vor. Das häufigste stabile Isotop ist 4He; ein weiteres stabiles Isotop ist das sehr seltene 3He.
Unter einer Helium Isotopenanalyse versteht man die Bestimmung des Verhältnisses 3He/ 4He. Dieses Verhälnis ist eine Indikator für die Herkunft des Heliums.
Im Erdmantel ist 3He häufiger (typisches Verhältnis 3He zu 4He von 1:104) als in der Erdkruste und Atmosphäre (typisches Verhältnis 1:106). Grund ist, dass die Erdkruste Richtung Atmosphäre ausgast, und aus radioaktivem Zerfall nachgebildetes Helium immer 4He ist. In Gebieten mit hoher vulkanischer Aktivität, in denen Mantelplumes aus dem Erdmantel aufsteigen, findet sich daher oft eine höhere 3He Konzentration.
Die Beprobung des Gundwassers und die Isotopenanalyse der Proben gibt oft Hinweise auf die Anwesenheit von Mantelhelium im oberflächennahen Grundwasser. Dies kann nur dadurch zu erklären sein, dass eine Wasserwegsamkeit von großen Tiefen (Mantel) bis zur Erdoberfläche besteht, die auch noch rezent verfügbar ist. Die Helium Isotopenanalyse ist damit eine wichtige Methode, um nachzuweisen , ob tiefliegende Störungen heute noch durchlässig sind.
In der Geothermie kann Helium bei einigen Vorkommen aus dem Themalwasser gewonnen werden (mineral coproduction).
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