jádro atomu helium-4 je totožné s alfa částicí. Experimenty s vysokoenergetickým rozptylem elektronů ukazují, že jeho náboj exponenciálně klesá z maxima v centrálním bodě, stejně jako hustota náboje vlastního elektronového oblaku helia., Tato symetrie se odráží podobné základní fyzikální: dvojice neutronů a pár protonů v helium je jádro poslouchat stejné kvantové mechanické pravidla jako helium je elektronový pár (i když jaderné částice jsou předmětem různých jaderných závazné potenciál), tak, že všechny tyto fermiony plně obsadit 1s orbitaly v párech, žádný z nich mají orbitální moment hybnosti, a každé zrušení druhé je vnitřní rotace., Přidání další z těchto částic by vyžadovalo moment hybnosti a uvolnilo by podstatně méně energie (ve skutečnosti žádné jádro s pěti nukleony není stabilní). Toto uspořádání je tedy energeticky extrémně stabilní pro všechny tyto částice a tato stabilita představuje mnoho zásadních skutečností týkajících se helia v přírodě.,
například, stabilitu a nízkou spotřebou energie elektronového obalu helia způsobuje helium chemická inertnost (nejvíce extrémní ze všech prvků), a také nedostatek interakce atomy helia s sebou (produkující nejnižší tání a body varu všech prvků).
podobným způsobem, zejména energický stabilita helia-4 jádra, produkoval podobné účinky, účty pro snadné helium-4 produkce v atomové reakce zahrnující těžkých částic emisí a fusion., Některé stabilní helium-3 se vyrábí ve fúzních reakcích z vodíku, ale je to velmi malá frakce ve srovnání s vysoce energeticky příznivou produkcí helia-4. Stabilita helia-4 je důvod, proč je vodík přeměněn na hélium-4, a ne deuterium (vodík-2) nebo helium-3 nebo jiné těžší prvky během termonukleární reakce na Slunci. To je také částečně zodpovědný za alfa částice jsou zdaleka nejčastější typ baryonic částice být vyhozen z atomové jádro; jinými slovy, alfa rozpad je daleko více společného, než shluk rozkladu.,
vazebná energie na nukleon běžných izotopů. Vazebná energie na částice helia-4 je výrazně větší než všechny blízké nuklidy.
neobvyklá stabilita jádra helium-4 je také důležitá kosmologicky. To vysvětluje skutečnost, že v prvních minutách po Velkém Třesku, jako „polévka“, volných protonů a neutronů, které byly původně vytvořeny v asi 6:1, poměr se ochladí k bodu, kde jaderné vazby bylo možné, téměř všechny atomových jader, aby formuláře byly helium-4 jádra., Vázání nukleony v helium-4 je tak nabitý, že na její výrobu spotřebováno téměř všechny volné neutrony za pár minut, než se mohl beta rozpad, a odešel velmi málo tvoří těžší atomy (zejména lithium, berylium a bór). Energie helia-4 jaderná vazba na nucleon je silnější než v kterékoli z těchto prvků (viz nukleogeneze a vazebná energie), a tedy žádný energetický „drive“ byl k dispozici, aby se prvky 3, 4, a 5 jednou hélium byla vytvořena. Je sotva energeticky příznivé, aby se helium spojilo do dalšího prvku s vyšší energií na nukleon (uhlík)., Nicméně, vzhledem k vzácnosti mezilehlých prvků a extrémní nestability berylia-8 (produkt, když dvě jádra 4He pojistka), tento proces potřebuje tři jádra hélia zarážející navzájem téměř současně (viz triple alpha proces). Nebyl tedy čas, aby se během několika minut po Velkém třesku vytvořil významný uhlík, než se brzy rozšiřující vesmír ochladil na teplotu a tlak, kde již nebyla možná fúze helia s uhlíkem., To vlevo raném vesmíru s velmi podobnou vodíku–helium poměru, jak je dnes pozorujeme (3 díly vodíku na 1 díl helium-4 hmot), s téměř všemi neutrony ve vesmíru, uvězněná v helium-4.
Všechny těžší prvky—včetně těch, které jsou nezbytné pro kamenné planety jako je Země, a na bázi uhlíku nebo jiné život—tak měl být produkován, od Velkého Třesku, ve hvězdách, které byly dost horký, pojistka prvky těžší než vodík. Všechny prvky kromě vodíku a helia dnes představují pouze 2% hmotnosti atomové hmoty ve vesmíru., Helium-4 naproti tomu tvoří asi 23% obyčejné hmoty vesmíru—téměř všechny běžné hmoty, která není vodíkem (1h).