Het gas dat ballonnen laat drijven is ook van vitaal belang voor wetenschappelijke experimenten. Bij deze experimenten natuurlijk helium (He) wordt gezuiverd, maar het bevat een klein beetje van een iets andere vorm van helium, bekend als de isotoop ³ Hij. Een monster kan er maar één bevatten ³ Hij in elke miljoen heliumatomen. Dat is te veel voor veel experimenten. Veel experimenten vereisen ultrazuiver helium, met een ³ Hij component minstens een miljoen keer kleiner, of één op een biljoen van de He-atomen. Hoewel wordt aangenomen dat technieken ultrazuiver helium produceren, tot voor kort hebben geen experimentele methoden bevestigd dat de hoeveelheid ³ Hij aanwezig in een steekproef is inderdaad zo klein. Nutsvoorzieningen, wetenschappers van de ATLAS-faciliteit in het Argonne National Laboratory hebben accelerator-massaspectrometrie (AMS) gebruikt om de zeer kleine concentraties van ³ Hij presenteert.

Wetenschappers hebben ultrazuiver helium nodig voor een breed scala aan experimenten. Bijvoorbeeld, ze gebruiken ultrazuiver helium om de levensduur en andere eigenschappen van een vrij neutron te bestuderen. Vrije neutronen kunnen inzicht verschaffen in de vorming van het heelal en de natuurkunde buiten het standaardmodel, indien nauwkeurig gemeten. Om de zuiverheid van het helium voor deze studie te bepalen, het team demonstreerde een aanpak die een niveau van precisie bereikt dat meerdere orden van grootte overtreft dat van enige andere techniek. Het team ontdekte ook dat het meten van de hoeveelheid overlast ³ Hij suggereert in gezuiverde heliummonsters bedoeld voor neutronenstudies de noodzaak van significante experimentele correcties, door neutronenabsorptie door het residu ³ Hij presenteert.

Het beantwoorden van moeilijke wetenschappelijke vragen over de aard van het heelal vereist isotopisch gezuiverd helium ( ⁴ Hij). de isotoop ³ Hij kan het helium besmetten. Nauwkeurig meten van de hoeveelheid ³ Hij vereist het bepalen van de ³ Hij/ ⁴ Hij ratio bij waarden ver onder de waarden die kunnen worden bereikt met standaard massaspectroscopietechnieken. Accelerator massaspectrometrie biedt de enige manier om de ³ Het gehalte aan gezuiverde heliummonsters op het gevoeligheidsniveau dat nodig is voor het neutronenlevensduurexperiment, die probeert te bepalen hoe lang een vrij neutron overleeft. Wetenschappers gebruikten de ATLAS-faciliteit om metingen van ³ Hij/ ⁴ Hij ratio's zo klein als 10 ⁻¹⁴ , of 1 op 100, 000, 000, 000, 000. In dit werk, wetenschappers stemden de ATLAS-versneller af, die dienst doet als ultraprecies massafilter, met gespecialiseerde koolstofionen. Ze hebben de acceleratiecomponenten geschaald naar: ³ hij+. Om atmosferisch te verminderen ³ hij besmetting, het team produceerde de ³ He+-ionen in een nieuwe radiofrequente heliumontladingsbron die de natuurlijk voorkomende achtergrondbronnen van ³ Hij. Ze bewaakten het laatste gaspedaal door regelmatig over te schakelen naar H ³⁺ ionen van zeer zuivere waterstof. Ze elimineerden H3+-ionen en ionen bestaande uit gepaarde deuterium- en waterstofatomen door dissociatie in een gouden folie, na acceleratie tot 8 MeV. Na het strippen van het tweede elektron van de ³ hij+ ion, ze verspreidden de ionen in een magnetische spectrograaf en telden de ³ Hij ²⁺ ionen. Het team verwacht dat deze waarnemingen ook richting zullen geven aan het ontwerp van toekomstige neutronenexperimenten. Op basis van bekende verbeteringen, een ultieme gevoeligheid voor ³ Hij/ ⁴ Hij ratio's zo klein als 10 ⁻¹⁵ lijkt haalbaar.