Почему воздушные шарики наполненные гелием со временем сдуваются?

Потому что невозможно завязать шарик так, чтоб там не оставалось прохода для молеул даже воздуха, не то что атомов гелия (молекулы инетрных газов - одноатомные).

Проницаемость резины для гелия - это отдельный вопрос. Ну можно даже считать, что у нас какая-то спецрезина, которая для гелия непроницаемая. Но в шарике есть дырочка, через которую его накачивают, и эта дырочка завязана верёвочкой. Так вот, согнуть даже сверхтонкую резину с нулевым радиусом невозможно. Даже если просто внимательно подумать, как выглядит НА МИКРОУРОВНЕ такая плёнка, согнутая пополам, то станет ясно, что по линии сгиба, где радиус всяко больше размеров атома гелия, остаётся зазор. Достаточно широкий, чтоб атомы гелия могли через него постепенно просачиваться наружу.

Молекула гелия состоит всего из двух протонов и двух электронов, т. е очень маленькая. Размера ее иногда достаточно, чтобы пролетать между переплетениями молекул полимера каучука. Поэтому шарик сдувается.

Потому что гелий самый текучий материал во свселенной, слишком мелкие атомы, пролезают в промежутки между атомов сосуда, а конкретно прямо через резину шарика. Вот и сдуваются накачаные гелием шарики.