когда шарик наполненый гелием улетает в небо, что с ним происходит дальше.( научное объяснение)

Он взрывается в рзряженных слоях атмосферы, потому что в нем содержание газа больше и плотнее, чем снаружи.

насколько мне известно, ученые до сих пор не нашли научного объяснения этому уникальному явлению..

Резиновая оболочка не герметична и гелий постененно улетучивается шарик сдувается и опускается

Поднимаясь вверх, у шарика вначале будет увеличиваться объём. Если оболочка выдержит, то шарик, достигнув определённой высоты, начнёт снижаться из-за утечки гелия и упадёт на землю.

Чаще всего его просто разрывает внутренним давлением. Он и в плотных слоях (на земле) надут чуть ли не до отказа, а когда внешнее давление падает, изнутри его разрывает)

Согласно законов физики, "гелиевые шарики" поднимаются вверх в соответствии с законом Архимеда - выталкивающей силой воздуха.
Но чтобы точно ответить на данный вопрос, необходимо составить такое дифференциальное уравнение, которое бы учитывало как изменение давления воздуха по высоте, так и изменение объема шарика в зависимости и от давления снаружи, и от температуры, и от свойств упругости резины от температуры.
А если ещё учесть утечки гелия сквозь материал шарика, то, понятно, что кандидатской здесь не обойтись - только докторская диссертация спасет отвечающего.
Ну а чисто интуитивно - скорее всего, шарик поднимется на определенную равновесную высоту, и будет летать, гонимый ветром, пока не "прохудится обшивка".