Hvilket materiale har det laveste frysepunkt?

Materialet med det laveste frysepunkt er helium. Under typiske tryk fryser den slet ikke, selv ved temperaturer, der nærmer sig absolut nul. Årsagerne hertil dikteres af kvantemekanikken: Nulpunktenergien i et heliumsystem er for stor til at tillade frysning. Nulpunktenergien er den mindste energi, som en partikel eller et system altid har, uanset hvad. Helium er det eneste stof, der ikke har et frysepunkt under omgivelsestryk, uanset temperaturen.

Et frysepunkt for helium findes kun under mindst 25 atmosfære af tryk og en temperatur på 1,15 K. Disse forhold er skabt i et laboratorium gennem fordampningskøling. Resultatet er et farveløst, meget komprimerbart fast stof, der er praktisk talt usynligt. Fast helium er så svært at se, at lag styrofoam bruges bare for at fortælle, hvor det er. Densiteten af ​​selve helium er kun 66 gange større end luft. Til sammenligning er vandet 1000 gange mere tæt end luft.

Helium blev først flydende i 1908 af den hollandske fysiker Heike Onnes, der afkølede den til 1 grad Kelvin. Til sin overraskelse fik yderligere afkøling ikke den til at nå sit frysepunkt. Det var først 18 år senere, i 1926, at hans studerende, Williem Keesom, var i stand til at størkne helium ved at afkøle det i et trykkammer. I dag er flydning af helium et vigtigt skridt i at udvinde det fra jorden og opbevare det.

Flydende helium bruges ofte som et kryogent kølevæske, når flydende nitrogen ikke er nok. Det skal holdes under kontinuerligt højt tryk og lav temperatur, ellers udvides det hurtigt og overgår til en gas. Fast helium har ingen praktiske anvendelser uden for videnskabelig forskning.

Nogle af heliums mest usædvanlige egenskaber kan lukkes ud ved temperaturer tæt på absolut nul. Ved sådanne temperaturer opfører helium sig som en overflødig væske, hvilket betyder, at den flyder med nul målbar viskositet. Det har også en tendens til at krybe op på væggene i en container, den holdes i.