Który materiał ma najniższy punkt zamarzania?
Materiałem o najniższym punkcie zamarzania jest hel. Przy typowych ciśnieniach w ogóle nie marznie, nawet w temperaturach zbliżonych do zera absolutnego. Powody, dla których dyktuje to mechanika kwantowa: energia punktu zerowego układu helu jest zbyt duża, aby pozwolić na zamrożenie. Energia punktu zerowego to minimalna energia, jaką zawsze ma cząstka lub układ, bez względu na wszystko. Hel jest jedyną substancją, która nie ma punktu zamarzania pod ciśnieniem otoczenia, bez względu na temperaturę.
Temperatura krzepnięcia helu występuje tylko przy ciśnieniu co najmniej 25 atmosfer i temperaturze 1,15 K. Warunki te powstały w laboratorium poprzez chłodzenie wyparne. W rezultacie powstaje bezbarwne, wysoce ściśliwe ciało stałe, które jest praktycznie niewidoczne. Stały hel jest tak trudny do zauważenia, że warstwy styropianu są używane tylko do wskazania, gdzie on jest. Gęstość samego helu stałego jest tylko 66 razy większa niż powietrza. Dla porównania woda jest 1000 razy gęstsza niż powietrze.
Hel został skroplony po raz pierwszy w 1908 roku przez holenderskiego fizyka Heike Onnesa, który schłodził go do 1 stopnia Kelvina. Ku jego zdziwieniu, dalsze chłodzenie nie spowodowało, że osiągnął punkt zamarzania. Dopiero 18 lat później, w 1926 r., Jego uczeń Williem Keesom był w stanie zestalić hel, chłodząc go w komorze ciśnieniowej. Dzisiaj upłynnienie helu jest ważnym krokiem w wydobywaniu go z ziemi i magazynowaniu.
Ciekły hel jest często stosowany jako kriogeniczny czynnik chłodzący, gdy ciekły azot nie wystarcza. Musi być utrzymywany pod ciągłym wysokim ciśnieniem i niską temperaturą, w przeciwnym razie szybko rozszerza się i przechodzi w gaz. Stały hel nie ma żadnych praktycznych zastosowań poza badaniami naukowymi.
Niektóre z najbardziej niezwykłych właściwości helu można skoncentrować w temperaturach zbliżonych do zera absolutnego. W takich temperaturach hel zachowuje się jak nadciekły, co oznacza, że płynie z zerową mierzalną lepkością. Ma również tendencję do pełzania po ściankach pojemnika, w którym jest trzymany.