Vilket material har den lägsta fryspunkten?

Materialet med den lägsta fryspunkten är helium. Under typiska tryck fryser den inte alls, inte ens vid temperaturer som närmar sig absolut noll. Skälen till varför dikteras av kvantmekanik: nollpunktenergin i ett heliumsystem är för stort för att tillåta frysning. Nollpunktsenergin är den minsta energin som en partikel eller ett system alltid har, oavsett vad. Helium är det enda ämnet som inte har en fryspunkt under omgivningstrycket, oavsett temperatur.

En fryspunkt för helium finns endast under minst 25 tryckstemperaturer och en temperatur på 1,15 K. Dessa förhållanden har skapats i ett laboratorium genom avdunstningskylning. Resultatet är ett färglöst, mycket kompressibelt fast ämne som är praktiskt taget osynligt. Fast helium är så svårt att se att skikt av styrofoam används bara för att berätta var det är. Densiteten för fast helium i sig är endast 66 gånger större än luft. Som jämförelse är vatten 1000 gånger tätare än luft.

Helium kondenserades först 1908 av den holländska fysikern Heike Onnes, som kylde den till 1 grad Kelvin. Till sin överraskning fick ytterligare nedkylning inte att den nådde sin fryspunkt. Det var först 18 år senare, 1926, att hans student, Williem Keesom, kunde stelna helium genom att kyla det i en tryckkammare. Idag är flytning av helium ett viktigt steg för att utvinna den från jorden och lagra den.

Flytande helium används ofta som ett kryogent kylmedel när flytande kväve inte är tillräckligt. Det måste hållas under kontinuerligt högt tryck och låg temperatur, annars expanderar det snabbt och övergår till en gas. Fast helium har inga praktiska tillämpningar utanför vetenskaplig forskning.

Några av heliums mest ovanliga egenskaper kan koxas ut vid temperaturer nära absolut noll. Vid sådana temperaturer uppträder helium som en överflödig vätska, vilket betyder att den flyter med noll mätbar viskositet. Det har också en tendens att krypa upp väggarna i en container som den hålls i.