Helium-4 supraleitende Flüssigkeit

Obwohl chemisch völlig identisch, verhält sich 4He bei tiefen Temperaturen völlig anderes als 3He. Insbesondere findet man bei 3He keine vergleichbare Bose Einstein Kondensation. Helium besitzt von allen Gasen den niedrigsten Siedepunkt und war das letzte Gas, was man verflüssigen konnte. Tatsächlich liegt der Siedepunkt von He bei ca. 4 Kelvin. Weiter bemerkenswert an flüssigem Helium ist die Eigenschaft, das es bei noch so tiefen Temperaturen nie zu einer Kristallisation kommt. Schuld daran ist die beträchtliche Nullpunktsenergie (Heisenbergsche Unschärferelation). Bei etwa 2 Kelvin kommt es darüber hinaus zu einer abrupten Veränderung der Flüssigkeit. Helium hört plötzlich auf zu sieden und wird völlig ruhig. Auch der charakteristische Temperaturverlauf für die spezifische Wärme - die Wärmeenergie, die erforderlich ist, um ein Gramm Helium um ein Kelvin zu erwärmen - weist einen dem Griechischen Buchstaben Lambda ähnlichen Verlauf aus. Die Lambdakurve gibt wieder, daß Helium unterhalb einer Temperatur von ca. 2 Kelvin (Lambdapunkt) schlagartig seine Viskosität um den Faktor 106 erniedrigt. Dies führt zu der merkwürdigeren Erscheinung, das flüssiges Helium unterhalb des Lambdapunktes förmlich an den Wänden eines Gefäßes hochkricht. Dieses Filmtransfer-Phänomen wurde von Kurt Mendelssohn zuerst entdeckt. Dieses Phänomen verschafft Helium als einziges bekanntes Element die Eigenschaft, in einem Becher, den man in eine Wanne voll flüssigem Helium stellt, selbständig hineinzufließen, bis das Flüssigkeitsniveau zwischen Wanne und Becher ausgeglichen ist. Zieht man den Becher langsam aus der Wanne, so gleicht sich auch das Flüssigkeitsneveau aus. Wir der Becher komplett aus der Wanne gezogen, so wandert das Helium an den Becherinnenwänden über den Rand, um sich an der Unterseite als Tröpfchen zu sammeln und wieder in die Wanne zu tropfen. Die merkwürdigen Eigenschaften des Heliums resultieren aus der Folge von Kondensation vieler Heliumatome in einem einzigem Energiezustand. Die Atome, die sich plötzlich in einer großen Zahl in Zustand niedrigster Energie einfinden können miteinander kooperieren und bilden dadurch eine quantenmechanische Supraflüssigkeit.