Heliul este singurul element care nu îngheață niciodată la presiune normală, indiferent cât de scăzută este temperatura.

Heliul a fost lichefiat pentru prima dată pe 10 iulie 1908 de către fizicianul olandez Heike Kamerlingh Onnes la Universitatea din Leiden. Această realizare i-a adus Premiul Nobel în 1913 și a deschis calea către studiul temperaturilor extreme. Heliul-4 rămâne lichid până la zero absolut (-273,15 °C) din cauza 'energiei de punct zero', un concept fundamental în mecanica cuantică.Energia de punct zero reprezintă cea mai mică energie posibilă pe care un sistem mecanic cuantic o poate avea. În cazul heliului, această energie este suficient de mare pentru a depăși forțele slabe de atracție dintre atomi, numite forțe Van der Waals. Deoarece atomii de heliu sunt foarte ușori, vibrațiile lor cuantice sunt prea intense pentru a permite formarea unei rețele cristaline solide la presiune standard.Pentru a forța heliul să devină solid, cercetătorii trebuie să aplice o presiune de aproximativ 2,5 megapascali, adică de 25 de ori presiunea atmosferică de la nivelul mării. La temperaturi extrem de scăzute, heliul prezintă și fenomenul de superfluiditate, descoperit în 1937 de Pyotr Kapitsa, John Allen și Don Misener. În această stare, lichidul are vâscozitate zero și poate urca pe pereții recipientelor, sfidând gravitația.Aceste proprietăți unice fac heliul esențial pentru răcirea magneților supraconductori din scanerele RMN și din Marele Accelerator de Hadroni de la CERN. Fără capacitatea heliului de a rămâne lichid la temperaturi criogenice, multe dintre tehnologiile moderne de diagnostic medical și cercetare fizică nu ar putea funcționa. Studiul heliului continuă să ofere perspective vitale asupra tranzițiilor de fază și a comportamentului materiei la scară atomică.