Одним из важнейших достижений современной физики явилось выяснение свойств жидкого гелия. Эти свойства неожиданны и парадоксальны. В настоящее время все они объединяются понятием сверхтекучести — явлением, открытым П. Л. Капицей в 1938 г.
Гелий не случайно называют инертным газом. Его атомы чрезвычайно слабо взаимодействуют с другими атомами и особенно между собой. Этим объясняется, что гелий переходит из газообразногосостояния в жидкое при рекордно низкой температуре (4,2° по шкале Кельвина) и при дальнейшем понижении температуры не затвердевает вплоть до абсолютного нуля. Твердый гелий существует лишь при повышенном давлении (свыше 25 am), когда из-за уменьшения расстояния между атомами сила взаимодействия возрастает.
Свойства сверхтекучести жидкого гелия II является непосредственным следствием полученного результата. В самом деле, при течении через щель обычных жидкостей в результате взаимодействия её частиц с неровностями стенок кинетическая энергия движения жидкости превращается в тепло. В случае гелия II, в котором тепловая энергия представляет собой энергию звуковых волн, наличие трения означало бы, что энергия звуковых волн возрастает, т. е. что при обтекании неровностей стенок жидкость излучает звук. Но это, как мы видели, невозможно при малых скоростях течения.
Сверхтекучий гелий II — это жидкость, существующая лишь при достаточно низких температурах. Поэтому для объяснения его свойств нам необходимо сначала установить общие закономерности, связанные с изменением характера теплового движения в любом веществе при понижении температуры. Для выяснения этих закономерностей проследим за изменением характера теплового движения в широком температурном интервале начиная с температур, значительно превосходящих комнатную.
Многие считают сверхпроводимость «любимым детищем» физики твердого тела. Присвоение этого «звания» связано не только с необычностью сверхпроводящего состояния, но и с теми огромными трудностями, которые пришлось преодолеть, решая загадку сверхпроводимости.