Diagram fase heliumEnergi kohesif yaitu energi yang harus diberikan kepada kristal untuk memisahkan komponen-komponenya menjadi atom-atom bebas yang netralpada keadaan diam dan pada jarak tak hingga untuk kristal yang bersifat ionic, padanhelium baik zat padat dan cair sepenuhnya terjadi karena ikatan sangat lemah dari gaya van der Waals. Karena efek kuat dari kuantum yang diamati dalam fasa padat dan fase cair, diagram fase helium telah secara ekstensif belajar dan bekerja secara rinci. Dari kedua osotop helium-3 dan helium-4 berada pada fasa cair saat Temperature (T) 0 K dan Presure (p) 0 sebagai akibat dari zero point motion (titi energy terendah). Ketika di bawah tekanan baik helium 3 atau 4 keduanya akan menjadi solid. Pada 0 Kelvin dan tekanan di atas 0,1 kbar, baik padatan yang banyak diketahui dan menunjukkan transisi harus berada di sekitar sekitar 15 K dan di atas 1 kbar. (Gambar. 2 dan 5) Dalam grafik, fase bec muncul di bawah 0,1 kbar dan tekanan mencair pada temperatur minimum pada 0,32 K (Gambar. 3).

Di dalam diagram bidang bec sangat kecil, dan dapat diamati dengan cara menunjukkan pada temperature dengan skala kecil.(Gbr. 6). Pada kurva pencairan ini berada pada batas yang sangat minimum yaitu 0,78 K. Kurva ini telah diperpanjang sampai 14 kbar, di mana tekanan suhu leleh adalah 7 K.

Dalam cairan normal Fermi berlangsung turun pada temperatur 1 mK, di mana transisi ini mulai ditemukan terjadi nya fase superfluida terjadi.(Gambar. 4) Batas yang memisahkan cairan normal Fermi dari A dan B fase superfluid menunjukkan fase transisi kedua pada helium. Batas fase A-B adalah turunan pertama pada fasa transisi, dan ini menggabungkan cairan Fermi pada tiga critical point. Cairan A dan Bdianggap sebagai superfluids yang menghasil kopling lemah fermion mirip dengan yang ditemukan dalam superkonduktor. Pada fluida normal mengalami transisi turunan kedua (A-transisi) ke fase superfluida.

HeliumCairan helium adaalah sebuah subyek yang menarik dalam mempelajari sifat termodinamikanya, terutamanya Helium pada temperature fasa rendah. Pada tahun 1895 Helium ditemukan untuk pertama kalinya di bumi oleh William Ramsay (dalam sisa-sisa peluruhan radioaktif uranium)

Gas helium tidak mudah berubah fasa menjadi cair. Ini berarti titik didihnya sangat rendah sehingga sangat berguna untuk dijadikan cairan pendinginJika helium cair ini terus didinginkan ternyata cairan helium ini tetap tidakmembeku bahkan pada suhu 1 K. Pada tekanan atmosfer helium cair bahkan tetapberada dalam fasa cair walaupun sudah mencapai suhu sangat dekat dengan 0 K(minus 273,15 derajat celcius). Hal ini disebabkan karena massa atom heliumyang sangat kecil dan karena interaksi antar atom-atom helium ini sangat lemah.Ketika helium didinginkan, terjadi keanehan dengan densitasnya(kerapatan). Seiring dengan penurunan temperatur, densitas helium terusbertambah. Tetapi nilainya mencapai maksimum pada suhu 2,17 K. Di bawahsuhu tersebut densitasnya justru berkurang dan kemudian cenderung stasioner.Saat dibuat grafik kalor jenis (specific heat) terhadap temperatur, didapatkankurva yang bentuknya menyerupai huruf Yunani (lambda). Fenomena inidikenal sebagai Transisi Lambda, dan temperaturnya disebut sebagai TemperaturLambda (T).Penelitian lebih lanjut menunjukkan bahwa karakteristik helium cair padasuhu di atas temperatur lambda sangat berbeda dengan helium cair pada suhulebih dingin dari temperatur lambda. Di atas T cairan helium berada pada fasaKalor JenisHelium-4

Penelitian lebih lanjut menunjukkan bahwa karakteristik helium cair padasuhu di atas temperatur lambda sangat berbeda dengan helium cair pada suhulebih dingin dari temperatur lambda. Di atas T cairan helium berada pada fasaKalor JenisHelium-42,17 Suhu (kelvin)Gambar 1: grafik kalor jenis He-4 sebagai fungsi suhuyang dikenal sebagai Helium I, sedangkan di bawah T merupakan fasa Helium II.Helium I merupakan fasa helium yang memiliki karakteristik normal sepertifluida-fluida lain. Helium II memiliki keunikan tertentu yang membedakannyadengan fluida biasa. Istilah Helium I dan II ini diperkenalkan oleh WillemKeesom dan Mieczyslaw Wolfke pada tahun 1927.Pada tahun 1938 peneliti Sovyet, Pyotr L. Kapitsa meneliti lebih lanjutkeunikan-keunikan yang dimiliki oleh helium II. Ia menemukan bahwa padahelium II terdapat fenomena superfluid (Fluida Super). Suatu superfluid adalahsuatu fluida yang dapat mengalir tanpa gesekan dan tidak mempunyai viskositas(gesekan dalam fluida). Sifat ini dapat dengan mudah diamati saat superfluiddiletakkan dalam suatu wadah silinder, kemudian wadah tersebut diputar secaraperlahan. Fluida normal pasti ikut bergerak saat wadahnya diputar, tetapisuperfluid justru tetap diam.

Daerah superfluid pada diagram fasa P-T helium menunjukkan skematik perbedaan. Pada daerah ini menunjukkan analisis dan susunan tabulasi yang digunakan. Untuk semua tekanan pada daerah yang berbeda ketika berada pada temperature Talfa sifar superfluid akan berhenti, dalam posisi ini disebut helium I. Garis yang memisahkan dua daerah ini disebut garis lamda. Zero point motionEnergi titik nol, juga disebut vakum kuantum titik nol energi, adalah energi serendah mungkin bahwa sistem fisik mekanika kuantum mungkin memiliki; itu adalah energi keadaan dasar. Semua sistem mekanika kuantum menjalani fluktuasi bahkan dalam keadaan dasar dan memiliki terkait energi titik nol, konsekuensi dari alam seperti gelombang mereka. Prinsip ketidakpastian menuntut setiap sistem fisik memiliki energi titik nol besar dari minimum potensi baik klasik. Hal ini menyebabkan gerak bahkan pada nol mutlak. Misalnya, helium cair tidak membeku di bawah tekanan atmosfer pada setiap temperatur karena energi nol-titik.

Helium pada temperatur dibawah 2,18 K kehilangan viskositasnya [1]. Fenomena ini dikenal dengan superuiditas. Pada fase superuid, helium cair mengalir tanpa hambatan. Superuida digunakan sebagai pendingin superkonduktor tersebut. Vorteks kuantum yang terdapat pada fenomena superuid dapat dipergunakan pada 1 komputasi kuantum.

PHASE DIAGRAMS OF THE ELEMENTSDavid A. Young&September 11, 1975

The Calculate Thermodynamic Properties of Superfluid Helium-4. James S. Brooks. Institut of Theoretical Science and Department of Physics, University of Oregon, Eugene, 1997

Tilley, T. . Superuidity and Superconductiv-ity. IOP, (1990).

Riset temperatur rendah di Indonesia, peluang dan tantangannyaY. PramudyaWesleyan University,USAa ,Institut Teknologi Sepuluh November (2005)