Жи́дкий ге́лий, жидкие $^4\text{Нe}$ и $^3\text{Нe}$ – квантовые жидкости, свойства которых при температурах ниже 2–3 К во многом определяются квантовыми эффектами. Жидкие $^4\text{Нe}$ и $^3\text{Нe}$ – бесцветные прозрачные жидкости, затвердевающие только при повышенном давлении: большем 2,5 МПа для $^4\text{Нe}$ (рисунок) и 3,4 МПа для $^3\text{Нe}$. Это объясняется малой энергией взаимодействия атомов по сравнению с их нулевой энергией. При атмосферном давлении температура кипения жидкого $^4\text{Нe}$ равна 4,22 К, его плотность 125 кг/м³; температура кипения жидкого $^3\text{Нe}$ 3,2 К, плотность 58 кг/м³. Под давлением насыщенных паров $^4\text{Нe}$ и $^3\text{Нe}$ остаются жидкими при всех температурах ниже критической, равной 5,2 К и 3,3 К соответственно.

Диаграмма состояния гелия-4. Диаграмма состояния гелия-4. Атомы $^4\text{Нe}$ – бозоны, т. к. их спин равен нулю. При температуре $T_λ= 2,17$ K и давлении насыщенных паров 5 кПа жидкий $^4\text{Нe}$ испытывает фазовый переход 2-го рода. Выше $T_λ$ жидкий $^4\text{Нe}$ называют $\text{He I}$, ниже – $\text{He II}$. С ростом давления температура перехода $T_λ$ уменьшается ($λ$ – линия на рисунке). В 1938 г. П. Л. Капица открыл сверхтекучесть $\text{He II}$ – его способность протекать без трения через узкие щели и капилляры. В то же время вязкость, измеренная по затуханию колебаний диска, погружённого в $\text{He II}$, отлична от нуля и вблизи $T_λ$ мало отличается от вязкости $\text{He I}$. Объяснение этому было дано Л. Д. Ландау в 1941 г. (теория сверхтекучести). Из теории следует, что $\text{He II}$ ведёт себя как жидкость, состоящая из двух компонент – нормальной и сверхтекучей, которые могут двигаться относительно друг друга. Плотности компонент в сумме равны плотности жидкости, но их отношение изменяется с температурой. Сверхтекучая компонента не обладает энтропией и не испытывает трения о стенки сосуда, при $T=T_λ$ её плотность равна нулю, растёт с понижением температуры и при $Т=0$ К совпадает с плотностью жидкости. Нормальную компоненту составляют элементарные возбуждения – фононы и ротоны, и она ведёт себя как обычная вязкая жидкость. Таким образом, колеблющийся в $\text{He II}$ диск затухает из-за трения о нормальную компоненту. В экспериментах по течению $\text{He II}$ через узкие щели или капилляры нормальная компонента практически не движется, а сверхтекучая – протекает без трения. На основе такой двухжидкостной модели можно объяснить ряд других эффектов. Например, при вытекании $\text{He II}$ из сосуда через узкий капилляр температура в сосуде повышается, т. к. вытекает главным образом сверхтекучая компонента, не несущая теплоты (механокалорический эффект); при создании разности температур между концами закрытого капилляра с $\text{He II}$ в нём возникает движение (термомеханический эффект) – сверхтекучая компонента движется от холодного конца к горячему и там переходит в нормальную, которая движется навстречу (при этом суммарный поток отсутствует). В $\text{He II}$ может распространяться звук двух видов – обычный и т. н. второй звук. Существование двух компонент и двух видов движения в $\text{He II}$ связано с конденсацией Бозе – Эйнштейна, в результате которой возникает макроскопическая фракция жидкости (бозе-конденсат), которая описывается единой квантовомеханической волновой функцией.

Жидкий $^3\text{Нe}$ – ферми-жидкость, т. к. атомы $^3\text{Нe}$ – фермионы (имеют спин ¹/₂) и подчиняются статистике Ферми – Дирака. В 1972 г. Д. Ошеров, Р. К. Ричардсон и Д. Ли обнаружили, что при очень низких температурах жидкий $^3\text{Нe}$ также становится сверхтекучим (при 0,9 мК при давлении насыщенных паров и при 2,6 мК при 3,4 МПа). Сверхтекучесть $^3\text{Нe}$, как и сверхпроводимость металлов, является следствием эффекта Купера – образования куперовских пар атомов (точнее – пар квазичастиц). Куперовские пáры являются бозонами и могут образовывать бозе-конденсат. Сверхтекучесть $^3\text{Нe}$ более сложна и многообразна, чем $^4\text{Нe}$. В зависимости от условий могут наблюдаться 3 различные сверхтекучие фазы $^3\text{Нe}$ (называемые А, А₁ и В).

Жидкий $^4\text{Нe}$ служит хладагентом для охлаждения сверхпроводящих магнитов и используется для получения низких температур при проведении научных исследований. Смеси $^4\text{Нe}$ и $^3\text{Нe}$ применяют для создания сверхнизких температур с помощью т. н. рефрижераторов растворения (удаётся получать и непрерывно поддерживать температуры порядка 0,01 К).