在“永久氣體”中，首先被液化的是氧。1877年，幾乎同時有兩位物理學家分別實現了氧的液化。一位是法國人蓋勒德，一位是瑞士人畢克特。
蓋勒德早先是礦業工程師，他最初也是試圖通過施加高壓強來使氣體液化。他用的工作物質是乙炔，乙炔在常溫下，大約加到60個標準大氣壓就足以液化。可是蓋勒德的儀器不夠堅固，不到60個標準大氣壓就突然破裂了，被壓縮的氣體迅速跑出去，就在容器破裂的瞬間，他注意到器壁上形成了一層薄霧，很快就又消失了。他立即醒悟到，這是因為在壓強消失之際，乙炔突然冷卻，所看到的霧是某種氣體的短暫凝結，不過當時蓋勒德卻把它誤認為是乙炔不純，含有水汽所凝結成的水霧。於是，他從化學家貝索勒特的實驗室裏要了一些純乙炔，再進行試驗。實驗的結果還是出現了霧，這樣，他才斷定這霧原來就是乙炔的液滴。蓋勒德的乙炔實驗雖然走了一點小彎路，但卻找到了一種使氣體液化的特殊方法。
接著，他嚐試使空氣液化，以氧作為他的第一個目標。他之所以首選氧，是因為純氧比較容易製備。他將氧氣壓縮到300個標準大氣壓，再把盛有壓縮氧氣的玻璃管放到二氧化硫的蒸氣中，這時溫度大約為-29℃，然後再讓壓強突然降低，果然在管壁上又有薄霧出現，他重複做了這個實驗很多次，結果都是一樣，最後蓋勒德肯定，這薄霧就是液態氧。
有趣的是，正當蓋勒德在法國科學院報告這一成果時，會議秘書宣布了不久前接到的畢克特的電報，電報說他在320個標準大氣壓和-140℃下聯合使用硫酸和碳酸，液化氧取得了成功。
雖然蓋勒德的實驗隻是目睹了氧的霧滴，並沒有把液態氧收集到一起保存下來，然而他的方法卻在後來其他氣體的液化中得到了應用。
1895年以後，低溫物理學在工業上的應用與日俱增，主要用途是為煉鋼工業提供純氧。正在這個時候，英國皇家學院的杜瓦為研究絕對零度附近的物質的性質，也在致力於解決低溫的技術問題。1885年，他改進了前人的實驗方法，獲得了大量的液態空氣和液氧，並在1891年發現了液態氧和液態臭氧都有磁性。1898年，杜瓦發明了一種特殊的絕熱器，當時叫做低溫恒熱器，後來也稱為杜瓦瓶。他將兩個玻璃容器套在一起，聯成一體，容器之間抽成真空，這樣的瓶就可以盛大量液氧了。1893年1月20日杜瓦宣布了他的這項發明。1898年，杜瓦用自己的新型量熱器實現了氫的液化，達到了204K的低溫，第二年實現了氫的固化，靠抽出固體氫表麵的蒸氣達到了12K的低溫。
杜瓦以為液化氫的成功開啟了通過絕對零度的最後一道關卡，誰知道他的殘餘氣體中竟還有氦存在。他和助手們想了很多辦法，經過數年的努力，但終未能實現氦的液化。
正當世界上幾個低溫研究中心致力於低溫物理研究時，從事低溫領域研究的最出色的是荷蘭物理學家卡默林·翁尼斯。他以大規模的工程來建築他的低溫實驗室——萊登實驗室。他的實驗室的特點是：把科學研究和工程技術密切結合起來，把實驗室的研究人員和技師組織起來，圍繞一個專題，分工負責，集中攻關。相比之下，他的低溫設備規模之大，使同時代以及早於他的著名實驗室的設備簡直變成了“小玩具”。這樣，翁尼斯領導的低溫實驗室——萊登實驗室成了國際上研究低溫的基地。
1908年的一天，曆史性的日子終於到來了，這一天的實驗室工作是從早晨五點半開始一直工作到夜間九點半。全體實驗室工作人員都堅守在各自的工作崗位上，他們正在進行氦的液化實驗，他們是多麼渴望看到人類從沒有看到過的液化氦啊!可是，氦氣能夠液化嗎?大家都在擔心著。牆上的掛鍾“滴嗒滴嗒”地響個不停，時間在一秒一秒地消逝。人們屏住了呼吸，全神貫注地注視著液化器。他們先把氦預冷到液氫的溫度，然後讓它絕熱膨脹降溫，當溫度低於氦的轉變溫度後，再讓它節流膨脹，然後再降溫，這一係列的過程在液化器中反複多次地進行著。終於在下午六點半，人類第一次看到了它——氦氣被液化了!初看時還有點令人不敢相信是真的，液氦開始流進容器時不太容易觀察到，直到液氦已經裝滿了容器，事情就完全肯定了。當時測定在一個大氣壓下，氦的沸點是425K。萊登實驗室的所有人都異常興奮，奔走相告，互相祝賀，歡笑的聲浪傳向全世界。
萊登實驗室的全體工作人員並沒有滿足於已取得的成績，在翁尼斯的指揮下，他們快馬加鞭，乘勝前進，繼續夜以繼日地工作著。他們了解，如果降低液氦上的蒸氣壓，那麼隨著蒸氣壓的下降，液氦的沸點也會相應降低。他們這樣做了，並且在當時獲得了425K～115K的低溫。
當然，在無邊無際的宇宙裏，按我們的標準來看許多物質是處於極低溫狀態的，但是在地球上，人類以自己的智慧和勞動踏入了從未進入的奇異低溫世界。自1908年以來，人類經過了93年的研究，在這個奇異世界裏，人們發現了許多奇異的現象，其令人神往之處不亞於南北極的冰天雪地，勝過宇宙中的低溫，因為在這裏人們可以控製實驗室條件，細心地觀察新的事物。在現代，液氦製冷的低溫技術仍是低溫領域中的重要手段，大量的實驗工作離不開氦液化器……人們有理由為此感到自豪，同時也期待著，在這個低溫世界裏會看到怎樣更新天地啊!
揭開超導研究的序幕
事物都是一分為二的，導體的一方麵有善於導電的性質，另一方麵又對電流有阻礙作用。這是因為自由電子在定向運動中，還不時地和處於晶格點陣上的正離子相互作用而產生碰撞，從而阻礙自由電子的運動。這種對運動電荷的阻礙作用稱為電阻。在一般情況下，所有導電的物體，即使導電性能最好的銀，也有電阻，電流通過時，仍然會發熱，選成損耗。這是在常溫下物體的性質，那麼在溫度為42K，乃至更低的溫度下，物體的性質有什麼變化呢?
1911年，翁尼斯和他的助手們在實驗中發現了一個特殊的現象：當金屬導體的溫度降到10K以下時，其電阻會明顯下降，特別是當溫度低於該金屬的特性轉變點以下時，電阻會突然下降到10－９歐姆以下。這種現象是以前沒有發現的，大家對此都非常感興趣，於是他們取水銀作為研究對象。一天，當他們正在觀察低溫下水銀電阻的變化的時候，在42K附近突然發現：水銀的電阻消失了!這是真的嗎?他們簡單不敢相信自己的眼睛了。他們在水銀線上通上幾毫安的電流，並測量它兩端的電壓，以驗證水銀線上的電阻是否真的為零。結果他們發現，當溫度稍低於-269℃(42K)時，水銀的電阻確實突然消失了。毫無疑問，水銀在42K附近，進入了一個新的物態。在這一狀態下，其電阻實際變為零。
翁尼斯和他的助手們反複研究了這一現象，他們把這種在某一溫度下，電阻突然消失的現象叫超導電現象，把具有超導電現象性質的物質叫做超導體，把物質所處的這種以零電阻為特征的狀態，叫做超導態。盡管翁尼斯等人已經明確給出了超導體的一些明確定義，但是要識別零電阻現象並不是很容易做到的。在當時的實驗條件下，用儀表直接測量來證明水銀的電阻為零，實際上是很難做到的。於是翁尼斯又設計了一個更精密的實驗：他將以前的裝置進行了簡化和改進，把一個鉛製的圓圈放入杜瓦瓶中，瓶外放一磁鐵，然後把液氦倒入杜瓦瓶中使鉛冷卻變成超導體，這時如果將瓶外的磁鐵突然撤除，鉛圈內便產生感應電流。如果這個圓鉛環的電阻確實為零，這個電流就應當沒有任何損失地長期流下去，這就是著名的持續電流實驗。實際上，在1954年，人們在一次實驗中開始觀察，這個電流從1954年3月26日開始，一直持續到1956年9月5日，在長達二年半的時間裏，持續電流未見減弱的跡象。最後，由於液氦供應中斷才使實驗中止。這就是說，圓環裏麵的電子，好像坐上了沒有任何摩擦的轉椅，一旦轉動起來，就一直轉下去，幾年停不下來，永遠也停不下來了。
直到目前為止，還沒有任何證據表明超導體在超導態時具有直流電阻。最近，根據超導重力儀的觀測表明，超導體即使有電阻，電阻率也小於10－２５歐姆·米，和良導體銅相比，它們的電阻至少相差10１６倍，這個差別就好像用一粒直徑比針尖還要小的細砂去和地球與太陽之間的距離相比，這真是天壤之別了。可以認為，超導體的直流電阻就是零，或者說，它就是一個具有完全導電性的理想導體。
低溫技術的發展，使人們獲得了比液氦溫度更低得多的溫度。對大量金屬材料在低溫下檢驗的結果表明，超導電性的存在是相當普遍的。目前已發現二十多種金屬元素和上千種的合金化合物具有超導電性。從元素周期表中，我們可以看到：金、銀、銅、鉀、鈉等金屬良導體是不超導的；鐵、鈷、鎳等強鐵磁性或強反鐵磁性物質也是不超導的，而那些導電性能差的金屬，如鈦、鋯、铌、鉛等都是超導體。
為什麼金屬良導體反而不是超導體?為什麼超導體對直流電是完全導電的理想導體，對交流電卻有電阻呢?人們在更進一步探索新事物本質的過程中，這些問題逐一得到了解答。
1911年翁尼斯在發現超導電性的同時，還發現，超導電性能夠被足夠強的磁場所破壞，但是人們的注意力當時集中在零電阻現象上，一直認為零電阻是超導體的惟一特性。一直到20世紀30年代，荷蘭人邁斯納和奧森菲爾德按照翁尼斯的發現，對圍繞球形導體(單晶錫)的磁場分布進行了細心的實驗測量。他們驚奇地發現：對於超導體來說，不論是先對其降溫後再加磁場，還是先加磁場後再降溫，隻要是對它施加磁場，而且錫球渡過了超導態，在錫球周圍的磁場都突然發生了變化，當錫球從非超導態轉入超導態時，磁力線似乎一下子被排斥到超導體之外，這就是說，超導體內部的磁感應強度總是零。這個現象叫超導體的完全抗磁效應，由於是邁斯納等人具體操作發現的，所以也叫邁斯納效應。為了觀察和了解超導體的完全抗磁性，邁斯納等人又設計了一個簡單易觀察的實驗，讓我們來了解這個效應。
在一個長圓柱形超導體樣品表麵繞一個探測線圈，沿著樣品的軸線方向加一個磁場。這時，長圓柱形樣品的磁通量增加，線圈中就出現瞬時電流，這時電流計指針就向正方向轉過一個角度。然後慢慢冷卻樣品，當溫度經過轉變溫度點時，電流計指針突然出現一個反方向轉角，偏角的大小與正向偏角相等。然後無論是撤出或是增加外磁場，電流計的指針再也沒有絲毫偏轉。為什麼會出現這樣的實驗現象呢?原來，當圓柱形樣品被降溫經過臨界溫度時，探測線圈內出現了一個和當初加上外磁場時大小相等、方向相反的瞬時電流。根據電磁感應定律，我們可以知道，產生這個電流的原因，是因為磁通量的減少。