Dział fizyki analizujący własności ciał w niskich oraz bardzo niskich temperaturach to kiofizyka.

Za temperatury niskie uważa się temperatury niższe aniżeli temperatura wrzenia azotu pod ciśnieniem jednej atmosfery, tj. 77,35K. Temperatury bardzo niskie są mniejszy aniżeli 1K. W bardzo niskich temperaturach zaobserwować można również takie zjawiska jak nadprzewodnictwo oraz nadciekłość (nadpłynność).

Nadprzewodnictwo to cecha przewodnika elektrycznego, która polega na tym, że :

w konkretnych warunkach posiada on zerową rezystancję. Pozostałymi istotnymi zjawiskami jakie zachodzą w nadprzewodnikach są: wypychanie pola magnetycznego (efekt Meissnera) i kwantowanie strumienia magnetycznego przechodzącego przez nadprzewodzącą pętle. Większa część przewodników wykazuje nadprzewodnictwo jedynie w temperaturze, która jest bliska zeru absolutnemu, zatem 0 K.

Wyróżnia się dwa podstawowe typy nadprzewodnictwa:

- nadprzewodnictwo niskotemperaturowe - wykryte w 1911 przez holenderskiego fizyka Kamerlingha-Onnesa (Nagroda Nobla w 1913) dla rtęci. Występuje w temperaturach niższych niż 30 kelwinów, dla czystych metali oraz stopów metalicznych, które są w większej nadprzewodników I-go rodzaju. Nadprzewodnictwo to jest dobrze definiowane przez teorię BCS.

Metal TC [K]

Al 1,2

In 3,4

Sn 3,7

Hg 4,2

Ta 4,5

V 5,4

Pb 7,2

Nb 9,3

-nadprzewodnictwo wysokotemperaturowe - zdefiniowane przez Bednorza oraz Múllera w 1986 roku. Pojawia się w temperaturze wyższej niż 30 kelwinów, ten rodzaj nadprzewodnictwa są charakterystyczne dla substancji tlenowych o charakterze ceramik oraz będących nadprzewodnikami II-go rodzaju. Do tej pory nie ma teorii która wyjaśnia to zjawisko. Maksymalna temperatura krytyczna równa jest aktualnie 138 K dla związku (Hg0.8Tl0.2)Ba2Ca2Cu3O8.33.

Nadciekłość to stan materii, który charakteryzuje się całkowitym zanikiem lepkości. Materia w stanie nadciekłym, puszczona w ruch w konkretnym obiegu zamkniętym, może w nim krążyć bez końca, bez żadnego dodatkowego nakładu energii. Zjawisko to zostało wykryte przez Piotra Kapicę, Johna F Allena oraz Dona Misenera w 1937 r.

Zjawisko nadciekłości bierze się ze szczególnych kolektywnych zjawisk kwantowych pojawiających się w cieczach, które znajdują się w niewielkich temperaturach. Na przykład dla izotopu helu 4He, zaobserwować można poniżej temperatury 2,17 K (-270,98 °C), natomiast dla helu-3 temperatura ta równa jest 2,6 mK, zatem tylko o kilka tysięcznych kelwina większej od temperatury absolutnego zera. Jakkolwiek w obydwu tych przypadkach zjawisko to daje identyczny efekt makroskopowy, przyczyna nadciekłości jest różna. Atomy helu-4 są z formalnego punktu widzenia bozonami (ale nie są w ścisłym znaczeniu tego słowa) i dlatego ich nadciekłość może być wytłumaczona faktem generowania kondensatu Bose-Einsteina przez ten układ. Natomiast atomy helu-3 są fermionami, a ich własności w stanie nadciekłym są w stanie być wytłumaczone przy pomocy mechanizmów matematycznych transformacji Bogoliubowa stosowanej również w teorii BCS, stworzonej na potrzeby wytłumaczenia zjawiska nadprzewodnictwa. Zjawisko nadciekłości helu jest bardzo szeroko wykorzystywane do uzyskania niewielkich temperatur w doświadczeniach chemicznych oraz fizycznych, jak również w przemyśle.