Il y a des dizaines de milliers d’années, l’homme passait d’un état nomade, étant sans cesse à l’affût d’un meilleur territoire de chasse, à un état sédentaire.  Au lieu d’aller vers ses proies, l’homme les domestiquait afin de minimiser ses déplacements.  Et, déjà à cette époque, l’homme avait aussi apprivoisé l’usage du feu.  Outre la chaleur et la lumière qu’il procure, le feu servit dès lors à l’amélioration de l’outillage.  Donc, très tôt dans son histoire, l’homme a maîtrisé plusieurs applications impliquant de hautes températures.

L’utilisation de basses températures, quant à elle, restait fort méconnue.  En fait, le froid n’existait qu’en hiver, au sommet des montagnes ou dans certaines grottes bien spéciales, les glacières naturelles.  Celles-ci produisaient même de la glace en été.  Mais avant la venue des réfrigérateurs, la plupart des gens conservait leurs aliments en s’approvisionnant en glace chez un marchand, qui, durant l’hiver près d’une étendue d’eau gelée, la coupait et la transportait dans une glacière, un bâtiment bien isolé thermiquement.  Il pouvait ainsi en vendre durant tout l’été.

Les physiciens firent, avec la découverte de cette relation, un pas de plus vers la domestication du froid.  Comme une variation du volume ou de la pression influe sur la température, il devenait possible d’abaisser la température du gaz.  Cependant, avant de pouvoir vérifier cette prédiction, il fallut encore un bon nombre d’années de recherche.  Au cours de cette période, s’établirent les bases théoriques de la thermodynamique : formule de Regnault, cycles de Carnot, diagramme de Clapeyron et bien d’autres.  De plus, l’équation des gaz parfaits suggéra aux physiciens l’existence d’une température limite en deçà de laquelle la réfrigération d’un gaz devenait impossible.  En effet, un abaissement de température provoque, à volume fixe, un abaissement de la pression.  Or, la pression d’un gaz ne peut pas logiquement devenir négative.  De même, à pression fixe, une diminution de la température provoque une diminution de volume, mais celui-ci ne peut pas non plus devenir négatif.  Certains physiciens, comme Gay-Lussac, tentèrent donc de trouver théoriquement la température limite qui correspondait à un volume nul.  Ils obtinrent une valeur équivalente à environ -270°C.  Dès lors, les scientifiques devinrent convaincus que la température d’un gaz ne peut s’abaisser en dessous de cette valeur, car si tel était le cas, le volume d’un gaz deviendrait négatif (voir graphique).  Lord Kelvin conçu alors une nouvelle échelle de température plus appropriée à l’étude des phénomènes en basses températures puisqu’elle éviterait des valeurs trop encombrantes.  Par ce choix judicieux, on dit maintenant : « un réfrigérateur à dilution (voir plus loin) peut atteindre des températures de l’ordre de 5mK (0,005K) » plutôt que -273,145°C, plus fastidieux.  Plus fondamentalement, Kelvin posa vers 1850, que le zéro de son échelle correspondrait à la valeur théorique la plus basse possible.

Vers le milieu du XIX^e siècle, un tel procédé réalisé cycliquement permit aux physiciens de créer artificiellement, et ce, pour la toute première fois, de la glace.  Cependant, les chercheurs ne s’arrêtèrent pas seulement à la congélation de l’eau.  Ils tentèrent de faire subir les plus fortes décompressions techniquement possibles aux gaz sans toutefois pouvoir franchir -40°C.  À cette température, ils purent liquéfier le chlore et solidifier l’eau mais sans plus.  La course pour l’amélioration des techniques de refroidissement se mit alors en branle.  Plusieurs chercheurs reprenaient l’expérience en y changeant certains aspects afin d’améliorer la chute de température finale.  Chacune des nouvelles innovations techniques permettait d’atteindre de nouvelles limites thermiques, mais personne n’avait encore réussi à liquéfier l’air, le mélange de gaz le plus abondant sur Terre.

Une fois que la grande majorité des gaz connus furent ainsi liquéfiés, les physiciens tentèrent de s’approcher le plus près possible du zéro absolu.  Malheureusement, à des températures aussi basses que quelques dizaines de degrés Kelvin, les cryostats ne résistaient pas : les soudures se brisaient, le métal se fendait et le matériel utilisé pour le refroidissement devenait alors inutilisable.  La mise au point de certains alliages fort complexes, qui résistent mieux aux basses températures, a nécessité de nombreuses années de recherche.  Toutefois, à chaque percée, les mêmes problèmes réapparaissent lorsque l’on tente de se rapprocher davantage du zéro absolu.  Bien que la technologie se soit énormément améliorée au cours du dernier siècle, il reste qu’aux très basses températures, le matériel utilisé en laboratoire se fragmente souvent.

Dans les multiples laboratoires du monde, la course vers le zéro absolu continue.  Aujourd’hui, l’homme dépasse la nature en matière de froid, puisque des réfrigérateurs atteignent des températures plus froides que l’espace intersidéral.  En effet, une équipe de physiciens située dans la ville de Bayreuth réussit, en 1988, à abaisser la température de 127 grammes de cuivre à 1,2 × 10^-5 K, soit environ 10⁵ fois inférieur à la température moyenne de l’Univers, qui avoisine les 2,7 K.  Pour y arriver, ces chercheurs mirent au point le cryostat à dilution qui utilise certaines propriétés quantiques propres à l’atome d’hélium aux basses températures (voir La cryogénie à Sherbrooke).

Mais les chercheurs ne s’arrêtèrent pas là.  Ils se servirent par la suite de phénomènes magnétiques et parvinrent à se rapprocher encore plus de la limite théorique sans toutefois l’atteindre.  La désaimantation adiabatique (voir Désaimantation adiabatique) a permis de refroidir un échantillon au voisinage de 10^-9 K.