David Lee, Douglas Osheroff —entonces estudiante de doctorado— y Robert Richardson, en la Universidad de Cornell, descubren en 1972, mientras estudiaban un fenómeno completamente distinto relacionado con el magnetismo nuclear, una anomalía inesperada en el comportamiento del helio-3 líquido a temperaturas extremadamente bajas, apenas dos milésimas de grado sobre el cero absoluto. Tras análisis cuidadoso, identifican que están observando la transición del helio-3 a un estado superfluido —fluyendo sin viscosidad alguna—, fenómeno mucho más sutil y difícil de lograr que la superfluidez del helio-4 descubierta y explicada teóricamente por Landau décadas antes. La diferencia fundamental radica en que los átomos de helio-3 son fermiones —partículas que, según el principio de exclusión de Pauli, no pueden ocupar fácilmente el mismo estado cuántico—, a diferencia de los átomos de helio-4, que son bosones y pueden condensarse colectivamente con mayor facilidad. Para alcanzar la superfluidez, los átomos de helio-3 deben emparejarse entre sí de forma análoga a los pares de Cooper de la teoría BCS de superconductividad, formando un estado cuántico colectivo extraordinariamente complejo con múltiples fases distintas según la orientación del espín de los pares. El descubrimiento amplía considerablemente la comprensión teórica de los estados cuánticos macroscópicos de la materia y establece conexiones profundas con la física de superconductores y, más tarde, con modelos teóricos de la física de estrellas de neutrones.