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1972년 세계에서 가장 기묘한 액체로 손꼽히는 초유동체 헬륨-3(³He:원자량이 3인 헬륨)을 발견한 공로로 더글러스 D. 오셔로프, 로버트 C. 리처드슨과 함께 1996년 노벨 물리학상을 공동 수상했다.

리는 1952년 하버드대학교를 졸업하고1959년 예일대학교에서 박사학위를 받은 후 1968년 뉴욕 이타카에 있는 코넬대학교의 교수가 되었다.

리와 리처드슨은 코넬대학교 내의 저온연구소에 특별한 냉각 장치를 설치했다. 1972년 이들은 초유동체 헬륨-3를 우연히 발견했다. 헬륨-3 같은 초유동체는 보통의 액체에 존재하는 내부 마찰이 없기 때문에 어떤 저항도 받지 않고 거침없이 흐른다. 헬륨-3은 보통의 액체가 뚫고 나올 수 없는 틈새나 구멍으로 스며나올 수 있고, 용기의 벽을 타고 올라 밖으로 넘쳐흐르거나 비탈을 거슬러 올라갈 수도 있다. 헬륨-3으로 인해 과학자들은 이전에 눈에 보이지 않는 분자와 원자 및 원자구성입자에서 간접적으로만 연구할 수 있었던 특이한 양자역학 효과를 거시적인, 즉 육안으로 보이는 체계 안에서 직접 연구할 수 있게 되었다.

헬륨-3은 고온초전도체를 이해하고 발전시키는 데에도 도움이 될 수 있다. 1986년에 발견된 이 세라믹 물질은 과거의 초전도체보다 훨씬 더 높은 온도에서 초전도 성질을 유지한다. 또한 헬륨-3과 마찬가지로 고온초전도체는 축의 방향이 달라지면 다른 특성을 나타낸다. 따라서 헬륨-3은 고온초전도체의 행동 모델을 만들고, 어떻게 하면 실내온도와 더 가까운 온도에서 초전도체가 되는 물질을 만들 수 있는가에 대한 일반이론을 개발하는 데 이용될 수도 있다.