Las mediciones y cálculos de precisión de átomos de helio tienen una historia de casi un siglo. En los años 1960, Los teóricos descubrieron que la división de estructura fina (23P0-23P2) del nivel de energía 23P del helio es el mejor sistema atómico para medir la constante de estructura fina α (aproximadamente 1/137), que es el parámetro clave en la teoría de la electrodinámica cuántica (QED). QED es la teoría básica que describe las propiedades cuánticas de las interacciones electromagnéticas. Cubre casi todos los sistemas físicos, desde partículas microscópicas hasta sólidos macroscópicos, y es actualmente la teoría más precisa de la física. Tal medida de α a partir de espectroscopia de precisión de helio, en comparación con valores determinados a partir de métodos totalmente diferentes, presenta una prueba perfecta de la consistencia de la física. Después de 50 años de arduo trabajo, Los teóricos han desarrollado diferentes enfoques para calcular la corrección QED del helio a la séptima serie de potencias de α.

En muchas instituciones de investigación internacionales se han realizado mediciones experimentales de precisión de átomos de helio. Se introducen los últimos avances experimentales obtenidos en varios grupos a nivel mundial, incluyendo la frecuencia de transición 2S-2P de He-4 y el intervalo de estructura fina 23P0-23P2 determinado por el grupo de investigación de los autores, que son los resultados más precisos hasta la fecha.

En el presente, la precisión de los resultados calculados del helio está limitada por la complicada corrección QED del octavo orden de α. Por un lado, se puede desarrollar a través del desarrollo teórico, y por otro lado, se puede explorar mediante mediciones de precisión de otros iones similares al helio. Esta será una prueba extremadamente estricta de QED.

Además, La medición de precisión del helio también tiene un amplio impacto en varios estudios importantes.

Se ha aplicado la espectroscopia del átomo de helio para determinar el radio de los núcleos de helio. En el presente, todavía existe una desviación significativa entre los resultados medidos de la diferencia entre el radio nuclear de helio-3 y helio-4. No se ha explicado el motivo de esta desviación. y la solución de este problema proporcionará una referencia importante para resolver el "rompecabezas del radio de los protones".

La polarizabilidad de los átomos de helio se puede calcular con precisión y se puede derivar el índice de refracción del gas helio. Dado que el índice de refracción de un gas se puede medir con precisión mediante métodos ópticos, esto se convierte en un método de metrología para determinar ópticamente la densidad (presión) de los gases. Se están desarrollando métodos técnicos relacionados en NIST en los Estados Unidos y en PTB en Alemania. y el equipo de investigación de los autores también ha realizado investigaciones relacionadas.