Les mesures et les calculs de précision des atomes d'hélium ont une histoire de près d'un siècle. Dans les années 1960, les théoriciens ont découvert que la division de structure fine (23P0-23P2) du niveau d'énergie 23P de l'hélium est le meilleur système atomique pour mesurer la constante de structure fine (environ 1/137), qui est le paramètre clé de la théorie de l'électrodynamique quantique (QED). QED est la théorie de base décrivant les propriétés quantiques des interactions électromagnétiques. Il couvre presque tous les systèmes physiques, des particules microscopiques aux solides macroscopiques, et est actuellement la théorie la plus précise en physique. Une telle mesure de à partir de la spectroscopie de précision de l'hélium, par rapport à des valeurs déterminées à partir de méthodes totalement différentes, présente un test parfait de la cohérence de la physique. Après 50 ans de travail acharné, les théoriciens ont développé différentes approches pour calculer la correction QED de l'hélium à la 7ème série de puissances de .

Des mesures expérimentales de précision des atomes d'hélium ont été effectuées dans de nombreux instituts de recherche internationaux. Les récents progrès expérimentaux obtenus dans plusieurs groupes à travers le monde sont présentés, incluant la fréquence de transition 2S-2P de He-4 et l'intervalle de structure fine 23P0-23P2 déterminé par le groupe de recherche des auteurs, qui sont les résultats les plus précis à ce jour.

Maintenant, la précision des résultats calculés de l'hélium est limitée par la correction QED très compliquée du 8ème ordre de . D'un côté, il peut être développé par le développement théorique, et d'autre part, il peut être exploré par des mesures de précision d'autres ions de type hélium. Ce sera un test extrêmement strict de la QED.

En outre, la mesure de précision de l'hélium a également un large impact sur diverses études importantes.

La spectroscopie de l'atome d'hélium a été appliquée pour déterminer le rayon des noyaux d'hélium. Maintenant, il existe encore un écart important entre les résultats mesurés de la différence entre le rayon nucléaire de l'hélium-3 et de l'hélium-4. La raison de cet écart n'a pas été expliquée, et la solution de ce problème fournira une référence importante pour résoudre le « casse-tête du rayon du proton ».

La polarisabilité des atomes d'hélium peut être calculée avec précision et l'indice de réfraction de l'hélium gazeux peut être dérivé. Étant donné que l'indice de réfraction d'un gaz peut être mesuré avec précision par des méthodes optiques, cela devient une méthode de métrologie pour déterminer optiquement la densité (pression) des gaz. Des méthodes techniques connexes sont en cours de développement au NIST aux États-Unis et au PTB en Allemagne, et l'équipe de recherche des auteurs a également entrepris des recherches connexes.