后選擇效應作為量子力學中的一種有趣現象，常被用來放大微弱信號以提高測量靈敏度。研究團隊在精密光譜測量中發現，這一效應也會引入顯著的系統性偏差。
基于后選擇效應的氦原子精密光譜學實驗裝置示意圖。
研究團隊供圖研究團隊利用近期發展的原子束實驗新方法，通過對氦-4原子(4He)的23S−23P躍遷頻率進行精密測量，發現不同的實驗數據分析方法會導致躍遷頻率的明顯偏移，偏移量超過測量統計誤差的50倍。
據悉，這一現象源于原子束實驗中采用狹縫選擇特定動量原子的檢測方式，使得后選擇效應被引入測量過程。
研究團隊通過進一步實驗設計和理論分析，成功消除了后選擇效應對測量結果的影響，獲得了氦原子23S1−23P0躍遷頻率的精確值276764094712.45±0.86 kHz。
基于該結果和文獻中已有的3He原子光譜數據，研究團隊得到了3He-4He核電荷半徑差。
值得一提的是，普通氦原子光譜測量得到的3He和4He原子核電荷半徑平方差，與繆氦離子光譜測量得到的結果間存在約2.6倍標準差的差異，這一發現對驗證量子電動力學中輕子普適性和探索新物理具有重要意義。
另悉，該研究不僅為氦原子光譜測量精度的提升提供了新視角，也為氫原子、里德伯態光譜測量及氦離子實驗等其他精密測量中可能存在的后選擇效應提供了重要參考。
研究團隊指出，盡管后選擇效應常被用來提升對微弱信號的靈敏度，但在高精密測量中必須謹慎處理，以避免引入系統性誤差。
