Deux films de 30 min, réalisés par le C.N.R.S. en 1967, pour expliquer le Pompage Optique.

    Structure atomiques et transitions spectrales

Les atomes sont représentés par des électrons en mouvement sur leurs orbites autour du noyau, ou plus simplement par des maquettes sphériques tournantes pour représenter leur moment cinétique. Le symbolisme introduit dans ce premier film doit permettre de mieux comprendre le second film.

    Pompage Optique

Les représentations symboliques, introduites dans le premier film, permettent d’illustrer le fonctionnement du Pompage Optique : le transfert d’un mouvement de rotation entre les photons polarisés circulairement et les «  toupies atomiques », entraine l’orientation des axes de rotation des toupies atomiques, c’est-à-dire encore l’orientation de leurs moments magnétiques. Application à l’observation des transitions de Résonance Magnétique, aux magnétomètres et aux horloges atomiques.

 

 

Chaque particule possède un moment cinétique intrinsèque, le spin, dont l’image classique correspond à une rotation de la particule sur elle-même, au même titre qu’une toupie.
Le spin du photon est associé à la polarisation de la lumière que l’on sait contrôler depuis le XIXe siècle.
Pour les atomes dans un gaz, la direction des «toupies» est aléatoire.
Kastler a étudié comment utiliser le moment cinétique des photons pour contrôler celui des atomes.
Il propose ainsi en 1950 une méthode permettant d’orienter le moment cinétique des atomes dans une direction bien précise : c’est le pompage optique.